Diseño de un pavimento básico suelo cemento a partir de evaluaciones del módulo resiliente medidos con la deflectometria LWD y con métodos geotécnicos para proyectos de conservaciones viales caso Emp.CHAULISMA – SAUCE Huancavelica

Abstract

Metodologías modernas referentes al diseño estructural de pavimentos versan en el concepto de diseño para la condición de funcionamiento en resiliencia, dejando atrás la conceptualización tradicional de diseñar estructuralmente para la condición de colapso. Estudiando así, la manera cíclica como recibe la carga el pavimento a cada instante, por ende, evaluando esfuerzos y deformaciones elásticas. Posteriormente permite establecer la mejor respuesta para cada estructura propuesta y, así, mantenerla en condiciones operativas y eficientes, por lo menos para una determinada vida útil. En esa línea, medir el aporte estructural del terreno de fundación vial en la concepción de resiliencia resulta ser fundamental para estructurar luego adecuadamente el paquete de pavimentos, ciertamente, aunado a las condiciones de tráfico y clima. La resiliencia de una capa estructural, en el actual estado del arte, es posible medirla con métodos directos e indirectos laboratoriales. En el primer caso, elaborando especímenes a las condiciones de obra en funcionamiento, como fundación, y midiendo directamente el parámetro del módulo resiliente en laboratorio. En el segundo caso, de uso tradicional por los diseñadores en nuestro medio, se parte de evaluar el valor del CBR en laboratorio, que luego, utilizando la estadística, será posible llevar a valores de módulo resiliente, afiriendo correlaciones controladas y confiables. En cualquiera de los casos, métodos que, además de indirectos, toman días para su procesamiento y obtención de los resultados, no acorde al ritmo de avance de un proyecto en obra. Sin embargo, en estos últimos años surge de forma innovadora una tecnología de medición, mostrada en un equipo portátil europeo denominado el Light Weight Deflectometer (LWD), que es capaz de medir in situ de forma directa y en sólo un minuto el módulo resiliente de la capa estructural en la que se apoya el equipo. Así, se torna plausible comprender rápidamente el comportamiento resiliente y con ello partir de forma versátil, inmediatamente, a un diseño estructural del pavimento de mayor realística mecánica. El módulo resiliente, como indicado, se ha utilizado en estas últimas tres décadas, desde la versión AASHTO 1993, como un parámetro fundamental para diseñar estructuras de pavimentos. La presente investigación está direccionada a estudiar el diseño de un pavimento básico, conformado por una capa estructural de suelo-cemento, resuelta ésta, a partir de evaluaciones del módulo resiliente del terreno de fundación vial, medidos de forma innovadora con la deflectometría LWD y, además, medida también con el método geotécnico tradicional, de común uso normativo, que parte de la medición del CBR de laboratorio. El caso técnicamente estudiado refiere, además, al singular marco especial de proyectos de conservaciones viales, tipos de proyectos que tienen marcada incidencia en el desarrollo vial de nuestro país, que se direccionan, principalmente, a cumplir niveles de servicio y una adecuada transitabilidad para toda la vida útil del proyecto, además de incorporar directrices especiales a ser referidas en la investigación. El proyecto corresponde a la carretera Emp. CHAULISMA – SAUCE en el departamento de Huancavelica. La investigación es de tipo correlacional descriptiva y teórico experimental, con una selección de muestra estadística; abordando 20 kilómetros del proyecto vial, donde se realizaron 41 calicatas para extraer material del terreno de fundación. Siendo el objetivo de analizar el módulo resiliente de diseño y número estructural requerido de especímenes confeccionados en laboratorio, para hallar primero el CBR y, luego, el módulo resiliente por correlaciones. Por otro lado, se realizaron mediciones en la vía, a nivel de capa trabajada en compactación, con el deflectómetro LWD. Del referido equipo, fue posible tomar los resultados de módulos elásticos de capa, llevarlos a módulos resilientes e igualmente lanzar diseños estructurales del pavimento, siendo posible evaluar los resultados de ambas técnicas. Del procesamiento y evaluación, se encontraron valores del módulo resiliente por geotecnia, mayores a los hallados por deflectometría LWD, mostrando variación, que, en parte, refieren a las condiciones de la prueba e hipótesis teóricas intrínsecas a cada técnica, determinando reologías resultantes diferenciadas de una técnica con respecto a la otra. Analizando el tema de costos del pavimento evaluado por deflectometría LWD, resulta ser mayor al costo evaluado a partir de resultados de la geotecnia en 6.2 %. Así, el costo total/km de construcción del pavimento evaluado por deflectometría LWD, resulta en 219, 813 soles y por geotecnia, de 206,904 soles. Concretizando, la investigación identifica resultados de diseño geotécnico más económicos y de menor espesor. Sin embargo, la medición deflectométrica LWD es fundamental, dado que simula con mejor precisión el comportamiento mecanístico del pavimento, importante, además, para estos tipos de proyectos. Una evaluación que involucra un análisis más detallado de la mecánica de los pavimentos, otorgará, en el tiempo, rentabilidad al proyecto, iniciando por una mayor durabilidad prevista. En otros aspectos, otorga un nivel de rapidez en la medición de campo, suministrando datos en tiempo real sobre las condiciones de la capa estructural a ser analizada, que, para el caso de la presente investigación, se centra en el terreno de fundación. De esta manera, facilita la toma de decisiones con mayor precisión y en cualquier momento y etapa del proyecto, ayudando a aferir, corregir y acelerar el proceso, reduciendo, a su vez, los costos, frente a cualquier tipo de incidencia circunstancial que se presente. Se contribuye, como resultado final, con un diseño eficiente, de mayor representatividad mecanística, condición que conlleva a una mayor durabilidad del pavimento. Diseñado de esta manera, se genera una mayor confiabilidad, dado que el diseño incorporará las singularidades de esfuerzo-deformación muy particulares de la vía y para este tipo de proyecto específico en conservación vial. Finalmente, el diseño abordado desde la deflectometría LWD también redunda en la disminución de los costos para las etapas de conservación, mantenimiento y de rehabilitación a largo plazo.