Investigación Pavimento de Adoquines

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

APLICACIÓN DEL DISEÑO DE PAVIMENTOS DE ADOQUINES Y SU INFLUENCIA EN EL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DEL JIRÓN GRAU, EN LA CUIDAD DE TRUJILLO, PERIODO 2013-2014

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PARA OBTENER EL GRADO DE BACHILLER DE INGENIERÍA CIVIL AUTORES

: CABALLERO CASTAÑEDA, Steissy Malú DIAZ HERNANDEZ, Milagros Melisa

ASESOR

: Dr. MORI MONTILLA, Miguel Trujillo – Perú 2013

PRESENTACIÓN

La presente investigación trata sobre la influencia en el comportamiento del pavimento del Jirón Grau, en la ciudad de Trujillo, departamento de la Libertad, en el año 2013-2014. En el presente trabajo se tratará los factores de diseño de un pavimento de adoquines (Las características de la vía, la resistencia de la sub-rasante y los materiales de construcción) y el comportamiento estructural (Resistencia, rigidez, comportamiento frente al medio ambiente y fallas estructurales en el pavimento). Las razones que impulsaron la realización de esta investigación fueron: La exigencia de un óptimo comportamiento estructural frente a las cargas producto del tránsito elevado; la necesidad de mejores diseños de adoquines a causa de los actuales diseños inadecuados y de poca duración; la deficiente oposición a las cargas y deformaciones del actual pavimento adoquinado en un corto plazo; y la escasez de investigaciones en torno al diseño de este tipo de pavimentos. Así mismo

porque

servirá

como

fuente

de

información

para

posteriores

investigaciones. En la primera parte GENERALIDADES

se destacará los aspectos

generales del proyecto, así como el cronograma y presupuesto. La segunda parte tiende a ser PLAN DE INVESTIGACIÓN en la que se destaca la problemática de la investigación, la justificación, hipótesis y la operacionalización de variables, destacándose finalmente el método, diseño y técnicas. El presente trabajo está dirigido a todas las personas que transiten por el Jirón Grau.

Las autoras

ÍNDICE PRESENTACIÓN ÍNDICE

Pág.

I. GENERALIDADES 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10

Título Personal investigador 1.2.1 Autores 1.2.2 Asesor Tipo de investigación Institución/Localidad Duración Régimen de investigación Cronograma de trabajo Recursos disponibles Presupuesto Financiación

1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 5 5

II. PLAN DE INVESTIGACIÓN 2.1 Realidad problemática 2.1.1 El problema 2.1.2 Delimitación del problema 2.1.3 Enunciado del problema 2.2 Antecedentes de estudio 2.2.1Locales 2.2.2Nacionales 2.2.3Internacionales 2.3 Justificación e importancia 2.4 Objetivos 2.4.1 General 2.4.2 Específicos 2.5 Hipótesis 2.5.1 Hipótesis alterna 2.5.2 Hipótesis nula 2.6 Marco Teórico 2.6.1. Pavimento 2.6.1.1. Tipos 2.6.1.2. Pavimento adoquinado 2.6.1.3. Estructura 2.6.2. Diseño de pavimento adoquinado 2.6.2.1. Método de diseño 2.6.2.2. Factores de diseño 2.6.2.3. Consideraciones de diseño

6 6 7 9 9 9 9 10 11 12 12 12 12 12 12 12 12 13 14 15 15 15 16 17

2.6.3. Comportamiento estructural 2.6.3.1 Resistencia 2.6.3.2 Rigidez 2.6.3.3 Comportamiento frente al ambiente 2.6.3.4 Fallas 2.7 Definición de términos 2.8 Variables 2.8.1 Variable independiente

18 18 18 18 19 19 20 20

Variable dependiente 2.8.2 Variable interviniente 2.9 Operativización de variables 2.10Diseño de contrastación 2.10.1

20 20 20 21 Mate

rial 2.10.1.1

21 Pobla

ción muestral 2.10.1.2

21 Mues

tral universal 2.10.1.3

21 Unid

ad muestral 2.10.2 dos 2.10.2.1

21 Méto 21 Méto

do 2.10.2.2

21 Tipo

de investigación 2.10.2.3

21 Diseñ

o de investigación pre y post test 2.10.2.4

21 Proce

dimiento de investigación 2.10.2.5

21 Cálcu

lo de la validez y confiabilidad 2.10.3 cas 2.11Referencias bibliográficas ANEXOS Matriz N° 01 Matriz N° 02 Matriz N° 03 Matriz N° 04 Matriz N° 05

22 Técni 23 24

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN I. GENERALIDADES

1.1 Título: Diseño de pavimento de adoquines y su influencia en el comportamiento del pavimento del Jirón Grau en la ciudad de Trujillo, departamento de la Libertad, en el año 2013-2014. 1.2 Personal investigador: 1.2.1Autores:  Apellidos y Nombres  Grado de Educación  Dirección domiciliaria  Correo electrónico    

Apellidos y Nombres Grado de Educación Dirección domiciliaria Correo electrónico

1

: : : :

CABALLERO CASTÑEDA, Malú

: : : :

DIAZ HERNANDEZ, Milagros

Pre-grado Urb. Natasha Alta Mz. J Lt.35 [email protected]

Pre-grado Urb. Monserrate Mz. Ñ Lt. 10 [email protected]

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

1.2.2Asesor:  Apellidos y Nombres : MORI MONTILLA, Miguel  Grado académico : Doctor en Educación  Dirección laboral : Universidad Privada Antenor Orrego  Título profesional : Profesor de Educación Secundaria Correo electrónico : [email protected] Tipo de investigación: 1.3.1Por el fin que persigue : Aplicada 1.3.2Por la naturaleza : Experimental Institución/localidad: 1.4.1Institución : Laboratorio de mecánica de suelos (UPAO) 1.4.2Localidad : Trujillo – La Libertad Duración: 6 meses Régimen de investigación: Orientada Cronograma de trabajo: ACTIVIDADES

MESES MARZO ABRIL MAYO 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

ELABORACION DEL TEMA ELABORACION DEL PROYECTO ELABORACION Y SELECCIÓN DE INSTRUMENTOS RECOLECCIÓN DE DATOS TRATAMIENTO ESTADISTICO ANALISIS DE DATOS OBTENIDOS PRESENTACION DEL INFORME INSCRIPCION DEL INFORME ELABORACION.DEL.INFO RME

JUN IO 1

JULIO 2

3

4

5

6

1

2

2

3

4

5

6

1.8 Recursos disponibles: 1.8.1Recursos humanos:  1 Asesor  1 Especialista en estadística  1 Digitador  Grupo de apoyo: 2 Ingenieros civiles especializados en ingeniería de transporte. 1.8.2Materiales y útiles de oficina:  1 Cuaderno de trabajo  1 millar Hojas Bond A4  1 millar Papel bulky A4  1 lapicero  1 lápiz 1.8.3Construcción y maquinarias: 1.8.4Bienes:  Alimentos y bebidas para humanos 1.8.5Servicios:  Movilidad local y externa  Internet y teléfono  Fotocopias  Servicios de impresión  Viáticos 1.8.6Imprevistos:  20% * RR.HH.  10% * Bienes y Servicios

3

4

1.9 PRESUPUESTO: ESQUEMA DE PRESUPUESTO CÓDIGO 5101.01.01 1  1  1  2  5301.05.01 1  1 millar  1millar  1  1  5301.06.03 1 (70h. trabajo c/u)  1 (70h. trabajo c/u)  1 (90 h. trabajo c/u)  1 (200 h. trabajo c/u) 5102.01.01    5102.01.02

DETALLE Recursos humanos

Asesor Especialista en estadística Digitador Grupo de apoyo Materiales y útiles de escritorio Cuaderno de trabajo Hojas Bond A4 Papel bulky A4 Lapicero Lápiz Construcción y maquinarias Camiones Cargador frontal Excavadora Aplanadora asaltadora Bienes Alimentos Bebidas Mobiliario de oficina Servicios  Movilidad local y externa  Internet y teléfono  Fotocopias  Servicios de impresión  Viáticos  Imprevistos: 20% RR.HH y 10% B y S CONSOLIDACIÓN GENERAL DE GASTOS

CÓDIGO

DETALLE

MONTO (S/.) 1600. 00 800.00 200.00 100.00 500.00 76.00 10.00 30.00 30.00 3.00 3.00 2550.00 350.00 350.00 450.00 1400.00 1000.00 300.00 200.00 500.00 1784.00 360.00 280.00 100.00 200.00 300.00 544.00

MONTO (S/.) 5101.01.01 Recursos humanos 1600.00 5301.05.01 Materiales y útiles de escritorio 76.00 5301.06.03 Construcción y maquinarias 2250.00 5102.01.01 Bienes 1000.00 5102.01.02 Servicios 1784.00 TOTAL GENERAL 6710.00 SON SEIS SETESIENTOS DIEZ NUEVOS SOLES 00/100

5

1.10 FINANCIACIÓN: Con recursos propios. II. PLAN DE INVESTIGACIÓN 2.1 Realidad problemática: La presente investigación busca la relación de la influencia entre el diseño y comportamiento del pavimento de adoquines en el Jr. Grau. Esto es una construcción de tipo vial que es un proyecto social, por esto está a cargo del gobierno, la mayoría de veces se realiza una mala elección del diseño buscando el costo más bajo, sin estar comprometidos con la supervisión de la construcción o rehabilitación. Como resultado, el 45% de conductores perciben tráfico elevado, ruido, baches y difícil acceso, lo que lleva a aplicar un nuevo diseño, que está relacionado con la incomodidad, las fallas y daños estructurales de la vía. Asimismo se puede relacionar la incorrecta elaboración y aplicación de diseños de pavimentos con la falta de compromiso del gobierno. 2.1.1 El problema: El problema de la investigación es estudiado en forma general por la rama de Ingeniería del transporte e infraestructura vial (La cual aborda aproximadamente el 19% del campo laboral). Esta rama de la Ingeniería civil se puede definir como: “El estudio, diseño, análisis y construcción de las vías de comunicaciones terrestres para satisfacer las necesidades sociales sobre la movilidad de personas y bienes, haciendo aplicación de las ciencias físicas, matemáticas, la técnica, y en general el ingenio en beneficio de la sociedad promoviendo actividades económicas, difusión de la cultura y comunicación entre pueblos.” (Morales, 2006, p. 9)

6

Según Garber y Hoel (2005): “Las especialidades de la Ingeniería del transporte son la planificación, diseño, construcción, y operaciones y administración del sistema de transporte.”

(p. 8). Así pues en forma

particular, el problema se aborda en una construcción de tipo vial urbana considerando la aplicación de un diseño de pavimento de adoquines, ya que éste viene a ser la causa o móvil de la investigación, donde se ha de considerar los tipos y factores de diseño que intervienen. Por último el problema se enfoca de forma específica mediante el estudio del comportamiento estructural del Jr. Grau, Trujillo, periodo 2013-2014, ya que éste viene a ser el efecto de la investigación que se podrá medir y analizar para hallar la respuesta a nuestro problema a través del cálculo de su resistencia, rigidez, comportamiento frente al ambiente y las fallas. 2.1.2 Delimitación del problema: En nuestra región de la Libertad, en el Distrito de Trujillo, puede observarse fácilmente un creciente aumento en el volumen de tránsito así como el hecho de que los pavimentos adoquinados van aumentando, pero por un inadecuado cálculo en el diseño o por el uso de materiales de una calidad menor a la requerida, presentan fallas y deficiencias estructurales en muchas de sus vías en un periodo de tiempo menor al de su vida útil, además los agentes del intemperismo como las ocasionales lluvias y la falta de compromiso y buen manejo de recursos por parte del Gobierno regional crean un serio problema para la durabilidad de los pavimentos de adoquines, tal es el caso del Jr. Grau. Ante esto, en la gran mayoría de los casos las autoridades optan por la utilización de tratamientos solo superficiales, que de ser correctamente aplicados rehabilitarían los daños del pavimento, sin embargo a los pocos meses los daños vuelvan a surgir, asimismo en casos en el que el pavimento ya presenta fallas en su estructura y por lo cual necesitaría un rehabilitación completa se aplica mayormente medidas temporales en vez de una rehabilitación a partir de un nuevo diseño. Además las dificultades que se presentan son de orden económico y administrativo. Las dificultades económicas se pueden observar en que la elección de un diseño se basa en el de menor costo y las dificultades de

orden administrativo se observan en la falta de compromiso para la adecuada elección del diseño de un pavimento así como la supervisión en su ejecución y cumplimiento. Si se sigue manteniendo esta situación del pavimento del Jr. Grau tal, es decir utilizando diseños escogidos por su bajo costo y sin una adecuada supervisión, entonces las fallas estructurales y deficiencias que se encuentran

en

los

pavimentos

seguirán

existiendo

ya

que

su

comportamiento estructural no será el adecuado para resistir los daños, además como todos los fenómenos relativos a una vía está relacionado con el desarrollo y progreso de la comunidad en su entorno en consecuencia cuando el pavimento requiera obligatoriamente una reconstrucción completa por los deterioros, esto generará insatisfacción por la falta de la movilidad de personas y bienes así como efectos negativos en la promoción y ejecución de actividades económicas, la cultura y comunicación. Dada la actual situación descrita en el pavimento del Jr. Grau, sugerimos que las autoridades se hagan cargo de forma adecuada, cumpliendo con la responsabilidad de su cargo y se encarguen de la supervisión de la ejecución y cumplimiento del electo diseño de un pavimento, a su vez planteamos que el Gobierno realice un estudio de costos para que no sólo busque los diseños más baratos sino también en los que se proyecte un comportamiento estructural óptimo. Esto además conviene al Gobierno ya que al escoger un diseño con un comportamiento estructural adecuado entonces su durabilidad será mayor y por consecuencia se ahorrará en costos de rehabilitaciones en cortos plazos. Finalmente nos proponemos poner en práctica la aplicación de un diseño de pavimento de adoquines teniendo en consideración un exhaustivo estudio de los factores de diseño para que el diseño sea el correcto y a su vez se obtenga como resultado un comportamiento estructural óptimo para que la vía sea resistente y duradera. 2.1.3

Enunciado del problema:

¿En qué medida la aplicación del diseño de pavimentos de adoquines influye en el comportamiento estructural del Jr. Grau, Trujillo, periodo 2013-2014? 2.2 Antecedentes de estudio: 2.2.1 Locales: Bazán Serrano, Milagritos de Jesús y Vargas Hernández, Johan César (2009) en la tesis titulada: Estudio de mejoramiento de la carretera Panamericana Norte (Km. 609), Cartavio – Santiago de Cao para obtener el título de Ingeniero Civil, Universidad César Vallejo, concluye lo siguiente:  “El Distrito de Santiago de Cao y sus aledaños, cuenta con una buena producción agroindustrial, la misma que podrá ser bien aprovechada con la construcción de ésta carretera; mejorando los niveles de vida de la población, impulsando el comercio y el turismo, y generando empleo 

temporal a los pobladores de la zona. El terreno de fundación de la carretera está constituido en su mayoría por suelos de arcilla inorgánica de baja plasticidad, arcilla con grava, arcilla arenosa, de regular a mala calidad para carreteras con un CBR de



5.49 %. Se ha diseñado el pavimento, obteniendo una estructura de 0.30 m de espesor de afirmado usando el método de USACE (U.S. ARMY CORPS OD ENGINEERS) y el método del ROAD RESEARCH

LABORATOEY.” 2.2.2 Nacionales: Vilca Gómez, Oscar Dante (2011) en la tesis titulada Evaluación del estado actual del pavimento rígido en el sector oeste del barrio centenario del distrito de Independencia para obtener el título de Ingeniero Civil, Universidad Católica Los Ángeles de Chimbote, concluye lo siguiente:  “La determinación y evaluación del nivel de patologías del concreto existente en las principales vías del sector Oeste del barrio Centenario del distrito de Independencia, como son la Av. Confraternidad Oeste y la Av. Centenario nos permite establecer el Índice de integridad

estructural y Condición operacional de la superficie, catalogándose a la 

fecha como REGULAR. Los tipos de daños o patologías más frecuentes son: Agrietamientos Transversales, Agrietamientos Longitudinales, Agrietamientos en media luna, Agrietamientos Diagonales, Escalonamiento, Escamado y



Astillamiento. El Agrietamiento transversal con nivel de severidad y cuantificación media es el tipo de daño más común y de mayor incidencia en ambas vías. En la Av Confraternidad Oeste el principal factor causante del deterioro del pavimento es el incremento de la circulación de vehículos

de carga pesada.” 2.2.3 Internacionales: Gálvez González, Nestor Daniel (2007) en la tesis titulada Diseño de pavimento rígido para el caserío navidad, Aldea las Lagunas y diseño del alcantarillado sanitario para el Cantón El Centro, Aldea la Federación para obtener el título de Ingeniero Civil, Universidad de San Carlos de Guatemala, concluye lo siguiente:  “La pavimentación fortalecerá las vías de acceso del municipio de San Marcos y la aldea Las Lagunas, ya que ayudará a descongestionar el tránsito de estas comunidades, facilitando el acceso al hospital nacional, centros de salud, centros educativos, etc.

Mejorará las

condiciones de vida de los pobladores pues los caminos en la actualidad se encuentran empedrados en mal estado y en tiempos de 

lluvia es difícil transportarse por ella. Se diseñaron y planificaron dos proyectos de infraestructura para la municipalidad de San Marcos, tomando como base el diagnóstico obtenido de las necesidades de servicio básico de las comunidades



atendidas, logrando así, los resultados presentados en este informe. El proyecto de alcantarillado sanitario en el cantón El Centro de la aldea La Federación, ayudará a mejorar las condiciones de vida de sus habitantes, como también, evitar la proliferación de enfermedades gastrointestinales y a controlar la alteración de los sistemas

ambientales.” 2.3 Justificación e importancia:

Estamos presentando esta investigación porque las deficiencias que presenta el actual pavimento del Jr. Grau, como el inadecuado comportamiento estructural que posee ya que ante el elevado tránsito y el inadecuado diseño del pavimento, éste sufre de fallas superficiales y estructurales en un periodo de tiempo menor al que debería a causa de su deficiente oposición de las cargas y deformaciones. Este trabajo además surge por la escasez de investigaciones de la región en torno al diseño de pavimentos de adoquines, así como por las dificultades de orden económico y administrativo que se presenta en la región. Nuestra problemática se dirige hacia todas las personas que transitan por el Jr. Grau, quiénes son capaces de percibir y comprender las deficiencias que presenta el pavimento. Lo que queremos lograr con ésta investigación es poder generar nuevos conocimientos y lograr además nuevos estudios para así poder lograr que el comportamiento del Jr. Grau sea el más apropiado para que dicha vía sea más resistente y duradera, lo cual por otro lago generará ahorro en gastos futuros de mantenimiento y rehabilitación. La naturaleza de la investigación es práctica, porque está orientada a generar nuevos conocimientos referente al diseño de pavimentos flexibles destinados a mejorar su comportamiento estructural con la finalidad de aplicarlos en la vida profesional. La importancia de la presente investigación radica en su aplicación práctica, ya que con los conocimientos adquiridos se podrá mejorar los componentes del diseño referentes al comportamiento estructural del pavimento adoquinado, los mismos que servirán como fuente de información para el desarrollo y presentación de posteriores investigaciones. 2.4 Objetivos: 2.4.1 Objetivo General: Establecer la influencia de la aplicación del diseño de pavimentos de adoquines en el comportamiento estructural del jirón grau, en 2.4.2 

la ciudad Trujillo, periodo 2013-2014. Objetivos Específicos: Analizar los componentes del diseño del pavimento de adoquines en el Jirón Grau.



Determinar la durabilidad frente al tránsito que presenta el



pavimento del Jirón Grau. Precisar los materiales y los espesores de las capas para un diseño

de pavimento de adoquines 2.5 Hipótesis 2.5.1

Hipótesis Alterna: La aplicación del diseño de pavimentos de adoquines influye significativamente en el comportamiento estructural del jirón Grau, en la ciudad Trujillo, periodo 2013-2014.

2.5.2

Hipótesis nula: La aplicación del diseño de pavimentos de adoquines NO influye significativamente en el comportamiento estructural del jirón grau,

en la ciudad Trujillo, periodo 2013-2014. 2.6 Marco teórico: 2.6.1 Pavimento: Montejo Fonseca (2002) señala que: “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 sub-rasante 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.” (p. 1)

Así pues, podemos definir al pavimento como la superposición de capas de material seleccionado que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada proporcionando una superficie de rodamiento adecuada y cómoda. 2.6.1.1 Tipos: Los principales tipos de pavimentos son: A. Pavimento flexible: Este tipo de pavimentos están formados por una carpeta bituminosa apoyada generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y la sub-base. No obstante, Montejo Fonseca (2002) indica: “…puede prescindirse de cualquiera de estas capas dependiendo de las necesidades particulares de cada obra.” (p. 2). Los pavimentos flexibles se pueden clasificar en:  Pavimento de asfalto full-depth  Pavimento de asfalto deep- strength  Pavimento flexible convencional de base granular

B. Pavimento rígido: Son aquellos que fundamentalmente están constituidos por una losa de concreto hidráulico, apoyada sobre la sub-rasante o sobre una capa, de material seleccionado, la cual se denomina sub-base 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 cierto grado, esfuerzos a la tensión, el comportamiento de un pavimento rígido es suficientemente satisfactorio aun cuando existan zonas débiles en la sub-rasante.” (Monejo Fonseca, 2002, p. 5)

De lo anterior podemos indicar que la capacidad estructural de un pavimento rígido depende de la resistencia de las losas y, por lo tanto, el apoyo de las capas subyacentes ejerce poca influencia en el diseño del espesor del pavimento. Los pavimentos rígidos se clasifican en:  JPCP (Jointed Plain Concrete Pavements): Losas conjuntas o 

Pavimento de Concreto Simple con Juntas. JRCP (Jointed Reinforced Concrete Pavements): Losas con



refuerzo o Pavimentos de Concreto Armado con Juntas). CRCP (Continuosly Reinforced Concrete Pavements): Losas continúas con refuerzo o Pavimentos de Concreto Reforzado



Continuos. PCP (Prestressed Concrete Pavements): Losas preesforzadas o Pavimento de Concreto Pretensado.

C. Pavimento adoquinado Su capa de rodadura está conformada por adoquines de hormigón, colocados sobre una capa de arena y con un sello de arena entre sus juntas. De la misma manera que los pavimentos de asfalto, pueden tener una base, o una base con una subbase, que pueden tener espesores ligeramente menores que los utilizados para los pavimentos de asfalto. También se consideran pavimentos flexibles y son del color gris claro del hormigón. 2.6.1.2 Pavimento adoquinado Su capa de rodadura está conformada por adoquines de hormigón,

colocados sobre una capa de arena y con un sello de arena entre sus juntas. De la misma manera que los pavimentos de asfalto, pueden tener una base, o una base con una subbase, que pueden tener espesores ligeramente menores que los utilizados para los pavimentos de asfalto. También se consideran pavimentos flexibles y son del color gris claro del hormigón.

2.6.1.3 Estructura: Un pavimento adoquinado está formado por 3 capas: A. Capa de adoquines: Los adoquines tiene un espesor de 8 cm para todo tráfico peatonal, animal o vehicular corriente. B. Capa de arena: Esta capa se construye de 4 cm de espesor, con arena suelta, gruesa y limpia, la cual no se compacta antes de colocar los adoquines sobre ellas. C. La base: El espesor de la base depende del material con que se construya, del tránsito y de la calidad del suelo. Los espesores de base según la categoría del suelo, el tipo de tránsito y el material disponible. 2.6.2 Diseño de pavimento adoquinado: 2.6.2.1 Método de diseño: El método de Diseño empleado para el Proyecto es el sugerido en el Anexo F de la Norma Técnica CE.010 para Pavimentos Urbanos del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento. El procedimiento de diseño está basado en la Guía ASSHTO para el diseño de estructuras de pavimento. Procedimiento que considera la distribución de cargas y modos de fallas del pavimento con adoquines, con un comportamiento similar a los que ocurren en pavimentos flexibles. Por lo tanto, la metodología empleada para el diseño sigue los lineamientos de una estructura de pavimento flexible, como lo indica el reglamento. 2.6.2.2 Factores de diseño: A. Características de la vía: Se considerará:  La confiabilidad: Grado de confianza en la información obtenida para los efectos del diseño. Se califica la información en rangos del 50 a 100 de confiabilidad. Para vías más importantes, la información debe ser la más confiable posible. Para estos casos los valores deben de estar en el orden del 85 al 95%. Para vías de menor importancia por ejemplo para una vía de una urbanización donde la circulación vehicular es baja. La 

confiabilidad puede estar entre 50 al 60%. Desviación estándar(So): Se considera como un factor de seguridad dada la imprecisión de los valores del EAL, la AASHTO recomienda adoptar para So valores comprendidos dentro de los siguientes intervalos:



 Pavimentos rígidos: 0,30 - 0,40.  Pavimentos flexibles: 0,40 - 0,50. EAL de diseño: Viene a ser un valor relacionado a la carga



vehicular que transita sobre la vía. El nivel de servicialidad: Determina

el

grado

de

comportamiento y capacidad de servicio del pavimento, estando relacionado a la comodidad. También se le conoce como transitabilidad. Para el diseño se utiliza la pérdida de servicialidad que viene a ser la diferencia entre el nivel de 

servicialidad final e inicial. El coeficiente de drenaje: Son valores que influyen en el espesor de las capas de base y sub-base y dependen del porcentaje de tiempo anual en que la estructura del pavimento está expuesta a

niveles cercanos a saturación. B. Resistencia de la sub-rasante: La resistencia del terreno está medida mediante el CBR, pero a partir de éste se debe hallar el módulo resilencia, que es un valor de la resistencia del Terreno de la sub-rasante, bajo un procedimiento propio de la AASHTO y consistente en aplicar mediante un instrumento especial una carga sobre la superficie de la sub-rasante y determinar su asentamiento. C. Materiales de construcción: Como se mencionó antes los materiales de mayor calidad se ubican en las capas superiores y los de menor calidad en las inferiores. Así mismo, se debe conocer propiedades de los materiales como CBR o estabilidad Marshall para así conocer los coeficientes estructurales de cada material y calcular los espesores de capas.

2.6.2.3 Consideraciones de diseño: Según Cárdenas Grisales (2002): “Las consideraciones que se debe tomar en el diseño de una vía son la seguridad, la funcionalidad, la comodidad, la adaptación al entorno, la estética y la economía.” (p. 1) A. La seguridad: Una vía es segura si es resistente, es decir soporta las cargas del tránsito y si tiene una adecuada señalización para evitar accidentes.

B. La funcionalidad: Una vía será funcional según su tipo, características geométricas, y volúmenes de tránsito de tal manera que ofrezca una adecuada movilidad mediante una velocidad suficiente. C. La comodidad: Una vía se considera cómoda en medida que se disminuyan las aceleraciones de los vehículos y sus variaciones, pudiéndose lograr mediante ajustes en la curvatura de su geometría. D. La adaptación al entorno: La vía debe ser compatible con el medio ambiente adaptándola en lo posible a la topografía del terreno, los usos del suelo y mitigando el impacto ambiental. E. La estética: Se debe procurar adaptar la vía al paisaje de forma que se genere una vista agradable en el recorrido. F. La economía: Habiéndose cumplido lo anterior se toma en cuenta el menor costo tanto en la construcción como mantenimiento. Para el diseño de pavimento se considera el siguiente esquema de presupuesto, escogiéndose el de menor costo:

2.6.3

 Excavación a nivel de sub-rasante.  Eliminación de desmonte.  Nivelación y compactación de la sub-rasante.  Conformación de sub-base.  Conformación de base.  Conformación de carpeta asfáltica. Comportamiento estructural: Está relacionado con la forma como actúan y se reparten las cargas. Desde el punto de vista de diseño, “…los pavimentos flexibles están formados por una serie de capas y la distribución de la carga y esfuerzos viene a ser más concentrada en el lugar de aplicación de la carga” (Reyes Lizcano, 2003, p. 140). Así pues el comportamiento estructural se refiere a la resistencia, rigidez, comportamiento frente al ambiente y a las fallas del

pavimento. 2.6.3.1 Resistencia: Es la oposición a los esfuerzos, los cuales pueden ser: A. Esfuerzos normales: En un pavimento adoquinado, los esfuerzos normales de compresión y tracción son generados por la aceleración y frenado de los vehículos. B. Esfuerzos cortantes: Los esfuerzos cortantes son generados por la carga vehicular o peso de los vehículos. 2.6.3.2 Rigidez: Es la oposición a las deformaciones. Un pavimento adoquinado tiene deformaciones en sus capas las cuales se van disipando dentro del rango permisible. 2.6.3.3 Comportamiento frente al ambiente: Un pavimento adoquinado debe resistir la humedad proveniente del ambiente o de las lluvias, y de ser necesario se debe considerar el diseño de drenaje para evitar daños al pavimento.

2.6.3.4 Fallas: Un pavimento flexible tiene 2 tipos de fallas:  Falla superficial: Cuando ocurre en la superficie de la capa de 

rodadura. Falla estructural: Cuando compromete la estructura interna del

pavimento (capas). 2.7 Definición de términos: 2.7.1 Investigación: Una investigación corresponde a la búsqueda y procesamiento de información, lo cual se ha realizado continuamente en el 2.7.2

presente trabajo. Pavimento: Un pavimento es la superposición de capas de diferentes materiales sobre el terreno natural, siendo el pavimento adoquinado convencional de base la base al estudiado en el presente trabajo para conocer ciertas características de su diseño y el análisis de su

2.7.3

comportamiento estructural. Estructura: Una estructura viene a ser la disposición y orden de las partes dentro de un todo, lo cual debe conocerse para entender la conformación de las capas ya cada una presenta un material específico y otras

2.7.4

características propias. Diseño: A lo largo del trabajo se menciona el diseño del pavimento por ello es importante entender al diseño no sólo como una pre-configuración de la estructura sino también como la estimación del costo, lo cual viene a

2.7.5

ser la consideración más importantes en la elección de un diseño. Comportamiento estructural: Respecto al pavimento, está relacionado a cómo actuará frente a los agentes externos, siendo importante el conocimiento de esto ya que en el presente trabajo se busca medir esa

2.7.6

reacción del pavimento. Falla: Constantemente se hace referencia a las deficiencias del pavimento en el presente trabajo, siendo importante el este término ya que la inspección visual de esto es una forma efectiva de medir el comportamiento estructural.

2.8 Variables: 2.8.1 Variables independiente: La aplicación del diseño de pavimentos de adoquines 2.8.2 Variable dependiente: Comportamiento estructural del jirón grau 2.8.3 Variable interviniente: La duración del periodo de lluvia o calor intenso. La variación en la tasa de crecimiento de la población. 2.9 Operativización de variables: VARIABLE 1. Variable Independiente: La aplicación del diseño de un pavimento flexible convencional de base granular.

ASPECTO O DIMENSIÓN 1.1.Característic as de la vía 1.2. Resistencia de la subrasante. 1.3. Materiales de construcción.

2.1. Esfuerzo de compresión del pavimento

2.Variable Dependiente: Comportamiento estructural de la avenida América Sur

INDICADOR PARA CADA ASPECTO 1.1.1. Indicar la duración del periodo a diseñar. 1.1.2. Señalar el nivel de transitabilidad. 1.2.1. Definir el tipo de suelo. 1.2.2. Precisar el CBR del terreno. 1.3.1. Precisar los materiales de las capas. 2.1.1. Indicar la resistencia a esfuerzos normales de compresión y tracción. 2.1.2. Indicar la resistencia a compresión. 2.1.3. Señalar la distribución de esfuerzos en el pavimento adoquinado.

2.2.1. Precisar la deformación 2.2. Rigidez del permanente admisible en las capas del pavimento. pavimento adoquinado. 2.2.2. Precisar la Estabilidad en la deformación del terreno. 2.3. 2.3.1. Indicar la resistencia del Comportamiento pavimento frente a la humedad del frente al medio ambiente y/o lluvias. ambiente. 2.4.1. Identificar los tipos de fallas. 2.4. Fallas en el 2.4.2. Reconocer las causas de cada tipo pavimento de falla. adoquinado 2.4.3. Señalar la durabilidad del pavimento antes de la falla.

2.10 Diseño de contrastación:

2.10.1 Material: 2.10.1.1 Población muestral: Personas que transiten en el Jr. Grau. 2.10.1.2 Muestra universal: Personas que transiten por el Jr. Grau. 2.10.2 Unidad muestral: Personas que transiten por el Jr. Grau. 2.10.3 Métodos: 2.10.3.1 Método: Análisis y síntesis. Se está empleando el método de Análisis, ya que del problema general se ha estudiado un caso particular que es el diseño de pavimento flexible y comportamiento estructural del Jr. Grau. Se está empleando el método de Síntesis, ya que se observa la problemática general y de la cual se ha extraído particularidades que se han relacionado al caso particular del Jr. Grau. 2.10.3.2 Tipo de investigación: A. Por el fin que persigue : Aplicada B. Por su naturaleza : Experimental 2.10.3.3 Diseño de investigación de pre y post test: GE: O1 X O2 Donde: GE: Grupo experimental: Personas que transiten por el Jr. Grau. O1, O2: Pruebas de aplicación: Cuestionarios. X: Medida de comportamiento estructural. 2.10.3.4 Procedimientos de investigación: A. Plan a seguir: 1. Recolección de la información. 2. Análisis del comportamiento estructural. 3. Aplicación de la prueba de inicio y final. 4. Análisis de datos. 5. Evaluación y procesamiento de los logros obtenidos con el experimento. B. Procedimientos estadísticos: 1. Construcción de cuadros estadísticos. 2. Construcción de gráficas estadísticas. 3. Determinación de medidas estadísticas:  De posesión: X=Media aritmética.  De dispersión: Varianza, desviación estándar.  Prueba de hipótesis. T (Muestra