18254.pdf

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE METODOLOGIA E INVESTIGACION

Dedicatoria El Proyecto lo dedico a la Memoria De mis abuelos Teodoro Suárez Gonzales y Justina Maguiña Osorio Con su Fortaleza que era propio de ellos; A mis padres Remigio Hernán y Juana Zenaida, Encaminarme y darme su más Valioso Tesoro: MI PROFESION, Me inculcaron muchos deseos de Superación, La Unidad y el Amor a mi País. A su comprensión en los momentos penosos y lozanos vividos, Que Yahvé y Nuestra Señora de Fátima Los Ilumine en cada Instante.

“ onga, Ars l onga,

ita Brevis” V ita

“UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 1


Agradecimiento

Mi gratitud a la Universidad Católica Los Ángeles de Chimbote Y en especial a la Escuela de Formación Profesional de Ingeniería Civil. Al Ing. Rafael Seminario Vásquez y a mis Jurados de Tesis; De igual forma doy gracias a mi Espíritu Tenaz, Por mi Entusiasmo y por la Concretización del presente Proyecto. A los Catedráticos de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil De la Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo, Por sus Aportes Académicos, a todos ellos Mi más profundo reconocimiento y Perenne Gratitud.

“ I apientiae T imor imor Domini” Initium nitium S apientiae

INDICE “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 2


INTRODUCCION 1. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION 1.1.

1.1.1.

1.3. 2.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 010

PROBLEMA 1.2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION 011 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION MARCO TEORICO 2.1.

010

011

011 012

ANTECEDENTES 012

2.2. ANTECEDENTES INTERNACIONALES

012

2.3. ANTECEDENTES NACIONALES

015

2.4. BASES TEORIAS DE LA INVESTIGACION

016

2.4.1. HISTORIA DE LOS GEOSINTETICOS

016

2.4.2. PLAN DE DESARROLLO VIAL EN PERÚ

018

2.4.2.1. PLAN VIAL NACIONAL

018

2.4.2.2. EVOLUCIÓN DE LA RED NACIONAL VIAL

020

2.4.2.3. SISTEMA VIAL DEL PAÍS POR DEPARTAMENTOS

021

2.4.3. GEOSINTETICOS EN EL PERÚ

026

2.4.4. SOLUCIONES CON APLICACIÓN DE HATELIT

027

2.4.5. REFUERZOS ASFÁLTICOS.

029

2.4.6. ENSAYOS DINÁMICOS DE FATIGA

030

2.4.7. FABRICACIÓN DE LAS PROBETAS DE CONCRETO ASFÁLTICO

031

2.4.8. INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMA DE APLICACIÓN DE CARGA

032



2.4.8.1. MONITOREO DE LA GRIETA

032

2.4.9. LOS ASFALTOS

035

2.4.9.1. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL ASFALTO

036

2.4.9.2. USOS Y APLICACIONES DEL ASFALTO

037

2.4.9.3. MERCADO NACIONAL E INTERNACIONAL DEL ASFALTO

038

2.4.9.4. NORMAS Y ESPECIFICACIONES

038

2.4.9.5. SUPERPAVE PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

039

2.4.10.

LOS PAVIMENTOS 041 2.4.10.1. CLASES

2.4.11.

DE PAVIMENTOS 041

LOS GEOSINTÉTICOS 042 2.4.11.1. CLASIFICACIÓN

DE LOS GEOSINTÉTICOS

042

2.4.11.2. FUNCIONES

DE LOS GEOSINTETICOS 044

2.4.12.

HATELIT 051 2.4.12.1. CARACTERISTICAS

DE HATELIT

053 2.4.12.2. APLICACIONES

2.4.12.3. UTILIZACIÓN

HATELIT

DE HATELIT 054

DE LOS GEOREFUERZOS 055

2.4.12.4. FUNCIÓN DE HATELIT

061

2.4.12.5. PROPIEDADES MECÁNICAS Y CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

065

“UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 4

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE METODOLOGIA E INVESTIGACION 2.4.12.6.

DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN PROYECTADA 076

2.4.13.

3.

ESPECIFICACIONES TECNICAS DE HATELIT 075

2.4.14.

OBSERVACION VISUAL 077

2.4.15.

RESULTADOS NUMÉRICOS 082

METODOLOGÍA

086

3.1. TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIÓN

086

3.2. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN

086

3.3.

UNIVERSO O POBLACION Y MUESTRA 087

3.4.

DEFINICION Y OPERACIONALIZACION DE LAS VARIABLES 088

3.5.

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS 089

4.0. RESULTADOS

089

4.1. SOLUCIÓN ADOPTADA

091

4.2. ANÁLISIS ECONÓMICO

093

4.3. PAVIMENTO EXISTENTE CON FISURACIÓN DE DISTINTO GRADO

095

4.4. EVALUACIÓN SUPERFICIAL DE LOS DETERIOROS

097

4.5. ANÁLISIS ECONÓMICO DE REPARACIÓN

098

4.6. BENEFICIOS ESTRUCTURALES DEL GEOREFUERZO HATELIT PARA PAVIMENTOS ASFALTICOS 100 4.7. CRITERIOS QUE SE UTILIZÓ PARA APLICAR ESTE GEOREFUERZO HATELIT 102



5.0. DISCUSIÓN

103

6.0. CONCLUSIONES

105

7.0. RECOMENDACIONES

107

8.0. REFERENCIAS

108

9.0. ANEXOS

111

9.1. PANEL DE FOTOGRAFIAS

111

9.2. PLANOS

125

9.3. MAPAS

129

INTRODUCCIÓN La presente investigación descriptiva titulada: “Utilización de georefuerzos Hatelit para la rehabilitación de pavimentos flexibles” en la carretera Pativilca – Huaraz: Tramo Pachacoto – Catac, Provincia de Recuay – Ancash - Perú, pretende evaluar beneficios de uso de “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 6


refuerzos en la rehabilitación del pavimento flexible. En diferentes países, se viene utilizando los georefuerzos en la rehabilitación o repavimentación, para incrementar la vida útil y disminuir los costos de los mismos; respecto a los antecedentes de este tipo de estudios, podemos indicar que en Perú no se cuenta con investigaciones, son escasos. La República de Perú es un país que, de acuerdo a su ubicación geográfica, presente una topografía y climas muy variados, en toda su superficie territorial, por lo que el Ingeniero Civil se halla con una gran variedad de obstáculos topográficos durante los procesos constructivos de los distintos proyectos.

Las vías asfaltadas sufren un constante deterioro por la aparición de grietas típicas causadas por contracciones por frío, deterioros por levantamientos, deterioros por distensión de cimientos pétreos,

subsuelos

irregulares

y

situaciones

hidrológicas

desfavorables en el subsuelo o agua estancada en las capas resistentes, así como por el incremento de las cargas que soporta la estructura del pavimento, debido a que ésta, cuenta con un rango mínimo de resistencia a carga vehicular comparado con otros países. Por tanto, es primordial fortalecer e impulsar una solución práctica para poder reforzar vías terrestres más resistentes y durables, prolongando así, la vida útil de las mismas sin que esto represente dificultades en los procedimientos de construcción más largos con costos excesivos.



Como una alternativa, en el refuerzo de pavimentos flexibles se encuentra Hatelit, utilizada recientemente en proyectos de ingeniería de caminos como refuerzo de los firmes asfálticos, reduciendo los espesores de las capas, prolongando la vida útil de las mismas y logrando un pavimento más duradero.

TITULO “UTILIZACIÓN

DE

GEOREFUERZOS

HATELIT

PARA

LA

REHABILITACIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” 1. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Desde

tiempos remotos el hombre trata de mejorar las

infraestructuras viales de uso diario, las cuales vienen a ser las generadoras de transporte, comercio, educación, etc., éstas tienen vital importancia porque son indicadores del grado de desarrollo de los países que quieren integrarse para desarrollarse social y económicamente a través del turismo, comercio, etc.



Dicha infraestructura como tal requiere un cuidado detallado y de acuerdo con el avance tecnológico se generan métodos más adecuados de controlar y optimizar la calidad de materiales geosintéticos

así como el proceso constructivo de estas

infraestructuras fundamentales, como es el caso de las carreteras asfaltadas que son aquellas que se encuentran a nivel de carpeta asfáltica, y requieren ser reforzadas para reducir el grado de daño en el firme asfáltico. Los geosinteticos Hatelit son una alternativa para el refuerzo de carreteras a nivel de carpeta asfáltica, esta le proporciona a las carreteras

asfaltadas

características

de

durabilidad.

Estos

georefuerzos fueron desarrollados por primera vez a comienzos del siglo XX.

1.1.1. PROBLEMA En qué medida la determinación y evaluación del nivel de las carpetas asfálticas existente en el tramo Pachacoto – Catac, de la provincia de Recuay, departamento de Ancash, nos permitirá obtener un índice de la integridad de la estructura del pavimento flexible y de la condición operacional de la superficie en función de los georefuerzos Hatelit.

1.2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION 1.2.1. OBJETIVO GENERAL Conocer las ventajas de la utilización de los georefuerzos Hatelit, como alternativa para la vida útil en la rehabilitación de pavimentos flexibles. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 9


1.2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Contribuir con el diseño de firmes asfálticos en la red vial, introduciendo los georefuerzos Hatelit.



Conocer las propiedades de los georefuerzos Hatelit, como el sistema que mejora la capacidad de soporte para rehabilitar pavimentos flexibles.



Conocer los distintos tipos de georefuerzos Hatelit que existen con sus respectivos campos de aplicación.

1.3. JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION El constante desarrollo de técnicas viales conlleva a la reorientación de el avance Tecnológico, el cual nos permiten obtener nuevos métodos para el mejoramiento de las calzadas mediante la utilización de materiales de georefuerzo adecuados para los firmes asfálticos, destinado a mejorar el comportamiento y la durabilidad de los caminos estatales y hacerlos más seguros para los usuarios viales. La durabilidad de las carreteras asfaltadas se convierte en una solución técnica viable

desde

el

punto

de

vista

económico,

especialmente en carreteras de medio y bajo volumen de tráfico. La velocidad de cambio es aplastante y nos reta a entrar en un nuevo método de competitividad y calidad y para ello hay que estar de acorde con los avances, es por ello que mediante la aplicación de los georefuerzos para superficies de rodadura asfáltica, se pretende dar a conocer nuevas alternativas más novedosas para realizar la rehabilitación y durabilidad de las vías construidas a nivel de firmes asfálticos siendo un tipo de construcción muy aplicada en Europa. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 10


2. MARCO TEORICO 2.1. ANTECEDENTES 2.2. ANTECEDENTES INTERNACIONALES ALEMANIA. DIQUE DE RÜSTERSIELER En 1963, se construyó un dique al norte de Wilhelmshaven para contener los terrenos cenagosos de Rüstersieler Watt en Alemania y recobrar casi 600 hectáreas de tierra (31) El uso de materiales geotextiles en la construcción del dique constituyó un innovador avance: por primera vez se construyó la base de un embalse marino usando grandes contenedores de nailon llenos de arena y por primera vez también se usó un tipo de geotela para garantizar la estabilidad de la pendiente.

GRAN BRETAÑA. AEROPUERTO INTERNACIONAL DE LUTON Londres – Gran Bretaña 1992, el firme asfaltico original de la pista de aterrizaje presentaba amplias grietas de reflexión en las juntas de construcción de las capas inferiores del pavimento de hormigón. Se requería una capa de asfalto de 150 mm para reducir el riesgo de fisuras de reflexión. Para reducir el riesgo de grietas y aumentar la resistencia a tracción de la nueva capa se coloco la geomalla de refuerzo de asfalto Hatelit. La superficie reforzada tenía una longitud aproximada de 300 m. y la anchura de la pista era de 46.30 m. El conjunto se cubrió con una nueva capa de asfalto 100 mm. (31)



ESPAÑA. REFUERZO DE LA AUTOPISTA A15 EN NAVARRA Navarra - España 2003, la necesidad de reducir los costes de conservación de las carreteras justifica el uso de Hatelit. Esta geomalla refuerza las nuevas capas de asfalto y las grietas que aparecen en el firme asfaltico tardan más tiempo en reflejarse. Para ello se plantea unos ensayos a escala real con el objetivo de comprobar que la instalación es sencilla y que el comportamiento del firme es correcto. La cantidad de emulsión necesaria es de 0,5 kg/m2. Esta cantidad hace que la instalación de la geomalla de refuerzo sea sencilla. Otros sistemas requieren que la cantidad de betún sea muy alta, para impregnar los geotextiles no tejidos empleados. En estos casos, la cantidad es superior a 1,3 kg/m2 y la instalación es muy complicada, el tráfico sobre los geotextles acarrea muchos problemas. (31)

ESPAÑA. AEROPUERTO INTERNACIONAL DE VILLANUBLA Valladolid, normalmente las zonas que más sufren y que más deterioradas se encuentran en las pistas de vuelo, son las superficies donde toma tierra y donde gira la aeronave.



Las patologías más habituales son grietas longitudinales y transversales causadas por las fuertes cargas y esfuerzos cortantes y momentos flectores a los que se ve sometido el pavimento. En el caso del aeropuerto de Villanubla es para retrasar el ascenso de las grietas entre pavimentos rígidos sobre los que se extiende asfalto. El PVA es un material que presenta muy bajas deformaciones a elevadas cargas cuyo empleo es óptimo. Se fresó hasta la profundidad en que la grieta desaparecía o se hacía mínima. Si la apertura de la grieta era mayor de 3 mm se procedía a su sellado. Se realizo un riego de emulsión adherente con una dosificación de 0,3 kg/m2 de betún residual y cuando esta emulsión había roto, se comenzó con el extendido de Hatelit. La gran facilidad y rapidez de instalación de Hatelit hace que se trate de una opción muy interesante como solución para refuerzo de asfalto. (31)

ARGENTINA. CONSTRUCCION DE LA AUTOVIA PILAR – PERGAMINO Córdoba – Argentina, la Oficina Técnica desarrollo el empleo de geogrillas de refuerzo para la base del terraplén se instalo una geogrilla tejida Fortrac, de filamentos continuos de polivinil alcohol (PVA), de 700 kn/m de modulo de rigidez para una deformación del 5% en la dirección longitudinal. Sobre el terreno existente se coloco previamente se coloco un geotextil no tejido, a fin evitar la contaminación de suelo de aporte con los suelos de lugar. Estos resultados se obtuvieron gracias a las propiedades de las geogrillas empleadas: elevado modulo de rigidez, que les permite alcanzar altos valores de resistencia a muy bajas deformaciones, “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 13


mínima susceptibilidad a fluencia y optima flexibilidad para interactuar con el suelo circundante. (24)

2.3. ANTECEDENTES NACIONALES En nuestro país el hombre trata de mejorar las infraestructuras de transito permanente. De acuerdo con el avance tecnológico se generan métodos más adecuados de controlar y optimizar la calidad de materiales geosintéticos así como el proceso constructivo de estas infraestructuras fundamentales, como es el caso de esta carretera que son aquellas que se encuentran a nivel de asfalto, y

requieren ser reforzadas para reducir el grado de daño y evitar su permanente deterioro. Los georefuerzos Hatelit son una alternativa en ingeniería de caminos que dan solución a problemas geotécnicos para los firmes asfálticos, ésta le proporciona a las carreteras asfaltadas características de durabilidad. Esta aplicación tiene vital importancia porque es un indicador del grado de desarrollo del país y viene a ser la red sanguínea para desarrollarse económicamente a través del turismo, comercio, transporte, etc.



2.4. BASES TEORIAS DE LA INVESTIGACION 2.4.1. HISTORIA DE LOS GEOSINTETICOS Cuando los materiales de Huesker comenzaron a usarse por primera vez 40 años atrás, prácticamente nadie conocía el término ‘geotextil’. Hoy en día, esta empresa alemana con sede en Münsterland puede mirar hacia atrás y recordar sus 40 años de exitosa experiencia con geotextiles, que abarcan la más amplia gama de aplicaciones. En 1963, se construyó un dique al norte de Wilhelmshaven para contener los terrenos cenagosos de Rüstersieler Watt en Alemania y recobrar casi 600 hectáreas de tierra. El uso de materiales geotextiles en la construcción del dique constituyó un innovador avance: por primera vez se construyó la base de un embalse marino usando grandes contenedores de nailon llenos de arena y por primera vez también se usó un tipo de geotela para garantizar la estabilidad de la pendiente.

Actualmente, la cartera de productos de la empresa es tan extensa y versátil como lo es la esfera de uso de sus materiales, que incluye desde la construcción de diques, vías navegables de recreación y caminos, hasta los vertederos, terraplenes y cimientos. Una breve mirada a la lista de productos estándar demuestra el amplio uso de los materiales diseñados con geosintéticos en los proyectos de construcción de hoy en día, abarcando telas sintéticas de alta resistencia, revestimientos de arcilla y materiales compuestos, mallas y grillas de refuerzo para asfalto, mencionaremos algunos de ellos como Fortrac, Comtrac, Fornit, Stabilenka, NaBento y Hatelit que son fabricados por Huesker Synthetics GMBH. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 15


Son precisamente estos productos los que resaltan la importancia de los ingenieros para la exitosa historia: el equipo de ingeniería de Huesker siempre ha procurado expandir en forma innovadora la cartera de productos con materiales. A desarrollado durante muchos años soluciones individuales para diversas aplicaciones de ingeniería empleando un eficiente equipo productivo para fabricar una amplia gama de geosintéticos como Hatelit. La mayoría de las maquinas utilizadas han sido diseñadas por la propia empresa y han continuado avanzando en su mejora a la vez que el proceso productivo para alcanzar el mayor grado posible de eficiencia, junto a los más avanzados métodos de fabricación y un permanente control de calidad garantiza los elevados estándares de sus productos. Huesker es una empresa homologada con la certificación DIN EN ISO 9001:2000.

El laboratorio de Huesker posee la certificación DAR de ensayos de material geosintético de acuerdo con la Norma DIN EN ISO IEC/17025 . (10)

2.4.2. PLAN DE DESARROLLO VIAL EN PERÚ 2.4.2.1. PLAN VIAL NACIONAL Provias Nacional (ver mapa Nº 02) y el plan de Iniciativa para la Integración de la Infraestructura Regional Suramericana (IIRSA)

(34)

, ha diseñado un

ambicioso Plan de Desarrollo Vial el cual tienen por objetivo

integrar

los

focos

de

desarrollo



socioeconómico en zonas de producción más importantes del país.(ver mapa Nº 03) El plan concebido como un aporte fundamental para el desarrollo y la lucha contra la pobreza, incluye objetivos bien definidos, que van a permitir la incorporación de extensas regiones productoras y con altos niveles de riqueza no aprovechada a los centros urbanos de intercambio y los principales

puertos

marítimos y fluviales. El plan considera priorizar el desarrollo de tres circuitos viales básicos, los cuales están conformados por

tramos

importantes

de

las

carreteras

Panamericana en el litoral, Longitudinal de la Sierra, la Marginal de la Amazonia y las carreteras de penetración IIRSA. (33)

Al inicio de la década pasada, la infraestructura vial se encontraba sumamente deteriorada y el país había alcanzado un crítico nivel de desarticulación e incomunicación que lo situaba al borde del colapso económico y social, en ese entonces sólo el 12% de la Red Vial Nacional se encontraba en buenas condiciones. En una primera etapa, de 1991 a 1995, se ejecutó un programa de urgencia destinado a recuperar un nivel de accesibilidad mínimo indispensable, para luego emprender un programa de rehabilitación del sistema “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 17


intermodal comercial de las zonas de alto potencial de recursos agropecuarios

conectándolos

con

los

mercados de consumo, así como la interconexión con los países vecinos de América del Sur, en la búsqueda implementar un sistema de transporte multimodal eficiente, moderno y esencial para el desarrollo del país. Durante esos años, el Ministerio de Transportes y Comunicaciones ejecutó con recursos del Tesoro Público y Endeudamiento Externo, decenas de obras de

rehabilitación

de

carreteras,

puentes

y

aeropuertos. Se invirtieron 416 millones de dólares del Tesoro Público en obras destinadas a salvar los tramos críticos para la accesibilidad regional. Como punto de partida de un plan de mayor alcance, en febrero de 1992 se suscribe el primer contrato de préstamo con el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) para un programa de 322,5 millones de dólares, de los cuales 210 millones aportaba el BID y 112.5 millones el Tesoro Público. Las obras correspondientes se inician en agosto de ese año, los logros alcanzados son evidentes. En 1995 se concluye la rehabilitación de la carretera Panamericana entre Aguas Verdes (Tumbes) y la Concordia (Tacna) así como la Carretera Central entre Lima y Huánuco. ( MTC – Provias Nacional ) (33)

2.4.2.2. EVOLUCIÓN DE LA RED NACIONAL VIAL “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 18


El siguiente cuadro muestra la evolución del estado de la Red entre 1990 y 1999. En él se aprecia que la calificación de bueno se incrementa en más de 3.8 veces y la situación en mal estado disminuye casi un 72%.(33)

Año 1995 Asfaltada Afirmada Sin Afirmar Total Porcentaje Año 1990 Asfaltada Afirmada Sin Afirmar Total Porcentaje

% 37% 41% 22% 100% % 37% 44% 19% 100%

Km 6,096 6,843 3,574 16,513 100% Km 5,740 6.98 2,994 15,692 1,005

Bueno 4,077 925 0 5,002 30% Bueno 1,394 489 0 1,883 12%

Regular 1,232 4,687 1,785 7,704 47% Regular 1,985 3,928 992 6,905 44%

Malo 787 1,231 1,789 3,807 23% Malo 2,361 2,410 2,002 6,904 44%



Año 1999 Asfaltada Afirmada Sin Afirmar Total Porcentaje

% 51% 35% 14% 100%

Km 8,270 5,592 2,224 16,086 100%

Bueno 6,487 703 0 7,190 45%

Regular 1,183 2,272 454 3,909 24%

Malo 600 2,617 1,770 4,988 31%

Cuadro Nº01: Evolución de la Red Nacional Vial

2.4.2.3.

SISTEMA

VIAL

DEL

PAÍS

POR

DEPARTAMENTOS El Sistema vial del país, desagregado a nivel de cada departamento, se presenta a continuación en sus tres componentes: Red Nacional, Red Departamental y Caminos Rurales, en kilómetros de longitud en cada uno. (Ver mapa Nº 02) Este esfuerzo que ha contado con el apoyo de Gobiernos Regionales y Municipales, ha permitido que el sistema vial del país se incremente en el período: 1990 - 1999 en 8092 km.: de 69,942 a 78,034. (33)

1 2 3 4 5

Departamentos Amazonas Ancash Apurímac Arequipa Ayacucho

Long. Total Red Nacional Red Dptal 1,675 657 408 4,937 1,281 1,067 2,959 559 544 6,372 1,053 1,417 4,269 596 891

Redes Vecinales 610 2,590 1,855 3,902 2,782



5,547 1,249 739 3,559 6 Cajamarca 5,433 836 1,730 2,867 7 Cusco 3,634 411 737 2,486 8 Huancavelica 2,910 691 4147 1,805 9 Huánuco 2,994 738 336 1,220 10 Ica 6,311 874 590 4,847 11 Junín 4,155 759 886 2,511 12 La Libertad 1,864 502 104 1,257 13 Lambayeque 4,669 1,293 458 2,919 14 Lima 644 44 387 213 15 Loreto 1,072 429 46 598 16 Madre de Dios 1,654 472 188 994 17 Moquegua 2,424 393 621 1,410 18 Pasco 4,398 857 578 2,963 19 Piura 5,037 1,258 1,155 2,624 20 Puno 2,027 725 173 1,130 21 San Martín 1,991 597 483 911 22 Tacna 866 199 318 350 23 Tumbes 890.9 384 0 507 24 Ucayali 78,034 16,857 14,268 46,909 Total Red Vial Fuente: "Plan de Desarrollo de la Infraestructura Vial" MTC 1999 Cuadro Nº02: Sistema Vial del país por Departamentos

Metas Proyectadas (Km)

Actividad

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Total Construcción

210

171 251 259 307 318 214 206 180 203 2,320

Mejoramiento

238

346 290 252 257 588 503 460 311 403 3,646

Rehabilitación 1,384 952 375 288 294 161 120

29

7

7

3,615

Cuadro Nº03: Metas proyectadas 2000 - 2010





Mapa Nº 01: Mapa Vial de Ancash

Fuente: Provias Nacional-Perú(33)



Mapa Nº 02: Mapa Vial de Perú

Fuente: Provias Nacional-Perú (33)



Mapa Nº 03: Grandes Ejes Nacionales – IIRSA (34)



2.4.3. GEOSINTETICOS EN EL PERÚ Los Geosintéticos en el Perú se aplican en proyectos de acuerdo al “Capitulo peruano de la Sociedad Internacional de Geosintéticos” , en muros de contención, ingeniería de

caminos, tratamiento de aguas residuales, control de erosión, vías no pavimentadas, terraplenes sobre suelos de baja resistencia, taludes sobre fundaciones estables, rellenos sanitarios, proyectos hidráulicos, drenaje y filtración, abastecidos por diversas empresas fabricantes como Huesker ,

Maccaferri

y

otros

cuya

fabricación

de

geosintéticos en el mercado internacional. Durante los primeros años de la década del 70, la demanda en el mercado internacional de reducción de los costos de construcción de pavimentos flexibles para carreteras impulsó al desarrollo de una nueva tecnología de las emulsiones asfálticas con los geosintéticos. A finales del año 2002 se iniciaron las primeras importaciones de geosintéticos y se decidió tecnificar junto a los más avanzados métodos de fabricación un permanente control de calidad garantizando los elevados estándares de este producto y con la certificación DIN EN ISO 9001: 2000 , teniendo como objetivo el de asegurar al cliente productos de calidad constante, mediante el control estricto del proceso productivo. (35)



2.4.4. SOLUCIONES CON APLICACIÓN DE HATELIT Huesker Synthetics GMBH , produce distintas familias de

geosintéticos, que incluyen varias líneas, desde las reconocidas de poliéster (PET), hasta las más recientes de aramida (AR) y polivinil alcohol (PVA). Estas últimas, por sus

excelentes propiedades, pueden definirse como “los refuerzos geotécnicos del futuro”. Poseen una resistencia efectiva hasta 2000 KN/m, mínimas deformaciones a rotura, elevadas resistencias químicas, muy baja fluencia y precios competitivos. (10) Hatelit son empleadas en refuerzo de mezclas asfálticas. Por la baja susceptibilidad a la fatiga del poliéster, así como por su resistencia mecánica y térmica, son el refuerzo ideal para obras. Por regla general, estas grietas debilitan o interrumpen la transmisión de las fuerzas transversales en los firmes afectados. Las zonas a ambos lados de las grietas reaccionan, por lo tanto, ante las tensiones inducidas por los efectos mecánicos y térmicos como si fueran elementos separados del firme. Ello implica que en las capas bituminosas nuevas, aplicadas como refuerzo encima de las grietas antiguas, exista un riesgo bastante mayor de nuevo agrietamiento. Dicho riesgo se podrá reducir en grado considerable mediante las acciones distribuidoras de la carga y optimizadoras de la resistencia a la tracción y de la dilatación que son obtenidas por Hatelit . “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 27


La aplicación de Hatelit se recomienda para prevenir la aparición de grietas en firmes asfálticos. En primer lugar interesarán aquellos casos donde pueden aparecer tensiones por tracción horizontal, de acción prolongada. (Ver grafico Nº 01) Las tensiones del tipo antes mencionado se presentan con frecuencia en calzadas antiguas y se identifican a través de la aparición de grietas típicas causadas por: (10) •

Contracciones por frío.

•

Deterioros por levantamientos.

•

Deterioros por distensión de cimientos pétreos.

•

Subsuelos irregulares.

•

Situaciones hidrológicas desfavorables en el subsuelo o agua estancada en las capas resistentes.

Gráfico Nº 01: Georefuerzo Hatelit “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 28


2.4.5. REFUERZOS ASFÁLTICOS La instalación de georefuerzos sintéticos especialmente diseñados para actuar como refuerzo estructural, modifica el patrón de fisuramiento de las nuevas capas asfálticas. De tal modo se obtiene un significativo retardo del reflejo de las juntas, grietas o fisuras que pudiesen existir en el pavimento flexible existente, aun en casos severos como juntas constructivas en ensanches viales o grietas de retracción producidas en climas fríos. Estos georefuerzos de estructuras planas, ortogonales y abiertas de elevado modulo de rigidez y baja fluencia, constituidas por filamentos sintéticos (poliéster, aramida o polivinil alcohol) con revestimiento polimérico, aptas para resistir elevados esfuerzos a la tracción. Hatelit posee una elevada resistencia a la tracción, al corte y a la fatiga, estabilidad térmica, y coeficiente de dilatación y modulo de elasticidad compatibles con la mezcla asfáltica. Posee además del recubrimiento bituminoso de un geotextil ultraliviano que garantiza su perfecta adherencia al sustrato sobre el que se aplica, con ello suelen emplearse

para controlar la

fisuración refleja

en

repavimentaciones o rehabilitaciones, especialmente sobre grietas o juntas constructivas, como refuerzo localizado en



bacheo o áreas excavadas, o como refuerzo de pavimentos asfálticos nuevos.

Dentro de los materiales y tecnologías desarrolladas en las últimas décadas para el refuerzo de carpetas asfálticas, se destacan las grillas tejidas de multifilamentos continuos de poliéster. Huesker Synthetics GMBH las presentó en el mercado europeo hace más de 25 años. Desde entonces se han utilizado más de 20 millones de m 2 en todo el mundo, como por ejemplo en los aeropuertos de la OTAN durante los años 80/90, hasta en recientes obras viales ejecutadas en España, Brasil y Argentina. (31)

2.4.6. ENSAYOS DINÁMICOS DE FATIGA En Sao Paulo, Brasil, en el año 2000, los ingenieros Guillermo Montestruque Vilchez , Régis Martins Rodrigues y André Estevao Ferreira da Silva realizaron un estudio de laboratorio

dirigido a evaluar de forma cualitativa y cuantitativa el comportamiento que se obtiene al utilizar Hatelit como elemento

de

refuerzo

en

rehabilitaciones

o

repavimentaciones, contra la propagación de grietas, y cuyos resultados fueron presentados, entre otros eventos, en el XIII Congreso Argentino de Vialidad y Tránsito (Buenos Aires, Octubre de 2001). La utilización de sistemas de refuerzo estructural Hatelit en probetas de mezcla bituminosa en forma de vigas prismáticas, implica que la capa asfáltica sobre la grieta sea capaz de “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 30


soportar un momento flector mayor, aumentando la resistencia del concreto asfáltico. En este contexto, y con la finalidad de hacer un análisis cualitativo y cuantitativo, fueron realizados ensayos dinámicos de fatiga en vigas de concreto asfálticos con y sin refuerzo, teniendo como apoyo una banda de caucho con un espesor de 25 mm utilizada como base elástica. (24) (Ver grafico Nº 05)

2.4.7. FABRICACIÓN DE LAS PROBETAS DE CONCRETO ASFÁLTICO Para el moldeado de las vigas en concreto asfáltico fue utilizado un molde prismático con un dispositivo que además de formar una pre-grieta, permite que el material utilizado como capa intermediaria quede exactamente en la punta de la grieta después del proceso de compactación estática. De esta forma el georefuerzo Hatelit fue posicionado en la extremidad de la grieta donde la elevación local de las tensiones debido a la discontinuidad geométrica aumenta la posibilidad de propagación en este punto (ver grafico 2). Se moldearon en laboratorio un total de 20 probetas de concreto asfáltico en forma de vigas de dimensiones 7.5x15x46 cm con aberturas de ancho variable con 3, 6 y 9 mm, teniendo siempre presente que la precisión y la reproductibilidad del ensayo depende en gran parte de la construcción uniforme de las probetas de mezcla asfáltica.



Los georefuerzos Hatelit utilizados como refuerzo fueron de fibras de poliéster de alta tenacidad formando mallas de 40x40 mm con resistencia nominal a la tracción de 50 KN/m a 12% de deformación (Hatelit C 40/17). (XI CONGRESO IBERO-LATINOAMERICANO DEL ASFALTO) (18)

Gráfico Nº02: Posición del georefuerzo Hatelit en la viga de mezcla asfáltica

2.4.8. INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMA DE APLICACIÓN DE CARGA En un programa de ensayos se debe tener la plena confiabilidad de las lecturas obtenidas, por esta razón, todos los equipamientos fueron calibrados y se utilizó un sistema de adquisición de datos completamente computarizados . (25)

2.4.8.1. MONITOREO DE LA GRIETA Existen varios métodos para medir los movimientos de abertura y cierre de una grieta. El más simple de “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 32


ellos consiste en la fijación de dos tornillos en ambos extremos de la grieta en la cual se mide con la precisión de un vernier (0.02 mm) la distancia entre los tornillos (grafico 03).

Gráfico Nº 03: Simple forma de medición de la abertura y cierre de una grieta

El “Crack activity meter ” (CAM) desarrollado por el Instituto Nacional de Transportes de Sudáfrica es un medidor de desplazamiento que permite efectuar la medición del movimiento vertical y horizontal de las paredes de las grietas (ver grafico 04).

Gráfico Nº 04: Medidor de desplazamiento CAM. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 33


Los movimientos diferenciales entre las paredes de la grieta originados por el paso de una carga de rueda para el paso de campo o por un pistón de aplicación de carga para el caso de laboratorio son medidos por dos LVDT (“ Linear variable differential transformers ”).

El primero LVDT en la posición horizontal mide la deformación a la flexión del pavimento y el incremento en la abertura de la grieta durante el paso de una carga de rueda y el segundo LVDT el movimiento vertical relativo entre las paredes de la grieta. Este sistema fue implementado para el laboratorio con la finalidad de medir los movimientos horizontales de abertura de la grieta y deformación plástica durante los ciclos de aplicación de carga. Un esquema del sistema es mostrado en el grafico 5.

Gráfico Nº 05: Instrumentación del ensayo de fatiga.



Para simular el efecto de la carga que se produce con el paso de una rueda en movimiento, se modificó la posición de las cargas respecto a la grieta, analizándose los dos tipos de cargas críticas indicados en el grafico 6: la posición de flexión y la posición de corte. La posición de corte se produce dos veces a cada paso de la rueda de carga (grafico 6: a; c), mientras que la posición de flexión ocurre solamente una vez (grafico 6: b). El pulso de carga fue sinusoidal con frecuencia de 20 Hz, aplicada por un pistón electro-hidráulico MTS a través de una chapa de acero (40x75 mm). Entre la chapa de acero y la viga de concreto asfáltico fue instalada una banda de caucho con la finalidad de minimizar la concentración de tensiones relativas a la rigidez de la chapa de acero. (18) (XI CONGRESO IBERO-LATINOAMERICANO DEL ASFALTO)

Gráfico Nº 06: Solicitaciones criticas en un pavimento flexible, y esquema de aplicación de carga.

2.4.9. LOS ASFALTOS Los asfaltos son mezclas de hidrocarburos de alto peso molecular.

En

conjunto

presentan

propiedades

termoplásticas, cuyo estado y nivel de consistencia varía de sólido a semisólido e incluso a líquido viscoso. Se encuentran en estado natural o pueden ser obtenidos de diferentes procesos de refinación del petróleo crudo, como “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 35


es

el

caso

de

Petroperú.

Los asfaltos Petroperú se elaboran usando modernas tecnologías y rigurosa selección de petróleos de óptima composición química, ofreciendo al país diversos grados de asfaltos de acuerdo con las condiciones climáticas de cada región. Asfaltos líquidos: Tipo RC y MC

•

Cementos asfálticos: 40/50 PEN, 60/70

•

PEN

85/100 PEN y 120/150 PEN

A requerimiento de los clientes, se ofrece los cementos asfálticos 10/20 y 20/30 PEN para uso industrial. Petroperú elabora sus asfaltos sobre la base de especificaciones técnicas de la Norma Técnica Peruana, así como a estándares internacionales. Los asfaltos Petroperú han sido certificados por el laboratorio

independiente

de

reconocido

prestigio

internacional PRI Asphalt Technologies Inc. de Tampa (Florida, Estados Unidos). Por esta razón, fueron calificados entre los mejores asfaltos del mundo. El citado laboratorio ha sido acreditado por AASHTO-USA como laboratorio oficial de evaluación Superior Performing Asphalt Pavement (Superpave). (36)

2.4.9.1. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL ASFALTO •

Excelente adherencia.

•

Óptima ductibilidad, plasticidad y elasticidad que le otorgan gran manejo, eliminando así la fragilización.


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE METODOLOGIA E INVESTIGACION •

Adecuada dureza y viscosidad, lo cual permite su uso específico para cada condición de clima.

•

Presentan bajo índice de susceptibilidad térmica, permitiendo un comportamiento estable ante las variaciones de temperatura del ambiente.

•

Excelente estabilidad a la oxidación.

•

Muy resistente al agua y a la mayoría de ácidos y álcalis. (36)

2.4.9.2. USOS Y APLICACIONES DEL ASFALTO •

Los cementos asfálticos Petroperú se emplean con éxito en la construcción de carreteras, pistas de aeropuertos, impermeabilizaciones y revestimientos. Son de fácil aplicación en caliente y no se requiere de maquinaria especializada.

•

Los cementos asfálticos se usan para formular los asfaltos líquidos y emulsiones asfálticas, para aplicación en frío.

•

Los

asfaltos

líquidos se

tratamientos

superficiales,

revestimientos

e

emplean para imprimación,

impermeabilización.

Su

aplicación es en frío, pudiendo calentarse “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 37


hasta una temperatura máxima de 70 °C, según requerimiento del uso. (36)

2.4.9.3.

MERCADO

INTERNACIONAL

DEL

NACIONAL ASFALTO:

E

Nuestra

geografía es quizás el mejor laboratorio para probar las ventajas de los diversos tipos de asfaltos.

Esto,

sumado

a

nuestra

vasta

experiencia y tecnología aplicada, han dado como resultado un producto que empieza a figurar entre los mejores de su género en el ámbito internacional. Bolivia, Chile y Ecuador aplican con éxito los asfaltos Petroperú, demostrando su calidad y facilidad de adaptación a cualquier terreno y clima.

2.4.9.4. NORMAS Y ESPECIFICACIONES Las nuevas especificaciones Superpave están dirigidas al control de la deformación permanente, agrietamiento por fatiga y a baja temperatura. Ante nuevos métodos de calidad del Superpave, permitiendo calcular la vida en servicio de las mezclas asfálticas en caliente, la cual suministran excelentes pavimentos asfálticos de prolongado período de desempeño.


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE METODOLOGIA E INVESTIGACION •

La deformación permanente se presenta en

climas

cálidos o

bajo

grandes cargas,

especialmente detenidas o circulando a bajas velocidades

(comportamiento

viscoso

del

asfalto). •

El agrietamiento por fatiga es inducido por

la repetición de cargas y es propio de los pavimentos en servicio. La fatiga a su vez se relaciona con el comportamiento de la mezcla y puede ser acelerada en mezclas rígidas y/o envejecidas. •

El agrietamiento a bajas temperaturas se

presenta en pavimentos que trabajan a temperaturas inferiores a cero (0) grados centígrados. •

Los

tres

tipos

de

problemas

antes

mencionados se presentan en los pavimentos en nuestro país: clima cálido en la Selva, clima con gradientes térmicas variables llegando a temperaturas

menores

a

cero

grados

centígrados en la Sierra, problemas de humedad y del medio ambiente en la Costa, lo cual representa un reto. (36)

2.4.9.5. SUPERPAVE PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Las especificaciones Strategic Highway Research Program (Superpave) están dirigidas al control de “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 39


la deformación permanente, agrietamiento por fatiga y baja temperatura. Los procedimientos de ensayo del Superpave pueden utilizarse para hacer una predicción detallada

del

comportamiento

real

de

los

pavimentos, permitiendo calcular la vida en servicio de las mezclas asfálticas en caliente en términos de ejes equivalentes o del lapso transcurrido para alcanzar un determinado nivel de ahuellamiento, fisuramiento por fatiga o por baja temperatura. En el sistema Superpave, se clasifica a los diferentes tipos de mezclas asfálticas sobre la base de criterios y valores del comportamiento real, tomando en cuenta las diferentes variaciones de temperatura, humedad, volúmenes de tránsito e intensidad de las cargas esperadas. La

evaluación

de

los

cementos

asfálticos

Petroperú por el PRI Asphalt Technologies de

Tampa (Florida, Estados Unidos) concluyó que éstos presentan propiedades de desempeño Superpave PG comparables o superiores a la mayoría de los cementos asfálticos puros, por lo que suministran excelentes pavimentos asfálticos de largo período de desempeño. Petroperú, en el laboratorio de Refinería de Talara, cuenta con equipos para otorgarle a los “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 40


asfaltos características de

acuerdo

con

la

clasificación Superpave, todos ellos de última generación y supervisados por potentes software que generan resultados de gran nivel de precisión. (36)

2.4.10. LOS PAVIMENTOS Un pavimento está constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la subrasante de una vía obtenida por el movimiento de tierras en el proceso de exploración y que han de resistir adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le transmiten durante el período para el cual fue diseñada la estructura del pavimento.

2.4.10.1. CLASES DE PAVIMENTOS: 

PAVIMENTOS FLEXIBLES: Este tipo de pavimentos están formados por una carpeta bituminosa apoyada generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y la subbase. No obstante puede prescindirse de cualquiera de estas capas dependiendo de las necesidades particulares de cada obra.


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE METODOLOGIA E INVESTIGACION 

Son aque aquellllos os que que PAVIMENTOS PAVIMENTOS RIGIDOS RIGIDOS: Son fundamentalmente están constituidos por una losa de concreto hidráulico, apoyada sobre la subr subras asan ante te o sobr sobre e una una capa capa de mate materi rial al seleccionado, la cual se denomina subbase del pavimento rígido. Debido a la alta rigidez del concreto hidráulico así como de su elevado coeficiente de elasticidad, la distribución de los esfuerzos se produce en una zona muy amplia. Además como el concreto es capaz de resistir, en cier cierto to grad grado, o, esfu esfuer erzo zoss a la tens tensió ión, n, el compo comport rtam amie ient nto o de un pavi pavime ment nto o rígid rígido o es sufi sufici cien ente teme ment nte e

sati satisf sfac acto tori rio o

aun aun

cuan cuando do

exis exista tan n zona zonass débil débiles es en la subr subrasa asant nte. e. La capacidad estructural de un pavimento rígido depende de la resistencia de las losas y, por lo tant tanto, o, el apoy apoyo o de las las capa capass suby subyac acen ente tess ejerce poca influencia en el diseño del espesor del pavimento . (14)

2. 2.4. 4.11 11.. LOS LOS GEOS GEOSIN INTÉ TÉTI TICO COS S Son materiales, que se fabrican a partir de varios tipos de polímeros y que se utilizan para mejorar y hacer posible la ejecución de ciertos proyectos de construcción de ingeniería y geotecnia. En la práctica, práctica, se denomina denomina geotextil a aquel material material textil, textil, plano y polimérico que presenta ciertas aplicaciones en el mundo de la construcción.



Las

propiedades

mecánicas

e

hidráulicas

de

los

geosintéticos han posibilitado su desarrollo en los proyectos de construcción y mecánica de suelos. (10)

2.4.11.1.

CLASIFICACIÓN

DE

LOS

GEOSINTÉTICOS Los geosint geosintéti éticos cos se divide dividen n princi principal palment mente e en geotextiles, geomallas y geomembranas. Los geotextiles son materiales textiles que tienen una menor “abertura” de malla que las geomallas. geomallas. Los geotextiles se utilizan para realizar todas las funciones que se describen a continuación y las geomallas se utilizan solamente para refuerzo. Las Las geom geomem embr bran anas as son son lámi lámina nass poli polimé méri rica cass impermeables, utilizadas como barreras de sólidos y líquidos. También los geosintéticos se pueden clasificar segú egún la materia prima que los componen. Los polímeros más utilizados son los poliolefinas (polietileno y polipropileno) y poliéster. De acuerdo con el proceso de fabricación, los geosintéticos se pueden clasificar en geosintéticos tejidos y geosintéticos no tejidos. En los los geos geosin inté tétitico coss teji tejido doss las las fibr fibras as que que lo comp compon onen en se pres presen enta tan n en dos dos dire direcc ccio ione ness preferentes, denominadas trama y urdimbre son perpendiculares entre sí. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 43


En los geosintéticos no tejidos las fibras tienen direcciones aleatorias. Los geos geosiintét ntétic icos os no teji tejido doss se divi ividen den en termosoldados y en agujeteados. En los primeros el proceso de producción emplea el calor para unir las fibras. En los segun egundo dos, s, las fibra ibrass se unen unen por un (2) proceso de compactación por agujas. (2)

2.4.11.2.

FUNCIONES

DE

LOS

GEOSINTETICOS Los geosintéticos se utilizan para satisfacer las siguientes funciones principales: •

Separación

•

Drenaje

•

Filtración

•

Protección

•

Refuerzo

Debi Debido do a su estr estruct uctura ura la lámi lámina na cont contin inua, ua, se utiliza un geosintético con el fin de separar dos tipos de suelo o material diferente. La capacidad drenante de un geosintético viene determi rminad nada

por

la

permeabi abilidad dad

que que

el

geosintético presenta para que los fluidos circulen en su plano. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 44


Su función de filtro se debe a su capacidad para retener partículas sólidas mayores de una determinada granulometría, permitiendo el paso de agua y aire. Se consigue una función protectora. Cuando el geosintético tiene un espesor suficiente para evitar los daños mecánicos que las aristas del terreno pudieran ocasionar en elementos susceptibles de rotura por punzonamiento. Su estructura tejida le permite absorber esfuerzos de tracción y distribuirlos en el medio en el que se instala. Existen otros tipos de geotextiles que se utilizan para sustituir las arcillas de impermeabilización en los vertederos. Estos geotextiles bentonitica

y

están

presentan

rellenos

de

arcilla

unos

valores

de

permeabilidad muy bajos cuando están en contacto con humedad. Otros geotextiles están formados por dos telas paralelas, se pueden rellenar de hormigón bombeable y forman un cuerpo de encofrado perdido. Su aplicación se centra sobre todo en la ejecución de canales de irrigación y la protección de orillas en ingeniería hidráulica.



Es necesario conocer cuál es la función que se le exige a un material geosintético antes de proceder a su diseño e instalación. Cada

tipo

de

geosintético

presenta

unas

características mecánicas e hidráulicas, que el fabricante debe suministrar de una manera certificada. Después el proyectista elegirá la materia prima y el proceso de fabricación de manera que el geosintético

producto

final

cumpla

satisfactoriamente todos los requisitos del diseño. (11)



FUNCIÓN DE SEPARACIÓN: Se coloca

un geotextil de separación entre dos capas de suelo de diferentes propiedades, para evitar la mezcla entre ambos. los geotextiles crean una barrera permeable entre suelos de diferente textura y estructura. Estos

diferentes

materiales

quedan

separados y por ello mantienen intactas sus propiedades

mecánicas

e

hidráulicas,

mientras que el agua puede fluir a su través. Se buscará un geotextil que resista los daños mecánicos de la instalación. La función del geotextil puede perderse por rotura o desgarro.

Este

geotextil,

denominado

anticontaminante, debe ser capaz de retener las partículas finas de una determinada granulometría bajo carga estática o dinámica. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 46


Es necesario tener en cuenta la durabilidad del geotextil en el medio en el que se instale. 

FUNCIÓN DE DRENAJE: El agua dentro

de un material de relleno aumenta los empujes y reduce la resistencia del suelo a esfuerzo cortante. El sistema de drenaje de una estructura puede estar formado por gravas o por un material geosintético tridimensional que permita el flujo de agua en su seno, posibilitando la reducción de los empujes y una más rápida consolidación del terreno. un geosintético de drenaje debe tener

la

suficiente

transmisividad

(permeabilidad en su plano) para permitir la salida de agua y gases del medio. Es necesario que el espesor del geotextil permita el drenaje cuando se aplica una carga estática normal sobre él. El geotextil de drenaje debe acompañarse de un sistema de filtración que evite la colmatación del conjunto, por acumulación de finos. El geotextil debe tener una durabilidad tal que garantizarse la función de drenaje durante la vida útil. 

FUNCIÓN

DE

FILTRACIÓN:

Un

geosintético de filtración debe colocarse entre el material drenante y el suelo, cumpliendo ciertos requisitos de retención de partículas

y

de

permeabilidad.

Los



geosintéticos realizan una labor de filtro sobre las partículas de suelo, para permitir que el agua llegue al sistema de drenaje. La permeabilidad del geosintético debe ser mayor que la permeabilidad del suelo que se pretende filtrar. La lámina filtrante debe evitar la migración de finos, que puede conducir al colapso de una estructura de ingeniería hidráulica.

El

geosintético

de

filtración

también se debe diseñar para evitar la acumulación de finos que provoquen la colmatación del sistema de acuerdo con la granulometría del terreno. la porometría del geosintético

es

un

parámetro

muy

importante. El geosintético filtrante se define por su abertura de filtración y por su permisividad.

Es

necesario

que

el

geosintético de filtración sea resistente a la perforación, putrefacción y estable ante posibles ataques de agentes químicos. La pérdida gradual de permeabilidad que el sistema geosintético sufre no debe dar lugar a presiones intersticiales significativas. 

FUNCIÓN

PROTECCIÓN:

DE

Un

geotextil de protección se coloca sobre todo para evitar el deterioro de las láminas de impermeabilización

y

de

tuberías

de

materiales semi-rígidos. Un geotextil de un determinado espesor protege

contra

la

perforación,

una



geomembrana de impermeabilización, por ejemplo en túneles y vertederos. Las aristas y zonas punzantes del terreno, e incluso las basuras en el caso de los vertederos, pueden punzonar la lámina. Los daños mecánicos se producen en fase de construcción o con posterioridad. El espesor del geotextil de protección y su resistencia

a

punzonamiento

parámetros más

importantes

son

los

de estos

materiales geosintéticos. La putrefacción química de estos materiales debe ser acorde a la vida útil del conjunto.



FUNCIÓN DE REFUERZO: Es cuando el

valor del esfuerzo cortante supera al valor de resistencia del suelo la cual es necesario emplear un geosintético de refuerzo con un geosintético de refuerzo embebido en la masa del suelo se consigue mejorar las características mecánicas, aumentando la resistencia al corte del conjunto. El geosintético consigue un mejor reparto de las cargas y un mejor comportamiento de las capas de base. En definitiva, el geosintético aporta una mayor resistencia a tracción a la capa donde se instale. Estos materiales se emplean para reforzar suelos o asfaltos. En suelos y hasta ahora en “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 49


España, las soluciones de refuerzo se emplean sobre todo para ejecutar taludes de fuertes

pendientes

y

para

construir

terraplenes sobre suelos de baja capacidad portante. En asfaltos, los geosintéticos se emplean como refuerzo de las capas bituminosas para incrementar

su

resistencia

a

fatiga,

retardando de manera notable la aparición de fisuras reflejas. Los mayores fracasos que han ocurrido en el refuerzo de asfaltos se deben a una incorrecta instalación, a la utilización de geosintéticos, no tejidos con funciones de refuerzo, a la utilización de geosintéticos con una escasa capacidad de adherencia a las capas de firme o a la utilización de polímeros cuyo punto de fusión es incluso menor que la temperatura de asfaltado (por ejemplo, polipropileno). El geosintético deberá tener una elevada resistencia a tracción y una baja deformación (alto módulo elástico). La fluencia del geosintético es un valor de gran importancia. La perdida de resistencia con el paso del tiempo debe ser baja. (Ver cuadro Nº 10) El

coeficiente

de

interacción

de

un

geosintético de refuerzo con el suelo que lo rodea define su longitud de anclaje. Las geomallas tienen una mayor adherencia al “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 50


terreno y una mayor durabilidad en el medio que los geotextiles. La

resistencia

a

agentes

químicos

y

biológicos, rayos ultravioleta y los daños mecánicos que los procesos de instalación y compactado

pueden

ocasionar

también

deben ser tenidos en cuenta para diseñar con estos materiales (ver cuadro Nº 10). Los

fabricantes

deben

homologar

los

coeficientes de minoración de resistencia de estos materiales por cada uno de estos conceptos. Para las funciones de separación, drenaje, filtración y protección normalmente se utilizan geosintéticos no tejidos. Para la función de refuerzo es necesario que el geosintético tenga una elevada resistencia a tracción y presente una baja fluencia y una escasa deformación unitaria. Estos requisitos imponen la utilización de materiales tejidos para estas funciones. (11)

2.4.12. HATELIT Es un georefuerzo de malla abierta , producida a partir de multifilamentos continuos de poliéster recubiertos con material bituminoso, con un geotextil no tejido ultraliviano adherido que facilita su colocación (ver grafico Nº 10). Se emplea como refuerzo de pavimentos asfálticos, en especial para evitar fisuras reflejas. (Ver grafico Nº 07) Puede ser colocado en forma rápida y sencilla debido a sus características

particulares; flexibilidad,

malla

abierta,

exclusivo recubrimiento bituminoso y un geotextil no tejido “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 51


ultraliviano que se funde con la temperatura de la mezcla asfáltica. (Ver grafico Nº 08) Su instalación no requiere mano de obra especializada, y su facilidad de colocación reduce los riesgos constructivos y los costos de instalación. (Ver grafico Nº 09). (31)

Gráfico Nº 07: Tendido del georefuerzo Hatelit

(31)

Fuente: Autovía A-92 en Riofrío (Granada-España)



Gráfico Nº 08: Colocación de la mezcla asfáltica sobre el georefuerzo Hatelit F e t :

u n e

Autovía A-92 en Riofrío (Granada-España)

Gráfico Nº 09: Volquete de descargue de la mezcla asfáltica (31)

Fuente: Autovía A-92 en Riofrío (Granada-España)



2.4.12.1. CARACTERISTICAS DE HATELIT  

Alta resistencia a la tracción.

Elevado modulo elástico. 

Estabilidad resistente a largo plazo.



Elevada interacción con el suelo.



Baja susceptibilidad a daños mecánicos.



Estabilidad térmica, química y biológica.



Sencilla y rápida instalación.



Facilidad de corte y plegado. (31)

Gráfico Nº 10: Aplicación del georefuerzo Hatelit (31)



2.4.12.2. APLICACIONES DE HATELIT 

Terraplenes de suelo reforzado.



Fundaciones especiales.



Refuerzo de pavimentos asfálticos.



Subbases viales y ferroviarias.



Terraplenes sobre suelos blandos



Muros de bloques de hormigón. (18) á o

Nº11: Refuerzo de pavimentos asfálticos

Gráfico Nº 12: Terraplenes sobre suelos blandos

Gráfico Nº 13: La malla y el geotextil adherido. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 55

Gr fic


2.4.12.3. UTILIZACIÓN

DE

LOS

GEOREFUERZOS HATELIT En asfaltos, estos geosintéticos se emplean como refuerzo

de

las

capas

bituminosas

para

incrementar su resistencia a fatiga, retardando de manera notable la aparición de fisuras reflejas. Los mayores fracasos que han ocurrido en el refuerzo de asfaltos se deben a una incorrecta instalación, a la utilización de geosintéticos con funciones de refuerzo, a la utilización de geosintéticos con una escasa capacidad de adherencia a las capas de firme o a la utilización de polímeros cuyo punto de fusión es incluso menor que la temperatura de asfaltado. El geosintético de refuerzo deberá tener una elevada resistencia a tracción y una baja deformación (alto módulo elástico). La fluencia del geosintético es un valor de gran importancia. La perdida de resistencia con el paso del tiempo debe ser baja. El coeficiente de interacción de un geosintético de refuerzo con el antiguo pavimento define su longitud de anclaje. Las geogrillas y geomallas son georefuerzos que tienen una mayor adherencia al terreno y una mayor durabilidad en el medio que los geotextiles. La resistencia a agentes químicos y biológicos, rayos ultravioleta y los daños mecánicos que los “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 56


procesos de instalación y compactación pueden ocasionar también deben ser tenidos en cuenta para diseñar con estos materiales. Los fabricantes deben homologar los coeficientes de minoración de resistencia de estos materiales por cada uno de estos conceptos. La

aplicación

de

georefuerzos

Hatelit

se

recomienda en este proyecto para prevenir la continua aparición de grietas en el firme asfáltico de este tramo. En primer lugar interesaran aquellos casos donde pueden

aparecer

tensiones

por

tracciones

horizontales, de acción prolongada. Las tensiones del tipo antes mencionado se presentan con frecuencia en calzadas antiguas, como el tramo Pachacoto - Catac y se identifican a través de la aparición de grietas típicas causadas por:

contracciones por

frío, deterioros

por

levantamientos, deterioros por distensión de cimientos

pétreos,

subsuelos

irregulares,

situaciones hidrológicas desfavorables en el subsuelo o agua estancada en las capas resistentes. Estas

grietas

debilitan

o

interrumpen

la

transmisión de las fuerzas transversales en los firmes afectados. Las zonas a ambos lados de las grietas reaccionan, por lo tanto, ante las tensiones inducidas por los efectos mecánicos y térmicos como si fueran elementos separados del firme. Ello implica que en las capas bituminosas nuevas, aplicadas como refuerzo encima de las grietas “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 57


antiguas, exista un riesgo bastante mayor de nuevo agrietamiento. Dicho

riesgo

se

podrá

reducir

en

grado

considerable mediante las acciones distribuidoras de la carga y optimizadoras de las resistencia a la tracción y de la dilatación que son obtenidas por Hatelit. Mencionaremos aplicaciones en los cuales se ha acreditado el empleo de Hatelit. Todos ellos se refieren a aplicaciones en la construcción de carreteras. El número de las capas de refuerzo que se aprecia

fue

elegido

discrecionalmente.

No

depende de las aplicaciones de una estructura sino principalmente de la necesidad de mejorar la capacidad de carga. (Ver gráficos 12 al 16) La aparición frecuente de grietas se observa principalmente encima de pavimentos antiguos, incluso después de haber reforzado varias veces la estructura bituminosa. Dependiendo ello de la capacidad de carga sobrante de la construcción antigua, los refuerzos incluyen generalmente de una hasta tres capas bituminosas. Para la prevención de grietas se recomienda los georefuerzos Hatelit cubriendo

la superficie

entera, independientemente del número y del espesor de las capas de refuerzo bituminosa. (8) “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 58


Gráfico Nº 14: Aplicación en el Firme asfaltico agrietado

Gráfico Nº 15: Aplicación en desniveles

Gráfico Nº 16: Aplicación en Juntas



Gráfico Nº 17: Excavaciones para alcantarillas

Gráfico Nº 18: Capa de Regularización

Las excavaciones para drenes, alcantarillas y otros levantamientos semejantes frecuentemente deterioran a largo plazo el subsuelo y las capas resistentes de las construcciones antiguas, ante todo en lo que a vías urbanas se refiere, y ellos mucho más allá de la zona directamente afectada por excavación. En tales casos se recomienda aplicar junto con los refuerzos Hatelit que cubra toda la superficie.



Las líneas de unión abierta que existen entre las diferentes franjas de firmes asfálticos vienen a ser frecuentemente una zona con riesgo mayor de agrietamiento de los refuerzos nuevos. En esta operación se podrá practicar un fresado parcial del pavimento flexible antiguo, con lo que el firme nuevo se podrá aplicar en dos capas en la zona de la línea antigua de unión, de modo que la tarea de recubrimiento se podrá limitar a una sola capa en las zonas restantes. Otras zonas críticas son las transiciones entre las carpetas asfálticas antiguas y los posteriores ensanches de los mismos. Por más cuidadosa que sea la adaptación practicada en la construcción y ejecución, la aparición de grietas es frecuente en dicha transición entre lo “ antiguo” y lo “nuevo”. Ello ocurre incluso en aquellos casos donde la zona de transición se ha recubierto con una capa nueva continua. El tipo y la anchura de las grietas aparecidas permiten identificar muchas veces que su causa radica en la diferencia entre los movimientos horizontales de los elementos de distinta edad. Al recubrir carpetas asfálticas antiguas, frecuentemente bastante deterioradas, aparecen grietas por reflexión en el recubrimiento asfáltico encima de las juntas y las grietas del pavimento. Los movimientos verticales, casi siempre grandes, que aparecen en los bordes, solo se pueden compensar eficazmente por medio de una superestructura asfáltica lo suficientemente gruesa. Ahora bien, la misma no basta para absorberse los considerables movimientos horizontales “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 61


presentes en la carpeta asfáltica. Para ello se requiere el georefuerzo Hatelit que abarque la superficie entera. Dicho georefuerzo no se podrá colocar directamente en la carpeta asfáltica antigua. Más bien se tenderá sobre la primera capa bituminosa, la que desempeñará a la vez la función de capa de regularización. (8)

2.4.12.4. FUNCIÓN DE HATELIT Hatelit actúa como un refuerzo de la capa asfáltica en la que

se instala, tal que podríamos hablar de un “Concreto asfáltico armado” como lo menciono el Ing. Carlos Ardanaz

en “XXXIV Reunión del asfalto” en Mendoza-Argentina, ya que este georefuerzo permite absorber tensiones de tracción a la capa asfáltica, reduciendo sensiblemente la aparición de fisuras ya sea por fatiga o térmicas en el pavimento. Para complementar dicha función, se debe verificar que: (24) 

La adherencia entre la mezcla asfáltica y el material de refuerzo debe ser óptima, a fin de permitir una distribución y transferencia de los esfuerzos de tracción entre el esfuerzo y la mezcla asfáltica. Este punto es de vital importancia para que el refuerzo introducido pueda complementar efectivamente su función. Para que la adherencia sea óptima deben tenerse en cuenta algunos aspectos que a continuación se detallan:

o

La diferencia entre los coeficientes de

dilatación del material de refuerzo y la mezcla asfáltica no debe ser excesivamente amplia. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 62


o

El módulo de elasticidad del refuerzo no

debe ser excesivamente más elevado que el módulo de la mezcla asfáltica, a fin de permitir que se establezca una cooperación entre ambos materiales.

o

El contacto entre Hatelit y el pavimento

flexible debe ser óptimo.

A continuación se comentan brevemente esos tres aspectos: a.

COEFICIENTES DE DILATACIÓN: Una

de las potenciales causas de aparición de fisuras reflejas en el pavimento asfáltico es la fatiga de origen térmico de las mezclas asfálticas. Como

es

sabido,

las diferencias entre

coeficientes de dilatación térmica producen tensiones de corte secundarias entre la mezcla asfáltica y el material de refuerzo causadas por los diferentes movimientos de dilatación y contracción entre ambos materiales. Por lo tanto, si localmente dichas tensiones alcanzaran a superar la tensión límite de adherencia, inmediatamente se produciría una seria reducción de la adherencia entre la mezcla asfáltica y el refuerzo. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 63


b.

MODULO

DE

ELASTICIDAD

DEL

REFUERZO (MODULO DE YOUNG): En el caso que nos ocupa, tanto la mezcla asfáltica un material de características elastoplásticas, bajo cargas de corta duración del tránsito se comporta como un material relativamente elástico, lo que le permite distribuir las tensiones y cargas en una superficie mayor dentro de las capas inferiores. Al introducir un refuerzo rígido dentro de la mezcla asfáltica, la mayoría de estos esfuerzos son absorbidos directamente por él, para posteriormente

transferirse

a

la

mezcla

asfáltica a causa de la adherencia y el intertrabado entre ambos. Cuanto más rígido resulte el georefuerzo, mayores deberán ser las longitudes de anclaje necesarias para que las tensiones transmitidas no superen la tensión critica de adherencia. c.

CONTACTO

ENTRE

HATELIT

Y

PAVIMENTO FLEXIBLE: Resulta fundamental para asegurar la adherencia del georefuerzo al pavimento, que por su interacción con el mismo sea óptimo. En este caso el georefuerzo presentan una gran ventaja respecto de las de laminas traccionadas debido a su estructura plana “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 64


filamentosa que mejora en contacto con las capas adyacentes de mezcla asfáltica a la presencia de recubrimiento que contribuye a la liga. (24)

UBICACIÓN DE HATELIT: La ubicación del georefuerzo Hatelit en el pavimento asfáltico debe ser hecha en el nivel que se prevén las mayores tensiones de tracción, lo que ocurre próximo a la cara inferior de las nuevas capas asfálticas. De esta manera Hatelit está más alejada del eje neutro y por lo tanto se obtiene el máximo “brazo de palanca” con lo cual se logra una óptima eficiencia del trabajo del georefuerzo. (29)



El georefuerzo debe ser capaz de absorber los

esfuerzos debidos a las cargas dinámicas cíclicas derivadas del tránsito a largo plazo, lo que se traduce en una necesaria respuesta a la fatiga del material.



2.4.12.5. PROPIEDADES MECÁNICAS Y CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 

Comportamiento mecánico a largo plazo de

diferentes tipos de polímeros.

Cuadro Nº 04: Comportamiento mecánico de polímeros.



Mayor resistencia a tracción y menor deformación. Las ventajas de estos nuevos materiales para ingeniería civil residen en el aumento de la resistencia a tracción y en la menor deformación. Comparando con los tradicionales georefuerzos de poliéster (PET ) que pueden tener una resistencia de 1000 KN/m, los georefuerzos de PVA pueden alcanzar los 1200 KN/m. la deformación máxima en rotura es de un máximo del 6%. La resistencia química y biológica del PVA es muy alta. Los

georefuerzos

de

aramida

( ARA)

alcanzan

resistencias a una tracción de hasta 2000 KN/m. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 66


la tendencia a sufrir procesos de fluencia es tan baja como la tendencia de los georefuerzos de poliéster. El coeficiente

de

interacción

con

el

suelo

y

su

permeabilidad son igualmente excelentes. La aramida (ARA) y el polivinil alcohol (PVA) han sido ampliamente

ensayadas

por

HUESKER .

El

departamento de “tecnología de Aplicaciones” ha diseñado, ejecutado y controlado varios proyectos con estos georefuerzos. 

Propiedades de los polímeros: en los últimos años, el mercado

de

diferentes

proyectos

constructivos

demanda la utilización de georefuerzos con un elevado módulo elástico, escasa tendencia a sufrir procesos de fluencia y una alta estabilidad química. Como resultado de esta tendencia HUESKER ha desarrollado nuevos tipos de georefuerzos fabricados a partir de aramida (AR) y polivinil alcohol (PVA). Su escasa fluencia, su excelente comportamiento en el refuerzo (alta resistencia con el módulo elástico adecuado), su magnífica resistencia a daños químicos y su precio competitivo hacen que estos materiales estén considerados como el “futuro del refuerzo”. (24)



A continuación daremos a conocer en los siguientes cuadros de este material polivinil alcohol de alta tenacidad y baja fluencia en forma de mallas. (24) (HUESKER S.A)

HATELIT DE PVA DE ALTO MÓDULO PARA REFUERZO TIPO I Como Hatelit de refuerzo se entiende a un material flexible en forma de malla, de alto módulo de rigidez, constituido por filamentos tejidos de polivinil alcohol (PVA) de alto módulo de rigidez, recubiertos por un revestimiento polimérico y de baja susceptibilidad a fluencia. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 68


TIPO

NORMA

UNID.

TIPO I

Material constituyente: Polivinil Alcohol (PVA) de alta tenacidad y baja fluencia PROPIEDADES MECÁNICAS Módulo de rigidez mínimo al 5% de deformación (longitudinal) Deformación máxima a rotura (longitudinal) Deformación máxima después de 2 años de carga al 50% de la carga de rotura Resistencia mínima a la tracción inicial en la dirección longitudinal Resistencia mínima a la tracción inicial en la dirección transversal

IRAM 78012 ASTM D4595 ISO 10319

kN/m

400

%

6,00

%

1,00

kN/m

20

kN/m

10

DURABILIDAD 2 ≤ PH ≤ 13

Resistencia química CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Abertura de malla mínima

20

Cuadro Nº 05: Refuerzo Tipo I Fuente: Ing. Carlos Ardanaz “XXXIV Reunión del Asfalto” Mar del Plata(24)

HATELIT DE PVA DE ALTO MÓDULO PARA REFUERZO TIPO II Como Hatelit de refuerzo se entiende a un material flexible en forma de malla, de alto módulo de rigidez, constituido por filamentos tejidos de polivinil alcohol, recubiertos por un revestimiento polimérico y de baja susceptibilidad a fluencia.



TIPO

NORMA

UNID.

TIPO II

Material constituyente: Polivinil Alcohol (PVA) de alta tenacidad y baja fluencia PROPIEDADES MECÁNICAS Módulo de rigidez mínimo al 5% de deformación (longitudinal) Deformación máxima a rotura (longitudinal)

IRAM 78012 Deformación máxima después de 2 años de carga al 50% de la ASTM carga de rotura D4595 Resistencia mínima a la tracción ISO 10319 inicial en la dirección longitudinal Resistencia mínima a la tracción inicial en la dirección transversal

kN/m

700

%

6,00

%

1,00

kN/m

35

kN/m

20



20

Cuadro Nº 06: Refuerzo Tipo II Fuente: Ing. Carlos Ardanaz “XXXIV Reunión del Asfalto” Mar del Plata (24)

HATELIT DE PVA DE ALTO MÓDULO PARA REFUERZO TIPO III Como Hatelit de refuerzo se entiende a un material flexible en forma de malla, de alto módulo de rigidez, constituido por filamentos tejidos de polivinil alcohol, recubiertos por un revestimiento polimérico y de baja susceptibilidad a fluencia.



TIPO

NORMA

UNID.

TIPO III



kN/m

1000

%

6,00

%

1,00

kN/m

55

kN/m

25

DURABILIDAD Resistencia química

2 ≤ PH ≤ 13

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Abertura de malla mínima

20

Cuadro Nº 07: Refuerzo Tipo III Fuente: Ing. Carlos Ardanaz “XXXIV Reunión del Asfalto” Mar del Plata (24)

HATELIT DE PVA DE ALTO MÓDULO PARA REFUERZO TIPO IV Como Hatelit de refuerzo se entiende a un material flexible en forma de malla, de alto módulo de rigidez, constituido por filamentos tejidos de polivinil alcohol, recubiertos por un revestimiento polimérico y de baja susceptibilidad a fluencia. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 71


TIPO

NORMA

UNID.

TIPO IV



kN/m

1500

%

6,00

%

1,00

kN/m

80

kN/m

25



20

Cuadro Nº 08: Refuerzo Tipo IV Fuente: Ing. Carlos Ardanaz “XXXIV Reunión del Asfalto” Mar del Plata (24)

HATELIT DE PVA DE ALTO MÓDULO PARA REFUERZO TIPO V



Como Hatelit de refuerzo se entiende a un material flexible en forma de malla, constituido por filamentos tejidos de polivinil alcohol, recubiertos por un revestimiento polimérico y de baja susceptibilidad a fluencia.

TIPO

NORMA

UNID.

TIPO V



kN/m

2100

%

6,00

%

1,00

kN/m

110

kN/m

25


2 ≤ PH ≤ 13


20

Cuadro Nº 09: Refuerzo Tipo V Fuente: Ing. Carlos Ardanaz “XXXIV Reunión del Asfalto” Mar del Plata (24)

HATELIT DE PVA DE ALTO MÓDULO “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 73


PARA REFUERZO TIPO VI Como Hatelit de refuerzo se entiende a un material flexible en forma de malla, constituido por filamentos tejidos de polivinil alcohol, recubiertos por un revestimiento polimérico y de baja susceptibilidad a fluencia.

TIPO

NORMA

UNID.

TIPO VI

Material constituyente: Polivinil Alcohol (PVA) de alta tenacidad y baja fluencia PROPIEDADES MECÁNICAS Módulo de rigidez mínimo al 5% de deformación (longitudinal) Deformación máxima a rotura (longitudinal) Deformación máxima después de 2 años de carga al 50% de la carga de rotura Resistencia mínima a la tracción inicial en la dirección longitudinal Resistencia mínima a la tracción inicial en la dirección transversal

IRAM 78012 ASTM D4595 ISO 10319

kN/m

4000

%

6,00

%

1,00

kN/m

200

kN/m

30


2 ≤ PH ≤ 13


30

Cuadro Nº 10: Refuerzo Tipo VI Fuente: Ing. Carlos Ardanaz “XXXIV Reunión del Asfalto” Mar del Plata (24)

EN GENERAL: HATELIT PARA REFUERZO DE ALTO MÓDULO “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 74


Como Hatelit de refuerzo se entiende a un material flexible en forma de malla, constituido por filamentos tejidos de polivinil alcohol (PVA), recubiertos por un revestimiento polimérico y de baja susceptibilidad a fluencia.

TIPO

NORMA

UNID.

I

II

III

IV

V

VI

Material constituyente: Polivinil Alcohol (PVA) de alta tenacidad y baja fluencia PROPIEDADES MECÁNICAS Módulo de rigidez mínimo al 5% de deformación (longitudinal)

kN/m 400 700 1000 1500 2100 4000

Deformación máxima a rotura (longitudinal) Deformación máxima después de 2 años de carga al 50% de la carga de rotura Resistencia mínima a la tracción inicial en la dirección longitudinal

IRAM 78012 ASTM D4595 ISO 10319

Resistencia mínima a la tracción inicial en la dirección transversal

%

6,00

%

1,00

kN/m

20

35

55

80

110

200

kN/m

10

20

25

25

25

30


2 ≤ pH ≤ 13

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 75


Abertura de malla mínima

20

Cuadro Nº 11: Cuadro general de los Tipos de Refuerzo Fuente: Ing. Carlos Ardanaz “XXXIV Reunión del Asfalto” Mar del Plata

(24)

2.4.12.6. ESPECIFICACIONES

TECNICAS

DE

HATELIT En general es importante destacar que las especificaciones técnicas para los georefuerzos deben ser hechas desde un punto de vista funcional o de desempeño. Además a estos refuerzos se le ha agregado un geotextil ultraliviano (o sea de bajo peso por unidad de superficie) para facilitar la instalación de las mismas. A continuación figuran las especificaciones técnicas de Hatelit de uso más habitual actualmente, tanto a nivel mundial como local, para utilizarla como refuerzo de pavimentos asfálticos. (24)



Cuadro Nº 12: Dimensiones del Georefuerzo Fuente: Ing. Carlos Ardanaz “XXXIV Reunión del Asfalto” Mar del Plata

(24)

Cuadro Nº 13: Propiedades del Georefuerzo Fuente: Ing. Carlos Ardanaz “XXXIV Reunión del Asfalto” Mar del Plata

2.4.13.

(24)

DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN PROYECTADA

Cuando hay que rehabilitar la ruta para devolver la capacidad portante de la estructura y recuperar la continuidad de las capas asfálticas, normalmente los proyectistas diseña una solución basada en el método constructivo denominado “reciclado” (ver cuadro Nº14) “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 77


Cuadro Nº 14 : Solución proyectada

Esta solución consiste en reciclar las capas asfálticas existentes mediante el fresado de las mismas, incluyendo parte de la base estabilizada subyacente, generando una capa nueva que es una mezcla del producto del fresado de ambos materiales (mezcla asfáltica y estabilizada granular). Luego se cubre esta estructura ya compactada con una base y carpeta asfáltica bituminosa nuevas. También se ha calculado el Número Estructural de Diseño según el método AASHTO 1993, donde a la capa reciclada se aplica un coeficiente de aporte estructural de 0,050 1/cm considerando que con la mezcla resultante del reciclado se pudiere llegar a obtener un Valor Soporte Dinámico de alrededor de 60%, resultando el siguiente valor de capacidad portante para la estructura completa diseñada: (24)

SNdis = 4,276 “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 78


2.4.14.OBSERVACION VISUAL En las vigas sin georefuerzo, la ascensión de la grieta en el modo de flexión y de corte ocurre de forma vertical acompañando las caras de los agregados que se encuentran en su camino. Cuando la grieta de reflexión alcanza el tamaño de 75 mm (espesor del concreto asfáltico sobre la grieta), ocurre la ruptura de la viga y con esto la finalización del ensayo. Para el caso de las vigas reforzadas con Hatelit, esa ascensión vertical se dio entre 20 a 30 mm para el caso menos severo (abertura de la pre-grieta, 3 mm) y más severo respectivamente (abertura de la

pre-g pre-gri riet eta, a, 9 mm), mm), de este este modo modo la func funció ión n de refuer refuerzo zo de los los georefuerzos Hatelit impide la propagación de la grieta de reflexión. Después de un largo período de ciclos de aplicación de carga, microfisuras van surgiendo haciéndose cada vez más visibles y uniéndose unas con otras dando lugar a la formación de nuevas grietas de severi severida dad d menor menor esparc esparcid idas as en un volu volume men n mayor mayor de concr concret eto o asfáltico (ver gráfico 21, 22, 23 y 24). Ese mecanismo ocurre tanto para la posición de la carga a flexión como para la posición de corte. En firmes asfalticos con georefuerzos se dio por finalizado cuando apenas una de las grietas de menor severidad severidad alcanza la superficie, superficie, en ese ese esta estado do con geore georefu fuerz erzo o Hate Hatelilitt todav todavía ía se encue encuent ntra ra en condiciones de resistir a mas ciclos de carga, sin embargo se optó “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 79


por ese criterio debido debido a la larga duración de cada ensayo, entre 8 a

12 horas de acompañamiento continuo. (XI CONGRESO IBERO-LATINOAMERICANO DEL ASFALTO) (16)



Gráfico Nº 19: Propagación típica de grietas de reflexión en las vigas sin Hatelit

Gráfico Nº 20:

Propagación típica de grietas de reflexión en las vigas sin Hatelit (cortante) (10)



en las vigas con Hatelit (pre-grieta de 9 mm, mm, flexión) Gráfico Nº 21: Forma de fisuramiento en

Gráfico Nº 22: Forma de fisuramiento en las vigas con Hatelit (pre-grieta de 3 mm, flexión) (10)



Gráfico Nº 23: Forma de fisuramiento en la vigas con Hatelit (pre-grieta de 6 mm, corte )

Gráfico Nº 24: Forma de fisuramiento en las vigas con Hatelit (pre-grieta de 6 mm, flexión) (10)



2.4.15. RESULTADOS NUMERICOS El resultado de efectividad del georefuerzo Hatelit que representa el efecto benéfico es calculado con la relación: FEG = Nf(con hatelit) / Nf(sin hatelit). El número requerido de aplicaciones de carga del sistema (flexión/corte) para el aparecimiento de la grieta de reflexión en la superficie del re-capado asfáltico es calculado por: Nf = 1 / cf1 Donde el consumo unitario a la fatiga (cf1) es la suma de los consumos producidos por las soluciones críticas generadas con el paso de una carga de rueda en movimiento, o sea: cf1 =

1 Nf(F)

+

2 Nf(C)

Donde Nf(F) y Nf(C) son los números admisibles de ciclos de aplicación de carga requeridos para la reflexión completa de la grieta en los modos flexión (F) y cortante (C). Abertura de la pre-grieta 3 mm

6 mm

9 mm

Viga Sin georefuerzo Con georefuerzo Sin georefuerzo Con georefuerzo Sin georefuerzo Con georefuerzo

Nf(F) (Ciclos)

Nf(C) (Ciclos)

Cf1 (Ciclos-1)

Nf (Ciclos)

79.884

93.290

3.40x10^-5 2.95x10^4

490.491

573.560

5.53x10^-6 1.81x10^5

68.690

77.710

4.03x10^-5 2.48x10^6

329.393

346.400

8.81x10^-6 1.14x10^7

63.020

72.920

4.33x10^-5 2.31x10^8

340.702

364.530

8.42x10^-6 1.18x10^9

Eficiencia FEG 6.14

4.6

5.11

Cuadro Nº 15: Factor de Eficiencia del Georefuerzo Hatelit (FEG) Fuente: XI CONGRESO IBERO-LATINOAMERICANO DEL ASFALTO

(4)



La deformación plástica en las vigas reforzadas con georefuerzos Hatelit fue reducida entre 30% a 36% inclusive consiguiendo movimientos menores de la abertura de la pre-grieta y de la grieta de reflexión cuando comparadas con las vigas sin refuerzo. (Ver gráficos Nº 25, Nº 26, Nº 27, Nº 28, Nº 29, Nº 30)

Gráfico Nº 25: Resultado del Ensayo de Fatiga – Abertura de la pre-grieta 3 mm – Modo Flexión(4)

Gráfico Nº 26: Resultado del Ensayo de Fatiga – Abertura de la pre-grieta 3 mm – Modo Cortante (4) “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 85



Gráfico Nº 28: Resultado del Ensayo de Fatiga – Abertura de la pre-grieta 6 mm – Modo Cortante (4)




Gráfico Nº 30: Resultado del Ensayo de Fatiga – Abertura de la pre-grieta 9 mm – Modo Cortante (4)



3. METODOLOGIA 3.1. TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACION El estudio a realizarse es del tipo descriptivo, no experimental y de corte transversal. • •

Es descriptivo porque describe la realidad, sin alterarla. Analítica porque estudia los detalles de cada patología y establece las posibles causas.

•

Es no experimental porque estudia el problema y se analiza sin recurrir al laboratorio.

•

Es de corte transversal porque se está analizando en un periodo definido del año 2010.

3.2. DISEÑO DE INVESTIGACION •

La evaluación será del tipo visual y personalizada. El procesamiento de la información será de manera manual, no se utilizara el software.

•

La metodología a utilizar, para el desarrollo adecuado del proyecto, con el fin de dar cumplimiento a los objetivos planteados es: 

Se recopilo de antecedentes preliminares: en esta etapa se realizara la búsqueda, el ordenamiento, análisis y validación de los datos existentes y de toda la información necesaria que ayuden a cumplir con los objetivos de este proyecto.



Estudio de la aplicación del programa de diagnostico y seguimiento de pavimentos flexibles enfocado a las



Normas Internacionales y Normas Argentinas para Zonas Frías.

M

•

………………….

O

…………………

M O A

: : :

Muestra Observación Análisis

A

Este diseño se gráfica de la siguiente manera:

3.3. UNIVERSO O POBLACION Y MUESTRA UNIVERSO O POBLACION Para la presente Investigación el Universo esta dado por la delimitación geográfica de la provincia de Recuay, departamento de Ancash.

PACHACOTO está ubicado en el margen derecho del río Santa a 3727 m.s.n.m, en la meseta de Conococha. Latitud: 9º53’60’’ S

Longitud: 77º25’00’’ W

UTM: Zona 18; ESTE 234963; NORTE 8908371

CATAC está ubicado a 3576 m.s.n.m., es el primer distrito del Callejón de Huaylas cuando uno ingresa a este valle. Latitud: 10º13’60’’ S

Longitud: 76º36’60’’ W



UTM: Zona 18; ESTE 322908; NORTE 8872032 La temperatura media mensual oscila entre 18ºC y 5ºC. Pativilca – Huaraz: 200 Km. Pachacoto – Catac: 6.80 Km.

MUESTRA Se seleccionara la carretera asfaltada Pativilca-Huaraz, Tramo: PachacotoCatac.

MUESTREO Se seleccionara de acuerdo a las Normas Internacionales y Normas Argentinas en Zonas Frías.

3.4. DEFINICION Y OPERACIONALIZACION DE LAS VARIABLES

VARIABLE

DIMENSION DEFINICIÓ INDICADORE DEFINICIÓN ES N S CONCEPTUA OPERACIO L NAL Variabilidad de Variabilidad Tipo y forma de patologías en: de

La determinaci ón

Es la determinació n o establecimien y Evaluación to de la de la aplicación utilización de de georefuerzos georefuerzos Hatelit en la

en el Tramo:

que se presentan

daño

en las carpetas asfálticas

Grado de

del Tramo: Pachacoto Catac

afectación

Grietas Asentamiento Deformación



carretera asfaltada Pativilca Huaraz,

Pachacoto Catac

como son: * Fisuramiento * Cambios térmicos

Tramo: Pachacoto Catac

Vehículos Livianos

* Espesores

Vehículos Pesados

3.5. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS Se utilizara la Evaluación Visual y toma de datos a través de fotografías, medición de fisuras con Vernier, espesor de la carpeta asfáltica deteriorada y temperatura, como instrumento de recolección de datos en la muestra según el muestreo establecido. 

Equipo: •

Wincha y Vernier para establecer los espesores de la carpeta asfáltica, ancho de grietas.

•

Cámara fotográfica para evaluar los daños en gabinete.

4.0. RESULTADOS

Tipo de Vehículo

Tráfico

Tráfico

Tráfico

Tráfico

Veh/Hora

Veh/Día

Veh/Semana

Veh/Mes

“UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS 50 1,200 8,400 33,600 Livianos FLEXIBLES” Página 91

Pesados

48

1,152

8,064

32,256


Cuadro Nº 16: Transito promedio en el tramo Pachacoto – Catac (Datos tomados en campo)



Cuadro Nº 17: Coeficientes de equivalencias. (19)

Cuadro Nº 18: Reemplazando pesos en las formulas. (19)

Tránsito promedio diario anual IMDA

Tránsito promedio diario mensual IMDM

Tránsito promedio diario semanal IMDS

IMDA = TA / 365

IMDM = TM / 30

IMDS = TS / 7

Cuadro Nº 19: DG-2001 MTC – Perú (19)

4.1. SOLUCION ADOPTADA. DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN PROPUESTA En este proyecto se propone otro tipo de solución con una metodología substancialmente distinta mediante la utilización de georefuerzos Hatelit para tomar las tensiones de tracción “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 93


que se producen por la contracción de las capas asfálticas por las bajas temperaturas y el transito, y de esta manera evitar o retardar significativamente la aparición de “fisuras reflejas” (ver gráfico 31). (4)

Gráfico Nº 31 : Solución propuesta

(4)

Esta solución a nivel de carpeta asfáltica, consiste en fresar en un metro de ancho la zona donde se ha producido la fisura en un espesor de aproximadamente la mitad de las capas asfálticas (0,06 m). (4)



Luego se ejecuta el riego de liga y la instalación del georefuerzo, la cual cuenta con un geotextil ultraliviano para facilitar su instalación, cubriéndola con mezcla asfáltica tipo concreto asfáltico. Posteriormente se completa la estructura colocando una sola carpeta asfáltica de 0,05 m de espesor. El ancho de un metro es necesario para proveer la longitud de anclaje necesaria para que el georefuerzo pueda transmitir por adherencia las tensiones de tracción que se producen al contraerse por las bajas temperaturas el sector de carpeta continuo entre dos fisuras consecutivas. Se ha calculado el nuevo Número Estructural de Diseño según el método AASHTO 1993, donde a la capa asfáltica existente superior se ha aplicado un coeficiente de reducción de sólo el 80%, ya que se han hecho desaparecer las fisuras que poseía esta capa, llegándose al siguiente valor de capacidad portante de la estructura completa diseñada propuesta: (4)

SNdisCA = 4,278 Como se observa con esta solución se logra una capacidad estructural del pavimento resultante similar a la solución anterior. (4)



4.2. ANÁLISIS ECONÓMICO: PRECIOS UNITARIOS Para realizar un análisis económico tomaremos precios medios de mercado considerados al año 2010, sin IGV:

Carpeta bituminosa tipo concreto asfáltico (e=0.05 m) Base bituminosa tipo concreto asfáltico (e=0.05 m) Bacheo con concreto asfáltico (incluye fresado en 0.06 m) Reciclado en frío (e=0.20 m) Riego de liga Imprimación simple

35.50 $/m2 35.00 $/m2 75.00 $/m2 22.00 $/m2 2.20 $/m2 3.40 $/m2

Georefuerzo Hatelit con geotextil ultraliviano

25.00 $/m2

Cuadro Nº 20: Precios unitarios

Además para esta comparación consideraremos que la fisuración transversal ya está en estado avanzado y que su espaciamiento es de 10m, o sea que cada 10m hay que tratar una fisura en un metro de ancho, afectando con esta hipótesis el 10% de la superficie.

Costo de la solución habitualmente empleada Carpeta bituminosa tipo concreto asfáltico (e=0.05 m) Riego de liga Base bituminosa tipo concreto asfáltico (e=0.05 m) Riego de liga Imprimación simple Reciclado en frío (e=0.20 m) Costo por metro cuadrado Solución

35.50 $/m2 35.00 $/m2 75.00 $/m2 22.00 $/m2 2.20 $/m2 3.40 $/m2 100.30 $/m2

Cuadro Nº 21: Costo por metro cuadrado Solución



Costo de la solución propuesta habitualmente empleada Carpeta bituminosa tipo concreto asfáltico (e=0.05 m) Riego de liga Bacheo con concreto asfáltico (incluido fresado en 0.06 m): 75 $/m2 x 10% Riego de liga para el bacheo (2.20 $/m2 x 10%) Georefuerzo Hatelit (25 $/m2 x 10%) Costo por metro cuadrado Solución propuesta

35.50 $/m2 2.20 $/m2 7.50 $/m2 0.22 $/m2 2.50 $/m2 47.92 $/m2

Cuadro Nº 22: Costo por metro cuadrado Solución propuesta

Como se observa es prácticamente la mitad del costo de la solución anterior, no obstante tener una capacidad estructural similar. Además si bien parece un nuevo georefuerzo que es Hatelit embebida en asfalto y con geotextil ultraliviano para facilitar la instalación. En este caso desaparece la imprimación y la capa reciclada, realizándose sólo un bacheo con concreto asfáltico del 10% de la superficie en la zona de fisuras; se hace sólo un riego de liga de la superficie completa y el consumo de mezclas asfálticas es un 57% del anterior (137 kg/m2 contra 240 kg/m2), lo que trae aparejado también un acortamiento en los plazos de ejecución, muy importante en este tipo de regiones donde inclusive pueden existir períodos importantes de veda invernal. Para rehabilitar o repavimentar el tramo Pachacoto Catac de 6.8 Km. aproximadamente, cuya área de 47,600 m2 a nivel de firme asfáltico de acuerdo al cuadro Nº22 con utilización de georefuerzos Hatelit tiene un costo de 2’280,992 $ “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 97


4.3. PAVIMENTO EXISTENTE CON FISURACIÓN DE DISTINTO GRADO El deterioro existente presenta distintos grados de fisuración, e inclusive otros deterioros.

GRADOS DE FISURACIÓN “Metodología de Evaluación de Estado de los Pavimentos” se clasifica de acuerdo a la Dirección Nacional de Viabilidad de Argentina, el grado de fisuración mediante la comparación

característica existente con patrones exhibidos en las fotografías de campo, otorgando un “coeficiente de deterioro” (D3): (37) 

Fisura Tipo 2: Fisura formada en una sola línea, aislada y con tendencia a ramificarse. (37)



Fisura Tipo 4: Fisura ramificada con tendencia a formar una malla generalizada en sectores del pavimento flexible. (37)



Fisura Tipo 6: Fisura en forma de malla que abarca una superficie más amplia de pavimento y con tendencia a formar piel de cocodrilo. (37)



Fisura Tipo 8: Fisura generalizada en forma de malla cerrada, de reticulado más pequeño, formando la llamada “piel de cocodrilo”. (37)



Fisura Tipo 10: Fisura totalmente generalizada con desprendimiento de panes de material y formación de bache. Analizando la aplicabilidad de la solución propuesta sobre la base del porcentaje de deterioro observado en la superficie del pavimento, cuando aparecen distintos tipos de grado de fisuración. (37)



4.4. EVALUACIÓN SUPERFICIAL DE LOS DETERIOROS Primeramente se realizó una detallada evaluación superficial del estado de la carpeta asfáltica. La metodología para la realización de la misma consiste en computar hectométricamente todos los deterioros que se observan en la superficie del pavimento clasificando los mismos por el tipo de fisura, existencia de baches y desprendimiento que se presentan. Para las fisuras tipo 2 y 4 el cómputo debe hacerse en metros lineales, preferiblemente mediante la utilización de un odómetro manual, y para las fisuras tipo 6; 8 y 10 y el desprendimiento el cómputo debe hacerse mediante la superficie de pavimento afectada por el respectivo deterioro. Luego se homogeniza el computo a unidades de superficie considerando que las fisuras lineales afectan un ancho de un metro de pavimento. De esta manera se puede calcular el porcentaje de la superficie de pavimento afectada por deterioros. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 100


4.5. ANÁLISIS ECONÓMICO DE REPARACIÓN Sobre la base del porcentaje calculado según se explica en el apartado anterior y los precios de los ítems detallados anteriormente se puede realizar la siguiente ecuación para calcular el costo de la reparación según la solución propuesta, en función del porcentaje de pavimento afectado por deterioros que se rehabilitarían mediante la aplicación de los georefuerzos Hatelit, según se indica a continuación: (8)

Costo de la reparación = 35.50 $/m2 + 2.20 $/m2 + (75 $/m2+25 $/m2) x Porcentaje del pavimento afectado por deterioros(%)

Elaborando una tabla donde se indica el costo de la reparación en función del porcentaje de superficie del pavimento afectado por deterioros. Porcentaje de pavimento afectado por deterioros

Costo de la reparación

10%

47.92 $/m2

20%

58.14 $/m2

30%

68.36 $/m2

40%

78.58 $/m2

50%

88.80 $/m2

60%

99.02 $/m2

70%

109.24 $/m2

80%

119.46 $/m2

90%

129.68 $/m2

100%

204.40 $/m2

Cuadro Nº 23: Costo de la reparación del pavimento. (8) “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 101


En la tabla anterior se observa que cuando el porcentaje de la superficie del pavimento afectado por deterioros es hasta el 50% de la superficie del mismo, la solución propuesta para la rehabilitación del pavimento flexible del tramo con la utilización del georefuerzo Hatelit es más conveniente que el reciclado del pavimento flexible. Esta última solución recién sería conveniente a partir que el porcentaje afectado sea del 70% o superior. Cuando el porcentaje se encuentra en el orden del 60% aparece como indiferente la adopción de cualquiera de las dos soluciones. En este caso deberán considerarse otros elementos para la adopción de la solución económicamente más conveniente. De todos modos la tabla anterior podría considerarse que tiene un aspecto teórico conceptual ya que cuando el pavimento flexible tiene un cierto porcentaje de deterioro significativo ya debería actuarse sobre el mismo para lograr algún tipo de rehabilitación. Sin embargo la tabla es útil para tener una idea del amplio campo de aplicación que posee el georefuerzo Hatelit, considerando los aspectos técnicos económicos. Los

resultados

obtenidos

mostraron que

a

un

georefuerzo como capa intermediaria de refuerzo posicionado en la extremidad de la grieta, tiene un efecto benéfico: aumenta la vida del concreto asfáltico situado sobre la grieta. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 102


En los pavimentos flexibles sin georefuerzo el inicio de la grieta de reflexión ocurre más pronto a pocos ciclos de aplicación de carga y el aumento de la tasa de propagación es rápido.

4.6. BENEFICIOS ESTRUCTURALES DEL GEOREFUERZO HATELIT PARA PAVIMENTOS ASFALTICOS. En principio, Hatelit en referencia puede presentar beneficios estructurales para el pavimento en las siguientes situaciones: 

En pavimentos nuevos, su inclusión dentro del revestimiento asfáltico y en la zona traccionada de la capa puede llevar a un incremento de la vida de fatiga del pavimento, permitiendo reducirse el espesor del revestimiento (beneficio importante en el caso de tráfico pesado de vehículos)



Por tratarse de Hatelit, la rigidez elástica bajo cargas transigentes

de

la

capa

asfáltica

puede

ser

incrementada, generando reducción en las tensiones verticales que actúan en las capas subyacentes, lo que implica en la reducción de los ahuellamientos en los carriles de las ruedas, debido a deformaciones plásticas bajo la acción repetida de las cargas del tráfico. 

El surgimiento y la progresión de defectos en los pavimentos

flexibles

envuelve

fenómenos

de

naturaleza estocástica. La heterogeneidad resultante “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 103


de los procesos constructivos es un factor, por tanto, que afecta el desempeño futuro de los pavimentos. La inclusión de un georefuerzo Hatelit sintético de refuerzo puede, en síntesis, homogenizar la estructura, mejorando su desempeño global. 

En la fase pos-fisuración, el desempeño puede ser mejorado en vista del cambio del padrón de agrietamiento: se puede pasar de una situación donde se tenga grietas con gran longitud y grandes aberturas para otra donde la capa se torne apenas microfisurada (muchas fisuras de pequeña longitud y pequeña abertura). Las fisuras de menor severidad son menos nocivas, porque

mantienen

un

elevado

grado

de

entrelazamiento del agregado en sus paredes. El georefuerzo Hatelit puede tener un efecto similar al del acero en pavimentos rígidos, o sea, el de mantener las fisuras más cerradas. 

En la restauración de pavimentos, especialmente de aquellos que se encuentran muy agrietados al punto de recomendarse su reconstrucción, la aplicación de una capa

asfáltica

de

regularización,

seguida

del

georefuerzo y de la capa asfáltica de re-capado, puede constituirse en una alternativa económica más eficaz (especialmente cuando se considera los inconvenientes para el trafico de una operación de reconstrucción).



Nuevo Pavimento Posición del Georefuerzo Antigüo Grietas

Cuadro Nº 24: Detalles de la placa de mezcla asfáltica de revestimiento extraído sin reflejo de grietas. (20)

4.7. CRITERIOS QUE SE UTILIZÓ PARA APLICAR ESTE GEOREFUERZO HATELIT. En las últimas décadas han aparecido nuevos materiales que los ingenieros viales han incorporado a sus proyectos de Repavimentación o Rehabilitación, y en consecuencia a las obras que se han ejecutado, que han permitido la solución de problemas tradicionales con nuevas tecnologías en infraestructuras viales. Aplicaciones

recientes

como

la

Rehabilitación

del

Aeropuerto Internacional de Yerevan, capital de Armenia, en la región caucásica del Asia; la primera etapa de Remodelación del Acceso Norte a Buenos Aires, y cuyo



proyectista el Ing. Carlos Ardanaz, lo ha utilizado y evaluado demostrando con éxito su aplicación. Estas utilizaciones fueron presentadas en la “XXXIII Reunión del Asfalto de Mendoza”, Argentina en el año de 2004. (24) En el presente proyecto se propone otra utilización de georefuerzos Hatelit de filamentos continuos recubiertos con material bituminoso combinado con un geotextil ultraliviano para la Rehabilitación de Pavimentos Flexibles en Zonas Frías, utilizable en nuestro país en toda la zona andina, y en el proyecto se demuestra que se puede proyectar una solución con la aplicación de Hatelit que si bien técnicamente

es equivalente

a

las

soluciones

que

tradicionalmente se utilizan, desde el punto de vista de la economía es netamente superior y amplio campo de aplicación en la rehabilitación de pavimentos flexibles a nivel de firme asfáltico. (24)

5.0. DISCUSIÓN Al haber finalizado el levantamiento de campo y análisis de los diferentes deterioros hallados en el pavimento flexible de la carretera Pativilca – Huaraz, tramo Pachacoto – Catac, podemos concluir: La mayoría de los deterioros corresponden a fisuramientos por el inadecuado mantenimiento, están progresan aceleradamente hasta el grado de generar estancamiento de aguas pluviales, baches que afectan el trafico; grietas transversales y longitudinales; deficiencia en



los materiales asfalticos ocasionando agrietamiento debido a las temperaturas bajas y con ello debilitamiento de las capas inferiores. Uno de los grandes problemas que se presentan es el inadecuado suelo de fundación que según ensayos deben de ser bien compactados y estabilizados. La cantidad de emulsión necesaria es de 0.5 kg/m2. Esta cantidad hace que la instalación de Hatelit sea sencilla. Otros sistemas requieren que la cantidad de betún sea muy alta, para impregnar los geotextiles no tejidos empleados. En estos casos, la cantidad es superior a 1.3 kg/m2 y la instalación es muy complicada. El tráfico sobre los geotextiles acarrea muchos problemas. La temperatura de puesta en obra de Hatelit aguanta hasta 200ºC sin perder su resistencia. Las capas de asfalto disponen de solo una reducida resistencia a la tracción, que ya en caso de pequeñas dilataciones puede ser sobrepasada. Como consecuencia se generan grietas. El georefuerzo Hatelit cumple en una capa de asfalto dos tareas esenciales:

o

Aumentan la resistencia a la tracción de la capa de asfalto.

o

Asumen una gran parte de las fuerzas de tracción horizontales y cuidan de una distribución uniforme de las tensiones sobre una mayor superficie.



Este georefuerzo de asfalto impide o retarda la aparición de grietas de reflexión en el asfalto. Las grietas se generan por oscilaciones de temperatura y cargas condicionadas al tránsito. Las áreas típicas sensibles a grietas son, por ejemplo, las juntas longitudinales generadas durante el ensanche, así como las capas de asfalto sobre viejas capas de asfalto.

6.0. CONCLUSIONES



Se concluye que estas grietas debilitan o interrumpen la transmisión de las fuerzas transversales en los firmes afectados. Las zonas a ambos lados de las grietas reaccionan, por lo tanto, ante las tensiones inducidas por los efectos mecánicos y térmicos como si fueran elementos separados del firme.



Se concluye que en las capas bituminosas nuevas, aplicadas como refuerzo encima de las grietas antiguas, exista un riesgo bastante mayor de nuevo agrietamiento. Dicho riesgo se podrá reducir en grado considerable mediante las acciones distribuidoras de la carga y optimizadoras de la resistencia a la tracción y de la dilatación que son obtenidas por Hatelit.



Se concluye que la situación actual de la carpeta asfáltica son grietas y baches bien diferenciados.



Se concluye que los resultados obtenidos en el laboratorio demuestran

el

excelente

desempeño

cualitativo

y

cuantitativo de las muestras con hatelit, cuando comparado con su similar sin refuerzo. 

Se concluye que hatelit ensayada en laboratorio, varias micro-fisuras aparecen en vez de una única grieta dominante; esta debe ser una consecuencia de una redistribución de la energía disipada encima de la grieta en un volumen mayor de mezcla asfáltica.



Se concluye con la presencia del georefuerzo en capas asfálticas fisuradas incrementa el intertrabamiento de los áridos entre las paredes de la grieta, contribuyendo a resistir mejor a los desplazamientos de los extremos de la grieta, se podría decir que para el caso de capas espesas agrietadas (bases de suelo cemento + revestimiento o varios recapados), la presencia de Hatelit, hace una drástica reducción del potencial de propagación.



7.0. RECOMENDACIONES 

Se recomienda aplicar el uso correcto de hatelit en la estructura del pavimento flexible.



Se recomienda la inclusión de Hatelit para homogenizar la estructura, mejorando su desempeño global.



Se recomienda la aplicación de una capa asfáltica de regularización, seguida del georefuerzo y de la capa asfáltica de re-capado, puede constituirse en una alternativa económica más eficaz.



Se recomienda antes de ejecutar la rehabilitación de un pavimento flexible, realizar un estudio detallado de la situación de las Obras de Arte, como alcantarillas y cunetas pluviales.



Se

recomienda

conocer

las

diferentes

técnicas

constructivas para la utilización de Hatelit, que garanticen su resistencia. 

Se recomienda realizar pruebas de laboratorio de los asfaltos a utilizar.



Se recomienda aplicar proporcionalmente el riego de emulsión en función al tipo de georefuerzo.



Se recomienda evaluar la transferencia de cargas en relación a la resistencia a tracción y menor deformación.



Se recomienda evaluar el comportamiento del firme asfaltico teniendo en cuenta el tipo de tráfico, las condiciones climáticas y la óptima fusión entre el refuerzo y la mezcla asfáltica.



Se recomienda la aplicación de Hatelit para prevenir la aparición de grietas en firmes asfálticos. En primer lugar interesan aquellos casos donde pueden aparecer tensiones por tracción horizontales, de acción prolongada.

8.0. REFERENCIAS 1.

AEQUIE, GEORGE “Compactación en Carreteras y Aeropuertos”. 1ra Edición. Editorial Técnicos Asociados. España 1972.

2.

AMIGOT, IÑAKI

“Geomallas de alta durabilidad en ambientes

agresivos” 2002, IngeoPress, Nº 111, España. 3.

ARDANAZ, CARLOS A. “Obra Repavimentación de pista y Ejecución de Nuevo Sistema de Balizamiento”. 1ª Etapa entre progr. Km 0+000 a progr. Km 900+000, Mayo de 2002.

4. ARDANAZ, CARLOS A.

“Utilización de grillas en obras de

Pavimentación Asfáltica”. Octubre de 2004.

5. ASOCIACION ARGENTINA DE CARRETERAS “Carreteras” Numero 176, Diciembre de 2004. 6.

IV CONGRESO NACIONAL DE MECANICA DE SUELOS E INGENIERIA DE

FUNDACIONES.

(Cap. Estabilización de

Carreteras.) Comité peruano de mecánica de Suelos. Septiembre de 1983. Lima 7.

VI CONGRESO PANAMERICANO DE MECANICA DE SUELOS E INGENIERIA DE FUNDACIONES. (Cap. Suelos Compactados. – R. Marsol. México) Comité peruano de Mecánica de Suelos.

8. CORIPA S.A “Hatelit grillas” Informativo técnico 4/96, Oficina técnica. 9.

ESPECIFICACIONES

TECNICAS

GENERALES

PARA

CONSTRUCCION DE CARRETERAS. (EG 2000), Primera Edición – 1999. “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 111

LA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE METODOLOGIA E INVESTIGACION 10.

III EUROPEAN CONFERENCE ON GEOSYNTHETICS (Europeo 3) Bathurst, R.J., Allen, T., Walters, D., vol. 1, pp. 19-32. Munich, Germany. 2004

11.GRELHA FLEXIVEL DE ALTA RESISTENCIA PARA REFORCO DE CONCRETO ASFALTICO Reporte de Huesker Synthetics S.A. 12.

JBIC

SPECIAL ASSISTENCE

(SAPROF) AIRPORT

FOR

YEREVAN

REHABILITATION

FOR

PROJECT

ZVARTNOTS ON

FORMATION

INTERNATIONAL

PROJECT,

implementation

programme, The SAPROF Team, Japan International

cooperation,

Febrero de 2001 13.

KOERNER, R “Designing wich geosythetics” Edición 1994.

14.

MONTEJO FONSECA, ALFONSO “Ingeniería de Pavimentos para carreteras” 2ª Edición 1998.

15.

MARTINEZ RAYON, CELIA y MEJORADA MOTA, JOSE PAULO "Manual de prácticas de Estructuras de Pavimentos"

16.

MONTESTRUQUE VILCHEZ, G

UILLERMO E.

“Crack activity

meter” en la Rehabilitación de pavimentos con grillas como sistema anti-reflejo. Mar del Plata – Argentina, septiembre de 2009.

17.MANUAL BASICO DE EMULSIONES ASFALTICAS Serie Nº 19 AEMA – Asphalt Institute. 18.

MONTESTRUQUE VILCHEZ, GUILLERMO; MARTINS RODRIGUES, REGIS y FERREIRA DA SILVA ANDRE ESTEVAO "Evaluación del comportamiento de geomallas en el control de reflexión de grietas". Octubre de 2001.

19.

MANUAL

PARA

EL

DISEÑO

DE

CARRETERAS

NO

PAVIMENTADAS DE BAJO VOLUMEN DE TRANSITO (MTC). Primera Edición – Abril – 2008.

20.NORMA IRAM 78011 “UTILIZACION DE GEOREFUERZOS HATELIT PARA LA REHABILITACION DE PAVIMENTOS FLEXIBLES” Página 112


Ensayo de penetración estática (pistón CBR) Argentina.

21.NORMA IRAM 78004-1 Ensayo de espesores a presiones prefijadas. Argentina.

22.PRINCIPIOS DE CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS DE MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE The Asfhalt Institute, serie de manuales Nº 22(MS-22). 23.

RICO RODRIGUEZ, ALFONSO y DEL CASTILLO, HERMILIO “La ingeniería de Suelos: en la vías terrestres, carreteras, ferrocarriles y aeropistas”. volumen I y II. Editorial Limusa, México – 2002.

24.XXXIII REUNION DE ASFALTO Mendoza – Argentina, Octubre de 2004. 25.

ROAD RESEARCH LABORATORY – D.S.I.R. Mecánica de suelos para Ingenieros de Carreteras y Aeropuertos. (Cap. Estabilización Mecánica). Editorial Madrid. 1963.

26.IV SIMPOSIO BRASILEIRO DE GEOSSINTETICOS Castro, G. R., Abramento, M., Campos, S. J.A.M., Porto Alegre, Brasil. 2003

27.III SIMPOSIO BRASILEIRO DE GEOSSINTETICOS EI SIMPOSIO SUDAMERICANO DE GEOSSINTETICOS Vol. 1, p. 83-90. Palmeira, E. M., Rio de Janeiro, 1999.

28.THICKNESS DESIGN – ASPHALT PAVEMENTS FOR HIGHWAYS AND STREET The Asphalt Institute, Manual serie Nº 1 (MS-1), septiembre de 1981. 29.

VENTAJAS

DE

LAS

GRILLAS

TEJIDAS

DE

POLIESTER

RESPECTO A OTROS MATERIALES EN REPAVIMENTACION ASFALTICA, Reporte CORIPA S.A., Enero de 1999. 30.

VALLE RODAS, RAUL “Carreteras, Calles y Autopistas”. Editorial El Ateneo. Buenos Aires. 5ta Edición. Julio 1970.

31.

WWW.HUESKER.COM.ES High Strength geotextiles and geogrids


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE METODOLOGIA E INVESTIGACION 32.

WWW.CORIPA.COM.AR

33.

WWW.PROVIASNACIONAL.GOB.PE

34.WWW.IIRSA.COM 35.WWW.IGS.COM.PE 36.WWW.PETROPERU.GOB.PE 37.

WWW.DIRECCIONNACIONALDEVIALIDADDEARGENTINA.COM

9.0. ANEXOS

9.1. PANEL DE FOTOGRAFIAS



FICHA TECNICA Tema: Pachacoto 3727 msnm – Recuay - Ancash Fecha: 15/01/2010



Detalles: Observamos el poblado de Pachacoto, lugar donde se inicia el estudio de la rehabilitación del tramo de carretera.

FICHA TECNICA Tema: Estancamiento del agua pluvial Fecha: 15/01/2010



Detalles: El tesista observa como el agua de las lluvias se depositan en el firme asfaltico debilitando la base del pavimento (carril izquierdo).



FICHA TECNICA Tema: Fisura Tipo 8 Fecha: 15/01/2010

Detalles: El tesista observa las fisuras tipo malla generalizada, comúnmente llamada Piel de Cocodrilo (carril izquierdo).



FICHA TECNICA Tema: Desprendimiento de panes de material y formación de bache Fecha: 15/01/2010

Detalles: Fisuras totalmente generalizadas con desprendimiento de panes de material y formación de bache.



FICHA TECNICA Tema: Deformación del firme asfaltico Fecha: 15/01/2010

Detalles: Las inclemencias del frio, calor y lluvias deterioran el firme asfaltico, causando daños irreversibles.



FICHA TECNICA Tema: Las Cunetas Fecha: 15/01/2010

Detalles: Las cunetas cumplen una función muy importante para evacuar las aguas pluviales.



FICHA TECNICA Tema: Las malezas en las cunetas Fecha: 15/01/2010

Detalles: El tesista observa las cunetas a punto de colapsar a causa de las malezas (carril derecho).



FICHA TECNICA Tema: Tendencia a formar bache Fecha: 15/01/2010

Detalles: El tesista observando la piel de cocodrilo con tendencia a formase un bache (carril izquierdo).



FICHA TECNICA Tema: Trafico de vehículos Fecha: 15/01/2010

Detalles: El tráfico permanente deteriora la estructura tradicional del firme asfaltico (carril derecho).



FICHA TECNICA Tema: Señalización Fecha: 15/01/2010



Detalles: El tesista indicando la falta de una señalización adecuada.

FICHA TECNICA Tema: Los Baches Fecha: 15/01/2010



Detalles: Los baches dificultan a los vehículos su rendimiento y desplazamiento lineal, minimizando el rápido desarrollo del turismo y comercio.



FICHA TECNICA Tema: Distrito de Catac Fecha: 15/01/2010

Detalles: El tesista indicando el kilometraje en el Distrito de Catac (carril derecho).



FICHA TECNICA Tema: Vehículos pesados Fecha: 15/01/2010

Detalles: La carpeta asfáltica no está diseñada para vehículos pesados, lo cual afectan sus capas inferiores de la estructura.



FICHA TECNICA Tema: Puente Parco Fecha: 15/01/2010

Detalles: El tesista culmina la evaluación del tramo Pachacoto – Catac, en el Puente Parco a orillas del rio Santa en el Distrito de Catac.



9.2. PLANOS

PLANO SATELITAL Tema: Pachacoto (3727msnm) Fecha: 15/01/2010



Detalles: Vista satelital del poblado de Pachacoto, en la Meseta de Conococha.

PLANO SATELITAL Tema: Zona Crítica de la carretera Fecha: 15/01/2010



Detalles: Vista satelital de la zona critica, donde el asentamiento de los suelos blandos a causa de fallas geológicas.



PLANO SATELITAL Tema: El riego excesivo de las áreas de cultivo cercanas Fecha: 15/01/2010

Detalles: Vista de las áreas de cultivos cercanas a la carretera, donde la napa freática debilita las capas inferiores de la estructura asfáltica.



PLANO SATELITAL Tema: Vista satelital de Catac a 3576 msnm Fecha: 15/01/2010

Detalles: Vista de carretera surcando el distrito de Catac, la cual esta vía es generadora de turismo y comercio, al Callejón de Huaylas y Callejón de Conchucos.



9.3. MAPAS UBICACION Tema: Ubicación del Tramo en estudio Fecha: 15/01/2010


18254.pdf

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