Optimización de espesores de bases estructurales estabilizadas con cemento mediante la modelación estructural en la carretera la Costanera, departamento de Piura, para reducir costos de inversión

Abstract

El presente trabajo de investigación propone optimizar los espesores de las bases tratadas con cemento mediante la modelación estructural en la carretera La Costanera, Piura; con la finalidad de reducir costos de inversión, pero brindando una estructura adecuada para los requerimientos de la vía. Las propuestas de mejora consideradas se dieron; a partir, del diseño de las estructuras, en primera instancia por la metodología AASHTO 93 y posteriormente verificadas por la modelación estructural; a través, del Método Racional.

Para el desarrollo de las metodologías de diseño, se determinaron los escenarios de cada tramo que compone la vía; para ello, se utilizan los estudios básicos requeridos: estudio de tráfico y de suelos. Determinado la cantidad de vehículos que circulan, la capacidad y las características del suelo por cada tramo, se procede a desarrollar el método AASHTO 93, adaptada por el Manual de Carreteras, Sección Suelos y Pavimentos (RD Nº 10-2014-MTC/14), de la misma forma se carga la información solicitada por el programa WinDEPAV que desarrolla el Método Racional.

Los resultados obtenidos por el método AASHTO 93 sugieren, un análisis de la sencillez del método en su forma de validar la estructura planteada y los parámetros empíricos que utiliza. Justamente son estas estructuras las verificadas con el software WinDEPAV; el cual, permite conocer los esfuerzos de tensión y compresión en cada capa que compone el pavimento que se traduce en factor de daño acumulado por capa. Este resultado permite evaluar el comportamiento de la capa de base tratada con cemento en la estructura con el fin de recalcular los espesores adecuados para un mejor comportamiento estructural y que, a su vez, logra reducir los costos de inversión en 33%.

This research proposes to optimize the thicknesses of the bases treated with cement through the structural modeling in La Costanera highway, Piura, with the purpose of reducing investment costs while providing an adequate structure for the requirements of the road. The improvement proposals considered will be based on the design of the structures, in the first instance by the AASHTO 93 methodology and later verified by the structural modeling through the Rational Method.

For the development of the design methodologies, the scenarios for each section of the roadway were determined using the basic studies required: traffic and soil studies. Determining the number of vehicles circulating, the capacity and soil characteristics for each section, the AASHTO 93 method is applied, adapted by the Manual de Carreteras, Suelos and Pavimentos Section (RD Nº 10-2014-MTC/14), in the same way the information requested by the WinDEPAV program that utilizes the Rational Method is loaded.

The results obtained by the AASHTO 93 method suggests an analysis of the simplicity of the method in its way of validating the proposed structure and the empirical parameters it uses. It is precisely these structures that are verified with the WinDEPAV software, which allows knowing the tensile and compressive stresses in each layer that makes up the pavement, which is translated into a cumulative damage factor per layer. This result allows evaluating the behavior of the cement-treated base layer in the structure in order to recalculate the appropriate thicknesses for a better structural behavior and, in turn, reduce investment costs by 33%.