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Pavimentos y construcción de carreteras
Tipo: Monografías, Ensayos
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Docente: Dr. Hayde Quispe Berrios Estudiante: Adriano quispehuanca auccacusi
Doctora Hayde Quispe Berrios Profesora de la Universidad Tecnológica de los Andes del área de Lenguaje y Comunicación; señoritas y jóvenes estudiantes de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil presentó ante ustedes mi trabajo monográfico titulado “EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE PAVIMENTOS APLICANDO EL SOFTWARE HDM-4 EN LA VÍA IZCUCHACA – CRUZPATA, REGIÓN CUSCO” En el presente trabajo monográfico se da conocer sobre el asfalta miento de la vía Izcuchaca – Cruzpata, que beneficiará a todos los ciudadanos de la provincia de Anta y Urubamba, esta vía facilitará el comercio y la economía de las familias de distintos lugares, ya que será muy transitada. Para la elaboración de esta obra se utilizará todo tipo de herramientas como la HDM- una aplicación que logra facilitar el manejo de la construcción de la estructura de este tipo de pavimentación. Cumpliendo con cada uno de los requisitos para la elaboración de mi trabajo monográfico, hago presente este trabajo, que espero sea del agrado de cada uno de los lectores y de la Doctora a quien pedio si en caso hubiese algún error, tuviera la veracidad de comunicármelo y así aprender de ello.
Las carreteras son responsables del crecimiento social y económico de una región, estas promueven el desarrollo al facilitar el transporte de personas y mercancías, por lo que uno de los objetivos principales del ministerio de transportes y comunicaciones (MTC) al ser un órgano del poder ejecutivo, es ser responsable de los servicios e infraestructuras de transporte, esto incluye el pavimentar y gestionar las vías del territorio nacional para garantizar su correcto desempeño y así asegurar el crecimiento económico y social del país. La carretera Izcuchaca-Cruzpata con una longitud de 12.7 kilómetros se encuentra dentro de las vías departamentales no pavimentadas ubicadas en el departamento del Cusco, con un plan de mejoramiento aprobado desde el año 2016; la carretera Izcuchaca-Cruzpata será la vía de estudio del presente proyecto de investigación que tendrá como finalidad elaborar un sistema de gestión de pavimentos empleando el software HDM-4. Highway Design and Maintenance Standards Model (HDM), proporciona la metodología para poder predecir la evolución de la vida útil de una vía, permite implementar programas de mantenimiento, así como determinar los costes de circulación de los vehículos, tiempo de viaje, también el de predecir el número de accidentes, el consumo de combustible entre otros factores. Con la elaboración del proyecto de investigación se pretende introducir un nuevo sistema de gestión de pavimentos utilizando el software HDM-4 en la carretera Izcuchaca-Cruzpata de la Región del Cusco.
Departamento: Cusco. Provincia: Anta y Urubamba. Distrito: Izcuchaca y Urubamba Coordenadas en Decimal: Latitud: -13.4717, 13°28’18” Sur Longitud: -72.1486, 72°8’55” Oeste Coordenadas UTM: X: 808712. Y : 8508915. Zona: 18. Hemisferio: Sur. Altitud: 3,424 m.s.n.m.
2.1 Que son los pavimentos Para el (MTC, 2014), se denomina pavimento a un conjunto de capas superpuestas horizontales y paralelas. El pavimento está técnicamente diseñado y construido con materiales adecuados y totalmente compactado sobre la subrasante de una vía obtenida mediante el movimiento de tierras, que permita el tránsito y que han de resistir las cargas de este durante el periodo de vida que fueron diseñadas, sin generar desperfectos que afecten a la seguridad o comodidad del usuario. 2.2 Los componentes de la estructura del pavimento son: 2.2.1 Capa asfáltica: Es la parte superior de un pavimento, que puede ser de tipo bituminoso flexible, de concreto rígido o de adoquines, cuya función es mantener una circulación de tránsito fluida 2.2.2 Base: Capa que se encuentra bajo la capa de rodadura, y su función principal es soportar, distribuir y transmitir la carga provocada por el tráfico. Esta capa será de material granular drenante CBR ≥ 80% o tratada con asfalto, cal o cemento. 2.2.3 Subbase: Esta es una capa de material designada con un espesor de diseño para sostener a la base y a la carpeta de rodadura. Además, también se utiliza como capa de drenaje y regulador de la capilaridad del agua. Dependiendo del tipo, diseño y tamaño del pavimento, esta capa puede ignorarse. La capa puede ser de material granular CBR ≥ 40% o tratarse con asfalto, cal o cemento.
A su vez (Montejo, 2002), distribuye la función de los pavimentos flexibles en función a sus capas. Subbase granular. Una de las principales funciones de esta capa es la de ser económica, ya que al distribuir las capas más calificadas en la parte superior y colocar una capa de menor calidad en la parte inferior del pavimento, se aumentará al espesor total del pavimento, a pesar de esto resulta ser más económico. Otra función de la base también es ser capa de transición ya que actúa como filtro de la base impidiendo que los finos de la subrasante la contaminan disminuyendo su calidad. Base granular. La función principal de la base granular de un pavimento es proporcionar un elemento resistente que transmita a la subbase y a la subrasante los esfuerzos producidos por el tránsito. Carpeta. Es la capa de rodamiento que debe proporcionar una superficie uniforme y sólida para la circulación vehicular, con la textura y el color apropiado, a su vez debe resistir el efecto de abrasión generado por el tránsito. Debe ser resistente, lo más impermeable posible e impedir el paso de agua al interior del pavimento.
2.2.6. Ventajas y Desventajas de los pavimentos flexibles Según (Manual de Diseño de Pavimentos en Base al Método , 2006) Plantea entre las ventajas y desventajas de utilizar pavimento flexible. Ventajas: ● El fácil financiamiento por su bajo costo inicial. ● Tanto la construcción como el mantenimiento se realizan en un tiempo más corto. ● La marcha de los vehículos es más suave por no tener juntas de dilatación. ● Los pavimentos existentes pueden utilizarse como base cuando se coloque una nueva capa. Desventajas: ● Ocasionan mayores gastos de mantenimiento. ● Menor tiempo de vida útil. ● Requieren de una planta de asfalto y equipos especializados para su construcción. ● Las deformaciones y los deterioros disminuyen la seguridad y la comodidad.
3.1 Definición de gestión de pavimentos Es un sistema de gestión de pavimentos como una serie de herramientas y métodos que ayudan a la toma de decisiones para encontrar una estrategia para evaluar y mantener los pavimentos en buenas condiciones de serviciabilidad en un período determinado de tiempo, las herramientas y métodos usados deben otorgar alternativas realistas y económicamente óptima a fin de asegurar su efectividad.
● Entrada: Información que ingresamos al sistema. ● Salida: Los reportes y resultados luego de su procesamiento. ● Proceso: Son las actividades que realiza el sistema para convertir la información que ingresamos en reportes y resultados ● Medio ambiente: El medio en el que se maneja y limita el sistema. ● Retroalimentación: Es el mecanismo del sistema para corregir su desempeño. 3.4 Aplicación del concepto de sistema a la gestión de pavimentos. (Montoya J. , 2007) nos indica que un sistema de gestión de pavimentos debe incluir una serie de actividades coordinadas relacionadas con la planificación, diseño, construcción, mantenimiento, evaluación e investigación de todos los elementos que constituyen la infraestructura vial. Su propósito principal es establecer un método de monitoreo y evaluación continua del estado de los pavimentos que garanticen un transporte seguro, cómodo y económico. El sistema debe ser actualizable, permitir comparar alternativas e identificar la mejor, basando sus decisiones en atributos, criterios y restricciones cuantificables, además debe permitir la retroalimentación de la información para evaluar los resultados de las decisiones tomadas Los elementos que conforman un sistema de gestión de pavimentos se pueden resumir en: ● Información de la red vial. ● Información del estado funcional y estructural de la vía. ● Modelos de predicción del comportamiento del pavimento durante su vida útil. ● Estándares de conservación para el deterioro actual y futuro del pavimento. ● Evaluación económica de las distintas alternativas de conservación.
4.1 Reseña histórica El software HDM-4 nace a razón de la necesidad de crear una metodología que pudiera evaluar la viabilidad de los proyectos viales así que indica que los primeros estudios desarrollados para el sistema de evaluación de carreteras fueron financiados por el Banco Mundial en 1968. (Núñez & Pérez, 2005), nos indica que las investigaciones para el desarrollador del sistema HDM de evaluación de carreteras fueron financiados por el Banco Mundial en 1968. Varias instituciones estadounidenses han colaborado con el Laboratorio de Investigación de Transporte Británico en un proyecto para evaluar el impacto de las acciones de construcción y mantenimiento. Estos estudios llevaron al primer modelo: el modelo de costos de carreteras, desarrollado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Desde entonces, el modelo se ha mejorado en base a diversos trabajos realizados principalmente en países en desarrollo. La última versión del programa HDM-4 actualiza el modelo e incorpora nuevos aspectos en el análisis, como la modelización del comportamiento de pavimentos rígidos, los efectos de la congestión, el consumo energético e impactos ambientales. Según datos de la Asociación Mundial de la Carretera (PIARC), que gestiona y difunde el programa desde 1998, el programa se ha aplicado en más de 100 países y la distribución se observa en la figura 4.
En particular el HDM-4 puede evaluar ambos flujos de costos para un determinado periodo de análisis. el año de inicio del análisis puede ser el año de construcción, el año de puesta en servicio o el año actual, el programa determinará la evolución de las condiciones durante el resto de vida útil del pavimento. En función de su estado se establecen las diferentes alternativas de acción y se calculan los costes generados. La metodología HDM-4 puede aplicarse a pavimentos rígidos, flexibles y vías afirmadas, puede aplicarse en diferentes momentos del ciclo de vida del proyecto como puede ser en: ● Perfil: Para la evaluación social a nivel de perfil de la iniciativa de pre-inversión. ● Factibilidad: Para identificar la alternativa optima rentable socialmente. ● Diseño: Para la estimación del plan de conservación con base en diseño. ● Construcción y puesta en marcha: Para la Actualización del plan de conservación con base en el proyecto construido. ● Conservación y mejoramiento: Para la actualización del plan de conservación em función del deterioro real y considerando el efecto de las actuaciones realizadas. ● Seguimiento y Operación: Para la evaluación del efecto de la evolución de las solicitaciones y o cambios en el calendario de actuaciones. ● Evaluación expos: Para le evaluación y retroalimentación de la gestión realizada durante el ciclo de vida.
La carretera está comprendida entre las provincias de Anta y Urubamba en la región Cusco. Tiene una longitud 12.700 Km. Y está dividido en 12 tramos según el expediente técnico elaborado por el gobierno regional Cusco. 5.1.3 4.1.3 Criterios de Evaluación de Muestra. La variable dependiente: Sistema de Gestión de Pavimentos de la Carretera Izcuchaca - Cruzpata; dicho sistema de gestión se elaborará empleando el software HDM-4, mediante datos técnicos obtenidos de los 22 tramos que se muestran del expediente técnico del proyecto de obra “Mejoramiento de la carretera Izcuchaca - Cruzpata, provincias de Anta y Urubamba - Cusco”.
6.1 Datos Meteorológicos. En cuanto al clima de la zona se cuenta con la información de la estación meteorológica de Anta Ancachuro, de esta podemos obtener los datos mostrados en la tabla 4. De lo cual podemos deducir que el clima de la zona presenta una temperatura media de 12.3 °C con una precipitación media mensual de 57mm y una duración de la estación seca de 6 meses que corresponde a los meses comprendidos entre abril y setiembre; todos estos datos correspondientes a un clima; subtropical – frio, según la clasificación de temperatura en la escala Thornthwaite.
6.2 Datos del IMD. El IMD para el presente proyecto de Tesis, representa el transito promedio diario que se determinó como el promedio aritmético del volumen de tránsito, el cual representa un IMD de
