MÉTODO DE EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS PCI (Pavement Condition Index)
Cuerpo de Ingenieros de la Armada de E.U.A. Reporte Técnico M-268 (1978) M.Y. Shahin y S.D. Khon. Versión en español por: Ing. Augusto Jugo B. (PhD) Caracas, 1987/Revisión 2011
ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO (PCI) Pavement Condition Index – PCI MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN: El método de evaluación de pavimentos PCI, fue desarrollado por M.Y. Shahin y S.D. Khon y publicado por el Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos en el Reporte Técnico M-268 (1978). El objetivo de este estudio fue desarrollar un Índice de Condición de Pavimento (PCI) para carreteras, calles y estacionamientos para proveer al ingeniero de: 1. Un método estándar para para evaluación de la condición estructural estructur al y de la superficie (operacional) de una sección de pavimento. 2. Un método para determinar necesidades de mantenimiento y reparación en función de la condición del pavimento. 3. Un método para determinar comportamiento comportamiento mediante determinación continua del PCI.
El método determina el Índice de Condición del Pavimento (PCI) en base a información obtenida de una inspección visual. Este índice ayuda al ingeniero en procesos de evaluación, determinación de labores y prioridades de mantenimiento y reparación. El grado de deterioro de un pavimento es función de: • • •
El tipo de falla. La severidad de la falla (ancho de las grietas, etc.). La densidad de la falla (% del área afectada).
Tipos de Falla: Cada falla en el pavimento evaluado debe ser clasificada dentro de los distintos tipos de falla descritos en el método (Tabla 1).
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ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO (PCI) Pavement Condition Index – PCI MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN: El método de evaluación de pavimentos PCI, fue desarrollado por M.Y. Shahin y S.D. Khon y publicado por el Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos en el Reporte Técnico M-268 (1978). El objetivo de este estudio fue desarrollar un Índice de Condición de Pavimento (PCI) para carreteras, calles y estacionamientos para proveer al ingeniero de: 1. Un método estándar para para evaluación de la condición estructural estructur al y de la superficie (operacional) de una sección de pavimento. 2. Un método para determinar necesidades de mantenimiento y reparación en función de la condición del pavimento. 3. Un método para determinar comportamiento comportamiento mediante determinación continua del PCI.
El método determina el Índice de Condición del Pavimento (PCI) en base a información obtenida de una inspección visual. Este índice ayuda al ingeniero en procesos de evaluación, determinación de labores y prioridades de mantenimiento y reparación. El grado de deterioro de un pavimento es función de: • • •
El tipo de falla. La severidad de la falla (ancho de las grietas, etc.). La densidad de la falla (% del área afectada).
Tipos de Falla: Cada falla en el pavimento evaluado debe ser clasificada dentro de los distintos tipos de falla descritos en el método (Tabla 1).
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TABLA 1 FALLAS CONSIDERADAS EN PCI PAVIMENTOS FLEXIBLES Falla Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14* 15 16 17 18 19
Descripción Grieta Grieta Piel de Cocodrilo Cocodrilo Exudación Exudación de Asfalto Asfalto Grietas Grietas de Contración Contración (Bloque) (Bloque) Elevaciones – Hundimiento Corrug Corrugaci acione oness Depres Depresion iones es Grietas de Borde Grietas de Reflexión de Juntas Desnivel Calzada – Hombrillo Grietas Longitud y Transv. Baches y Zanjas Reparadas Agrega Agregado do Pulidos Pulidos Huecos Cruce de Rieles Ahuell Ahuellamie amient nto o Deformación Deformación por Empuje Grietas Grietas de Deslizamient Deslizamiento o Hincha Hinchamie miento nto Desgregació Desgregación n y Desintegraci Desintegración ón
Unidad m m m m m m m m m m m2 m Nº m2 m m m m m
* Nota: Reemplazar por acceso a puentes, pontones y rejillas de drenaje
Severidad de Falla: En vista de las variaciones de severidad que presentan los tipos de fallas, se han descrito los diferentes niveles, para cada falla. Valor de Deducción: Los valores de Deducción (VD) son determinados en función del tipo de falla, su severidad y su densidad en el pavimento. (Fig. A-1 a A-19). Factor de Ajuste: Este factor permite ajustar el valor total de deducción cuando más de un tipo de falla afecta sustancialmente la condición del pavimento. La Fig. A-20 muestra las curvas empleadas para determinar el valor de deducción corregido (VDC) en función del valor total de deducción (VTD), y “q”, o sea el número de VD individuales mayores que 5. La Figura 1 muestra esquemáticamente los pasos necesarios para determinar el PCI. La Figura 2 indica los diferentes niveles de clasificación del pavimento en función del valor PCI. PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN: Para una determinación precisa del PCI debe realizarse una inspección cuidadosa del pavimento a fin de determinar los tipos de falla, su cantidad y severidad. Hay dos procedimientos para realizar la inspección del pavimento. En ambos debe dividirse la sección del pavimento en unidades de aproximadamente 225 m 2 cada una. El primer procedimiento requiere evaluar todas las unidades; el segundo, una muestra escogida aleatoriamente. Cada unidad es cuidadosamente inspeccionada y los datos referentes a cada tipo de falla son anotados en la planilla de evaluación mostrada en la Figura 3. La Figura 4 muestra un ejemplo de cómo debe llenarse la planilla y los resultados de los diferentes pasos requeridos para calcular el PCI de una unidad.
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Figura 1. Determinación del PCI Identificar los tipos de fallas Definir niveles de severidad para cada tipo de falla Determinar valores de deducción individuales DVi VDT = ∑DVi Valor de deducción corregido VDC = F x VDT PCI = 100 - VDC
Figura 2.
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Figura 3. VIA: FECHA: HECHO POR:
C DIGO: UNIDAD Nº REA DE LA MUESTRA:
TIPOS DE FALLAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Grieta Piel de Cocodrilo Exudación de Asfalto Grietas de Contración (Bloque) Elevaciones – Hundimiento Corrugaciones Depresiones Grietas de Borde Grietas de Reflexión de Juntas Desnivel Calzada – Hombrillo Grietas Longitud y Transv.
m2 m2 m2 m m2 m2 m m m m
11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.
Baches y Zanjas Reparadas Agregado Pulidos Huecos Cruce de Rieles Ahuellamiento Deformación por Empuje Grietas de Deslizamiento Hinchamiento Desgregación y Desintegración
m2 m2 Nº m2 m2 m2 m2 m2 m2
TIPOS DE FALLA EXISTENTES
T O T A L
Baja (L) Media (M) Alta (H)
CÁLCULO DEL PCI TIPO DE FALLA
DENSIDAD
SEVERIDAD
VALOR DE DEDUCCIÓN
PCI = 100 – VDC _____________________
CONDICIÓN ALOR TOTAL DE DEDUCCIÒN
(VDT)
ALOR DE DEDUCCI N
DEL
_________________
PAVIMENTO
CORREGIDO (VDC)
5
Figura 4. VIA: FECHA: HECHO POR:
Santa Rita – Villa de Cura 11/11/1987 R. Tellería S.
C DIGO: T – 11 – AR – 20 UNIDAD Nº 28 REA DE LA MUESTRA: 210 m
TIPOS DE FALLAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Grieta Piel de Cocodrilo Exudación de Asfalto Grietas de Contración (Bloque) Elevaciones – Hundimiento Corrugaciones Depresiones Grietas de Borde Grietas de Reflexión de Juntas Desnivel Calzada – Hombrillo Grietas Longitud y Transv.
m2 m2 m2 m m2 m2 m m m m
11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.
Baches y Zanjas Separadas Agregado Pulidos Huecos Acceso a Puentes Ahuellamiento Deformación por Empuje Grietas de Deslizamiento Hinchamiento Disgregación y Desintegración
m2 m2 Nº m2 m2 m2 m2 m2 m2
TIPOS DE FALLA EXISTENTES 3
10
1
7
13
7M
4L
8L
5L
1L
4M
10 L
4M
3L
5L
6M
8
5
1
3L
T O T A L
Baja (L)
5
20
Media (M)
15
6
-
-
Alta (H)
CÁLCULO DEL PCI TIPO DE FALLA
DENSIDAD
SEVERIDAD
VALOR DE DEDUCCIÓN
3
2.38
L
2
3
7.14
M
14
10
9.52
L
7
10
2.86
M
8
1
3.81
L
22
7
2.58
L
3
13 ALOR TOTAL
0.48
L
12
DE DEDUCCIÒN
(VDT)
ALOR DE DEDUCCI N CORREGIDO (VDC)
68
PCI = 100 – VDC _________66__________
CONDICIÓN DEL
___Buena_ __
PAVIMENTO 34
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Inspección por Muestreo: La inspección de todas las unidades de una sección puede resultar costosa y requerir excesivo tiempo y recursos. El método contempla un plan de muestreo estadístico para determinar el PCI mediante la inspección de una muestra de la sección sin producir una pérdida significativa de precisión. Determinación del número de muestras: El número mínimo de unidades a ser evaluadas (n) se determina mediante la siguiente ecuación:
�δ � � � �
donde: N
=
Número total de unidades
e
=
Error permisible en determinación del PCI
Desviación estándar del valor PCI en las unidades de la sección (si se desconoce δ, úsese inicialmente δ = 10). La ecuación mostrada provee un 95% de confianza en el que el valor PCI estará dentro de ± el del valor real, cuando se emplea un número “n” de muestras. El valor mínimo de “n” es de 5 unidades. δ
=
Por ejemplo, una sección del pavimento de 3 Km. de longitud, y de 7.30 mts de ancho, se ha dividido en 100 secciones de 30 mts c/u. Si se desea determinar el PCI con un error de ±5% deben evaluarse, según la ecuación 2, un mínimo de 14 secciones. Este valor de “n” puede ser estimado mediante la Fig. 5 ( δ = 10, n = 100, e = ±5). Una vez determinado el número de unidades a ser muestreadas, estas deben escogerse empleando uno de los dos procedimientos sugeridos por el método. Para el mismo ejemplo antes indicado, esto sería: 1. Dividir el total de unidades, (100), en 7 grupos iguales o similares. En este caso 6 secciones de 14 unidades y una de 16, ó 5 de 14 y 2 de 15. Luego se escogen aleatoriamente 2 unidades de cada grupo para un total de 14. Igualmente pudieran formarse 14 grupos y escoger aleatoriamente una sección de cada grupo. 2. El segundo procedimiento, denominado “Sistemático”, consiste en evaluar unidades uniformemente espaciadas, siempre que la primera sea escogida aleatoriamente. Por ejemplo, se escoge la primera unidad entre 1 y 7, digamos 5, y de esta forma se evalúan la 5, 12, 19, 26, etc. Determinación del PCI: El valor del PCI de la sección del pavimento se obtiene determinando el average de los valores de las unidades evaluadas. Los pasos a seguir para determinar el valor PCI de cada unidad son: 1. Determinar los datos correspondientes a cada tipo de falla (severidad y frecuencia), y su forma de medición (Anexo B). 2. Determinar los valores de deducción (VD), para cada falla y severidad mediante las Figuras A-1 a A-19. 3. El valor total de deducción (VTD = Sumatoria de DV) es corregido mediante la Fig. A-20, así se obtiene VDC. (Valor de Deducción Corregido). 4. Finalmente el PCI = 100 – VDC. 7
Figura 5. Determinación de n
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Este procedimiento es ilustrado en la Figura 6. Debe recordarse que en la Figura A-20 el valor de “q” corresponde al número de VD individuales mayores de 5, bien por el tipo de falla o por severidad dentro de la misma falla. El valor final de PCI de la sección del pavimento es:
∑ ��� � �
Figura 6. Pasos para el cálculo del PCI
Este procedimiento es ilustrado en la Figura 6. Debe recordarse que en la Figura A-20 el valor de “q” corresponde al número de VD individuales mayores de 5, bien por el tipo de falla o por severidad dentro de la misma falla. El valor final de PCI de la sección del pavimento es:
∑ ��� � �
Figura 6. Pasos para el cálculo del PCI
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