Propuesta de diseño de pavimento flexible reforzado con geoceldas según la metodología mecanicista para reemplazo del pavimento deteriorado de la avenida Defensores del Morro, tramo: Pantanos de Villa, Chorrillos, 2019-2022

Abstract

La presente tesis tiene la finalidad de proponer un diseño de pavimento flexible reforzado con geoceldas ubicadas en la capa sub-base y demostrar que la incorporación de este material generará beneficios en sus propiedades mecánicas (esfuerzos y deformaciones en cada capa que conforma el pavimento) así como en sus propiedades físicas (generación de fallas y vida útil), logrando así un diseño adecuado para las características (particulares) adversas propias del tramo en estudio. Estos beneficios son necesarios debido a que diseños previos construidos en este tramo no han cumplido óptimamente su tiempo de vida útil y han presentado fallas superficiales y estructurales de manera prematura. Para esto se diseñará y evaluará un pavimento flexible reforzado con geoceldas para el tramo Pantanos de Villa de la Avenida Defensores del Morro, el cual al inicio de esta investigación contaba con la presencia excesiva y de gran tamaño de fallas estructurales y superficiales. Durante el diseño, la selección de espesores de la estructura del pavimento para el tramo en estudio fue realizado en base a la metodología AASHTO 93 y el software WinPAS, mientras la verificación del diseño y la implementación de la capa de geoceldas se evalúa mediante la metodología Mecanicista-Empírica y el software WinDepav 2.6 para el análisis multi-capa de esfuerzos y deformaciones.

El análisis de los beneficios del uso de las geoceldas fue realizado evaluando principalmente los tres parámetros siguientes: el Ahuellamiento a nivel Sub-rasante, la Fatiga en la base de la Carpeta Asfáltica y el Esfuerzo de Compresión sobre la sub-rasante. Finalmente, se pudo concluir que la incorporación de una capa de geoceldas de 15 cm al inferior de la capa sub-base en el diseño de pavimento flexible si permite una reducción de los esfuerzos y deformación de toda la estructura del pavimento a diseñar.

The purpose of this thesis is to propose a flexible pavement design reinforced with geocells located in the sub-base layer and to demonstrate that the incorporation of this material will generate benefits in its mechanical properties (stresses and deformations in each layer that makes up the pavement) as well as in its physical properties (generation of failures and useful life), thus achieving an adequate design for the adverse (particular) characteristics of the section under study. These benefits are necessary because previous designs built in this section have not fulfilled their useful life optimally and have presented superficial and structural failures prematurely. For this, a flexible pavement reinforced with geocells will be designed and evaluated for the Pantanos de Villa section of Defensores del Morro Avenue, which at the beginning of this investigation had the presence of excessive and large structural and surface faults. During the design, the selection of thicknesses of the pavement structure for the section under study was made based on the AASHTO 93 methodology and the WinPAS software, while the verification of the design and implementation of the geocell layer is evaluated using the methodology Mechanistic-Empirical and WinDepav 2.6 software for multi-layer stress and strain analysis.

The analysis of the benefits of the use of geocells was carried out by evaluating mainly the following three parameters: Rutting at the subgrade level, Fatigue at the base of the Asphalt Layer and Compression Effort on the subgrade. Finally, it was concluded that the incorporation of a layer of geocells of 15 cm to the bottom of the sub-base layer in the design of flexible pavement does allow a reduction in stress and deformation of the entire structure of the pavement to be designed.