CRITERIOS TÉCNICOS PARA ELABORAR - · PDF fileGENERALIDADES Muchas de las carreteras...
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CRITERIOS TÉCNICOS PARA ELABORAR
PROYECTOS DE CONSERVACIÓN
M.I. VINICIO A. SERMENT GUERRERO
JEFE DE LA UNIDAD DE SERVICIOS TÉCNICOS,
CENTRO S.C.T. NUEVO LEON
ASOCIACIÓN MEXICANA DE INGENIERIA DE VIAS TERRESTRES, A. C.
IX SEMINARIO DE INGENIERÍA VIAL
“INNOVACIONES EN EL CAMPO DE LA INGENIERÍA VIAL Y DE
TRANSPORTE”
“Voy a construir una carretera, dijo. En algún lugar,no sé, pero la construiré. Una carretera comonadie se la haya imaginado nunca. Una carreteraque acaba donde empieza... y, ¿sabe qué le digo?,la haré lo suficientemente larga como para quequepa toda mi vida, curva tras curva, todo lo quemis ojos han visto y no han olvidado.”
Alessandro Baricco (Esta historia)
GENERALIDADES
La construcción de carreteras desarrolla a las civilizaciones,
siendo necesarias con el suministro de alimentos y comercio.
GENERALIDADES
Los más grandes constructores de caminos en la historia
antigua fueron los romanos.
GENERALIDADES
Muchas de las carreteras importantes hoy en día, fueron
construidas hace muchos años para condiciones diferentes a las
que se usan en la actualidad
GESTIÓN
• Cuando los recursos son limitados es importante conocer el
estado de la red carreteras para establecer una estrategia de
inversión eficiente, eficaz y efectiva.
• Existen aplicaciones informáticas que facilitan al gestor la
toma de decisiones partiendo de modelos de comportamiento
de pavimentos previamente definidos.
Sister
HDM 4
Sipumex
El proceso de mantenimiento de pavimentos consta
de 4 pasos:
Recolección de datos
Modelos/análisis
Criterios/optimización
Implementación
• Condición estructural del pavimento• Condición funcional del pavimento• Condición del tráfico• Costos y beneficios
• Consecuencias• Nivel de financiación necesario• Calendario de actividades de mantenimiento
• Predicciones del rendimiento de los pavimentos• Predicciones de daños• Costos y beneficios de la operación de tráfico• Costos y beneficios de la operaciones de pavimento
• Min. Condiciones funcionales de los pavimentos• Min. Condiciones estructurales de los pavimentos• Min. Costo general o máx. beneficios netos
El proceso de mantenimiento de pavimentos consta
de 4 pasos:
Recolección de datos
Modelos/análisis
Criterios/optimización
Implementación
• Condición estructural del pavimento• Condición funcional del pavimento• Condición del tráfico• Costos y beneficios
• Consecuencias• Nivel de financiación necesario• Calendario de actividades de mantenimiento
• Predicciones del rendimiento de los pavimentos• Predicciones de daños• Costos y beneficios de la operación de tráfico• Costos y beneficios de la operaciones de pavimento
• Min. Condiciones funcionales de los pavimentos• Min. Condiciones estructurales de los pavimentos• Min. Costo general o máx. beneficios netos
SISTEMA
DE G
ESTIÓN
Para preservar el estado físico de la red federal de carreteras
libres, la SCT desarrolla anualmente los siguientes
subprogramas:
• Conservación rutinaria, para la atención cotidiana de la red, incluyendo bacheo, pintura, señalamiento y limpieza.
• Conservación periódica, dirigida a restituir la calidad de la superficie de rodadura con vidas útiles de 3 a 6 años.
• Reconstrucción de tramos, para restituir sus características originales y darles una vida útil de más de 10 años.
• Reconstrucción de puentes, para reforzar las estructuras y soportar el paso de las cargas.
• Señalamiento horizontal y vertical para mejorar la seguridad y confort de los usuarios.
• Atención a puntos de conflicto, para reducir la incidencia de accidentes.
Normalmente estamos predispuestos a los métodos de
conservación antiguos, dejando a un lado las nuevas metologías
que se han desarrollado con la finalidad de atender las nuevas
condiciones que presentan los caminos, las cuales no son las
mismas con las que se proyectaron.
Pésimo
mantenimiento
Pésima inversión
En mantenimiento
Reconstrucción Estratégica de máximo costo
Estrategia de mínimo costo, Mantenimiento bien planeado
Buen mantenimiento hace que la carretera
esté siempre en buenas condiciones
CURVA (1)
CURVA (2)En esta imagen se
representa
esquemáticamente la
evolución de un pavimento
a través del tiempo.
El mantenimiento periódico
es aquel que se da cuando el
pavimento se encuentra aún
en buena condición, de
manera proactiva y no
reactiva.
CURVA DE DEGRADACIÓN DE
PAVIMENTO
Pésimo
mantenimiento
Pésima inversión
En mantenimiento
Reconstrucción Estratégica de máximo costo
Estrategia de mínimo costo, Mantenimiento bien planeado
Buen mantenimiento hace que la carretera
esté siempre en buenas condiciones
CURVA (1)
CURVA (2)
Representa esquemáticamente la evolución del
estado físico de un pavimento a través del tiempo.
CURVA DE DEGRADACIÓN DE
PAVIMENTO
Pésimo
mantenimiento
Pésima inversión
En mantenimiento
Reconstrucción Estratégica de máximo costo
Estrategia de mínimo costo, Mantenimiento bien planeado
Buen mantenimiento hace que la carretera
esté siempre en buenas condiciones
CURVA (1)
CURVA (2)
El mantenimiento periódico es aquel que se da cuando el pavimento se
encuentra aún en buena condición, de manera proactiva y no reactiva.
CURVA DE DEGRADACIÓN DE
PAVIMENTO
Pésimo
mantenimiento
Pésima inversión
En mantenimiento
Reconstrucción Estratégica de máximo costo
Estrategia de mínimo costo, Mantenimiento bien planeado
Buen mantenimiento hace que la carretera
esté siempre en buenas condiciones
CURVA (1)
CURVA (2)
CURVA DE DEGRADACIÓN DE
PAVIMENTO
Cuando nos encontramos ante un deterioro avanzado, el mantenimiento
no es suficiente, es necesaria una reconstrucción, es la alternativa de
mayor costo pues requiere sustitución o mejoramiento integral de las
c a p a s e x i s t e n t e s d e l p a v i m e n t o .
CRITERIOS TÉCNICOS
PROYECTO GEOMÉTIRCO
El estudio topográfico es de suma importanciapara poder revisar la geometría actual del caminoy en conjunto con el estudio de tránsito, detectarcon esto zonas o puntos específicos que pudieranrequerir correcciones en el alineamiento horizontaly vertical. Además de el se obtiene la informaciónnecesaria para cuantificar volúmenes de obra
Estu
dio
to
po
grá
fico
Levantamiento de: -Perfil longitudinal-Secciones cada 20 m en tangente
cada 10 m en curva
Inventario de: -Pasos inferiores de vehículos-Puentes-Obras de drenaje-Construcciones- Obras menores- Cualquier otro elemento de importancia
Contiene: -Trazado en Campo del Eje de Proyecto-Referencias del Trazo-Nivelación Diferencial del Terreno Sobre el Eje de Trazo
-Seccionamiento Transversal del Terreno-Entrega Física en Campo del Levantamiento Topográfico
N.PRY.CAR.1.01.002/07
DRENAJE• Una de las principales causas de deterioro es el
agua sin control en el pavimento.
• Daños:– Disminución de resistencia
– Plasticidad de suelos
– Erosión de taludes
– Disolución de partículas
– Acuaplaneo (Disminución de adherencia del neumático con la superficie de rodamiento)
– Disminución del esfuerzo cortante en materiales, causando asentamientos
OBJETIVOS DEL DRENAJE
Reducir al mínimo el volumen de agua que produce
afectaciones
Desalojar rápidamente el agua que llega a los caminos
Dentro del proyecto de
conservación, es altamente
recomendable que para el tramo
en estudio, se registren y se
presente la hidrología de cada
corriente drenada que presente
una obra menor o puente, y a
manera de revisión se dictamine
el funcionamiento de estas
obras, con base en los estudios
hidrológicos y el registro del
comportamiento de las mismas
durante los años que han dadoservicio.
Revisión Hidrológica e Hidráulica
Período de retorno
25 años
50 años
MÉTODOS DE ANÁLISIS:• Racional Americano• Ven Te Chow• Talbot
Carreteras tipo:
B,C,D, Y E
A2, A4 Y A4S
SUBDRENAJE
Principal misión
– Controlar y limitar la
humedad de la
terracería y las
diversas capas del
pavimento
Funciones
– Interceptar y desviar
corrientes subterráneas
antes de que llegue al
lecho de la carretera
– Mantener el nivel
freático a una distancia
considerable del firme
– Sanear las capas de
pavimento evacuando el
agua que pudiera
infiltrarse en ellas
Subdrenaje en proyectos de conservación
Mediante el análisis hidrológico que se realiza para la revisión delas obras de drenaje, se debe revisar el comportamiento quepresenta el agua durante los periodos más críticos y dar lasrecomendaciones pertinentes o en el caso de existir subdrenajela revisión del funcionamiento actual.
Factores a considerar:
• Exploración geológica y
geotécnica
• Estudio de escurrimiento
regional
• Naturaleza del terreno
• Evidencias como
afloraciones, manantiales,
manchas de humedad
La revisión y/o diseño de un
sistema de subdrenaje NO
sigue NORMAS fijas, y se
apoya más en la práctica y
experiencia, por lo que se
necesita personal altamente
especializado y de
experiencia.
ANÁLISIS DEL TRÁNSITO
Cuando se trate de proyectos en carreteras el Tránsito
Diario Promedio Anual puede obtenerse de la información
de Datos Viales publicados por la Dirección General de
Servicios Técnicos de la SCT.
Se realizarán los Estudios de análisis de tránsito cuyo
objetivo es determinar las características del tránsito y
su evolución en un período que abarque la vida útil del
refuerzo del pavimento (Período de diseño).
ANÁLISIS DEL TRÁNSITO
En donde no se encuentren Datos Viales aplicables o suficientes
para formular la hipótesis del tránsito, será necesario la
realización de aforos, los cuales es recomendable realizarlos en
un período mínimo de una semana (de 6:00 a 18:00 hrs.). Cabe
recalcar que la presentación de los datos de tránsito diario
promedio anual (TDPA) deberá realizarse en ambos sentidos
EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS
• Antecedentes de la construcción y conservación: se recomienda se indiquen las etapas en que fue construido el tramo en estudio en los últimos 5 años. El HISTOREP detalla el tipo de mantenimiento y su fecha de ejecución.
• Deterioros: inventario de deterioros kilómetro a kilómetro conforme al Catálogo de Deterioros en Pavimentos Flexibles de Carreteras Mexicanas
• Índice de Servicio Actual (ISA): calificar el grado de confort y seguridad que el usuario percibe al transitar por un camino a la velocidad de operación, se califica el camino de una manera subjetiva en una escala de 0 a 5, por cada kilometro
• Índice Internacional de Rugosidad (IRI):mide la calidad de
rodadura de un camino, tiene sus orígenes en un programa
Norteamericano llamado Nacional Cooperative Highway
Reseach Program (NCHRP).
• El cálculo matemático del Índice Internacional de Rugosidad
está basado en la acumulación de desplazamientos en valor
absoluto, de la masa superior con respecto a la masa
inferior (en milímetros, metros o pulgadas) de un modelo de
vehículo.
• Medición de deflexiones: La medición de lasdeflexiones se utiliza ampliamente para evaluar lacapacidad estructural de los pavimentos en campo ydentro de la tecnología en pavimentos
Actualmente los equipos para evaluar la respuestaestructural de los pavimentos proporcionan informaciónacerca de :
– El módulo de elasticidad de cada capa.
– Rigidez combinada de los sistemas de pavimentos.
– Eficiencia en la transferencia de carga en las juntas de pavimentosde concreto hidráulico.
– Módulos de reacción de la subrasante.
– Espesor efectivo.
– Número estructural o valor de soporte del suelo.
– Capacidad de carga o capacidad de soporte del pavimento.
– Otros.
• Los parámetros anteriormente mencionados pueden utilizarseen el análisis y diseño de la rehabilitación y reconstrucción depavimentos rígidos y flexibles; valoración de la capacidadestructural
• El análisis de deflexión proporciona una técnica capaz deutilizar el módulo elástico equivalente de una estructura depavimento en lugar de obtener el módulo resiliente enlaboratorio de muestras pequeñas, y en algunas ocasiones demuestras alteradas.
Generalmente la frecuencia de ensayos se lleva a cabo de lasiguiente manera:
• Ensayos a nivel de red de carreteras: intervalos de 100 a 500 m
• Ensayos a nivel de proyecto general: intervalos de 50 a 200 m
• Ensayos a nivel de proyecto detallado: intervalos de 10 a 100 m.
Es muy importante que las deflexiones medidas sean losuficientemente precisas para realizar estimaciones correctas delas características estructurales de los pavimentos a partir dedatos del FWD. Por tal razón, es indispensable la calibración decualquier equipo FWD que intervenga en proyectos derehabilitación de carreteras.
• Informe de Zonas Homogéneas: se busca la similitud entre
las diferentes mediciones. Las zonas homogéneas nos
ayudan a segmentar la carretera para la correcta evaluación y
por ende dar una alternativa incluso por zonas, que atienda a
las necesidades específicas de cada zona encontrada.
GEOTECNIA
• Conocidos la deflexión a lo largo del tramo y la inspecciónvisual, es necesario contrastar los resultados obtenidos con lasituación real del firme y para eso, es necesario realizaralgunas prospecciones en forma de calas y sondeos.
• En cada pozo a cielo abierto efectuado se identifican lascapas existentes del pavimento y terracerías, se determinan:
– los espesores
– grados de compactación
– se clasificarán visualmente y al tacto
– se toman las muestras representativas de cada capaobservada para determinar sus propiedades físicas y deresistencia (CBR), así como todos los ensayes de calidadcorrespondientes.
GEOTECNIA DEL CAMINO
Exploración
Geotécnica
• Perfil estratigráfico de cada P.C.A.
• Calidad y caracterización de cada material encontrado.
• Determinación de las propiedades de resistencia.
• Aporte para la zonificación de zonas homogéneas.
BANCOS DE MATERIALES
DETECCIÓN
o Observación del terreno
o PCA
o Posteadoras, barrenos y máquinas perforadoras
o Estudios geofísicos
o Fotointerpretación
o Sensores remotos
Distancia de bancos
Terracería, sub-base y
base
20 km
Carpeta asfáltica y agregados para
concreto
50 km
Criterios para localizar bancos
• Tipo de obra a la que se destinará el material
• Calidad; cumplir con la normatividad vigente de la dependencia
organismo responsable de la obra (SCT, CAPUFE, gobiernos
estatales o municipales, etc.).
• Accesibilidad; fácilmente accesibles y que se puedan explotar por
los procedimientos más eficientes.
• Distancia; seleccionarse los que produzcan las mínimas distancias
de acarreo.
• Facilidad de construcción; tener las propiedades que faciliten los
procedimientos constructivos más sencillos y económicos y que
requieran los mínimos tratamientos.
• Que la explotación no conduzca a problemas legales y
ambientales
• Costo.
VIDA REMANENTE• Tiempo durante el cual se acumularon las aplicaciones de los
ejes equivalentes que el pavimento resistirá, funcionando
adecuadamente después de la evaluación realizada.
Se debe recopilar la
información que se ha
comentado en puntos
anteriores ya que la
mayoría de los métodos
utilizan datos de estos
análisis y/o estudios como
datos de entrada para
poder dar un resultado
confiable.
Generalmente se recomienda que
se realice por tres métodos
diferentes, siendo los más
comunes el Método AASHTO 93,
Instituto de Ingeniería de la UNAM
(DISPAV-5) y el del Instituto
Norteamericano del Asfalto.
DETERMINACIÓN
DICTÁMEN TÉCNICO
Primer paso: Determinar la causa de la falla
Las fallas pueden ser:
• Estructurales
• Funcionales
Esta identificación de fallas sedebe realizar por personalcapacitado, ya que el no saberidentificar adecuadamente undeterioro, puede llevar a no dar lasolución correcta y que la inversiónno sea de utilidad para el buenestado del camino.
PROPUESTA DE AALTERNATIVAS• Generalmente en base a la vida remanente del pavimento se
recomienda que se propongan por lo menos tres alternativas quesean estructuralmente equivalentes para rehabilitar adecuadamenteel pavimento.
• Para analizar las propuestas es de suma importancia que losparámetros de resistencia y deformabilidad de los materiales autilizar sean los obtenidos mediante el Análisis Geotécnico delcamino.
• Dentro de cada proyecto se deberá definir de acuerdo a lascondiciones prevalecientes del tramo la condición para cual sediseñará, sea esta por deformación permanente y fatiga, o porpérdida del Índice de Servicio, esto según el método de diseñoaplicado, considerando para dicho análisis las estrategias deconservación que deberán realizarse durante la vida de servicio.
SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS
• Con la finalidad de poder seleccionar la alternativa de solución
que más convenga al tramo o camino en estudio es
recomendable realizar un resumen de las alternativas que
incluya los costos de construcción y conservación de cada
una de las propuestas, visualizando la nueva estructura y su
relación con el pavimento existente.
• El proyectista deberá de recomendar la que a su criterio y
análisis sea la mejor opción para conservación del tramo.
PROYECTO EJECUTIVO
Aspectos a considerar
• Planos de la Alternativa
Seleccionada
• Procedimiento
Constructivo
• Secciones Estructurales
Tipo de Pavimento
• Catálogo de Conceptos y
Cantidades de Obra
• Presupuesto
• Especificaciones
Generales y Particulares
Proyectos incluidos
• Proyecto de Geométrico
• Proyecto de Obras de
Drenaje y Subdrenaje
• Proyecto Constructivo de
Muros
• Proyecto de Señalamiento
Definitivo (H y V)
• Proyecto de Señalamiento
de Protección de Obra
• Proyecto de Barreras de
Protección
• Propuesta de un programa
de conservación
CRITERIOS TÉCNICOS EN OTROS PAÍSES
COSTA RICA COLOMBIA CHILE ARGENTINA TEXAS CALIFORNIA MÉXICO
GEOMETRÍA
DRENAJE Y
SUBDRENAJE
TRÁNSITO
GEOTECNIA
CLIMA
HISTORIAL
INVENTARIO DE
DETERIORORO
S
ÍNDICE DE
SERVICIO
ACTUAL
ÍNDICE
INTERNACIONA
L DE
RUGOSIDAD
MEDICIÓN DE
DEFLEXIONES
MEDICIÓN DE
DESLIZAMIENTO
O FRICCIÓN
VIDA
REMANENTE
SISTEMA DE
ADMINISTRACIÓN DE
PAVIMENTOS
CRITERIO TÉCNICO PARA
CONSERVACIÓNR
EC
OP
ILA
CIÓ
N Y
AN
ÁL
ISIS
DE
INF
OR
MA
CIÓ
N
EV
AL
UA
CIÓ
N D
E P
AV
IME
NT
OS
CONCLUSIONES• La red de carreteras es la cimentación de la economía de un
país, es la infraestructura básica por excelencia, permite la
construcción, mantenimiento y operación del resto de la
infraestructura física y permite el acceso a los servicios
básicos (alimentación, educación, salud).
• Los sistemas de gestión son una herramienta indispensable
para una adecuada toma de decisiones al definir los
programas y estrategias de mantenimiento, que permiten
obtener el máximo beneficio posible de las inversiones
realizadas. Sin embargo la información con que se les
alimenta no es suficiente para elaborar un proyecto ejecutivo.
Para ello deben realizarse estudios detallados que permitan
que las inversiones en obras sean las adecuadas.
• Las inversiones más rentables en el sector transporte son las de
mantenimiento de carreteras.
• No existen soluciones únicas, cada proyecto debe elaborarse
conforme a las condiciones específicas de cada tramo. no se deben
tomar decisiones en base a el aspecto de una carretera, la
superficie de rodamiento de una vialidad puede presentar
agrietamientos o deformaciones similares por muy diversas causas,
como en el cuerpo existen síntomas similares para enfermedades
diversas, así como un dolor de costado puede ser generado por
problemas hepáticos, renales, óseos, sicosomáticos, musculares,
etc. y por ello el tratamiento debe elegirse por un especialista una
vez determinada la causa mediante estudios y análisis, la solución
de los problemas de una carretera debe definirse por especialistas
en base a estudios y análisis suficientes.
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
• No permitiríamos que al llegar al hospitalenfermos el administrador del mismo nos dijera,“que mal se ve, lo voy a mandar a que le apliquenquimioterapia y radiaciones porque eso, a vecescura el cáncer”, o peor aún, “con el dolor se lehicieron unas arrugas muy feas alrededor de losojos, entonces le vamos a hacer cirugía plásticapara quitárselas”.
• Implementar soluciones “novedosas”, de manerageneralizada, sin un proyecto adecuado puedellevar a fracasos estruendosos.
“No es nuestra fortuna la
que ha creado nuestros
caminos, son nuestros
caminos los que han
creado nuestra fortuna”
John F. Kennedy