Analisis cualitativo del flujo de agua de infiltracion para el control del drenaje de una estructura de pavimento flexible en la ciudad de Bogota D.C., 2009
El presente artículo describe el objetivo, metodología, interpretación y conclusiones de un análisis cualitativo y experimental para determinar la viabilidad de un sistema de drenaje que contempla la inclusión de gradaciones abiertas en la estructura de pavimento, y evaluar la mejora con respecto a la estructura de pavimentos convencional. La metodología empleada para el desarrollo de la investigación se efectuó en diferentes etapas. En la primera se obtuvieron las carpetas asfálticas en la Cra. 13A con Calle 79, en el sector del Lago de la ciudad de Bogotá D.C., luego se efectuó un recorrido por la zona cercana al lugar, con el fin de hacer un registro fotográfico de casos donde se presenta la situación de estudio, para así seleccionar un material de soporte que permitiera evidenciar el fenómeno de posible deterioro de algunos pavimentos flexibles en la ciudad desde el punto de vista del drenaje interno. Como segunda parte, se realizó la caracterización del material de base, subbase y base abierta; como tercera etapa se construyeron dos modelos experimentales; el modelo de una estructura de pavimento flexible convencional y el modelo de la estructura de pavimento flexible con adición de una base abierta que sirviera de drenaje interno; posteriormente, se finalizó con la interpretación y conclusiones de los resultados obtenidos.
El presente artículo describe el objetivo, metodología, interpretación y conclusiones de un análisis cualitativo y experimental para determinar la viabilidad de un sistema de drenaje que contempla la inclusión de gradaciones abiertas en la estructura de pavimento, y evaluar la mejora con respecto a la estructura de pavimentos convencional.
La metodología empleada para el desarrollo de la investigación se efectuó en diferentes etapas. En la primera se obtuvieron las carpetas asfálticas en la Cra. 13A con Calle 79, en el sector del Lago de la ciudad de Bogotá D.C., luego se efectuó un recorrido por la zona cercana al lugar, con el fin de hacer un registro fotográfico de casos donde se presenta la situación de estudio, para así seleccionar un material de soporte que permitiera evidenciar el fenómeno de posible deterioro de algunos pavimentos flexibles en la ciudad desde el punto de vista del drenaje interno. Como segunda parte, se realizó la caracterización del material de base, subbase y base abierta; como tercera etapa se construyeron dos modelos experimentales; el modelo de una estructura de pavimento flexible convencional y el modelo de la estructura de pavimento flexible con adición de una base abierta que sirviera de drenaje interno; posteriormente, se finalizó con la interpretación y conclusiones de los resultados obtenidos.
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Costa Costa Rica Rica<br />
Análisis Costa Rica <strong>de</strong> <strong>de</strong> ocurr<strong>en</strong>cias <strong>de</strong> <strong>de</strong> acci<strong>de</strong>ntes<br />
<strong>de</strong> Análisis <strong>de</strong> tránsito tránsito <strong>de</strong> <strong>en</strong> ocurr<strong>en</strong>cias <strong>el</strong> <strong>el</strong> cantón cantón <strong>de</strong> <strong>de</strong> Pérez acci<strong>de</strong>ntes Pérez<br />
Z<strong>el</strong>edón, <strong>de</strong> tránsito Costa Costa <strong>en</strong> <strong>el</strong> Rica cantón Rica <strong>de</strong> Pérez<br />
Z<strong>el</strong>edón, Costa Rica<br />
Colombia<br />
Estimación Colombia<br />
experim<strong>en</strong>tal <strong>de</strong> <strong>de</strong> los los<br />
coefici<strong>en</strong>tes Estimación experim<strong>en</strong>tal <strong>de</strong> <strong>de</strong> fricción fricción (k) (k) <strong>de</strong> y curvatura y los<br />
(µ) coefici<strong>en</strong>tes (µ) <strong>en</strong> <strong>en</strong> cables cables <strong>de</strong> post<strong>en</strong>sados<br />
fricción (k) y curvatura<br />
(µ) <strong>en</strong> cables post<strong>en</strong>sados<br />
Colombia<br />
Análisis Colombia<br />
<strong><strong>de</strong>l</strong> <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>flujo</strong> <strong>flujo</strong> <strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>agua</strong> <strong>agua</strong> <strong>para</strong> <strong>para</strong> <strong>el</strong> <strong>el</strong><br />
<strong>control</strong> Análisis <strong>control</strong> <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>flujo</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>agua</strong> <strong>de</strong> <strong>una</strong> <strong>una</strong> <strong>para</strong> <strong>estructura</strong><br />
<strong>el</strong><br />
<strong>de</strong> <strong>control</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>flexible</strong> <strong>flexible</strong> <strong>de</strong> <strong>una</strong> <strong>estructura</strong><br />
<strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>flexible</strong><br />
Cuba Cuba<br />
Análisis Cuba<br />
<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>la</strong> seguridad vial vial <strong>en</strong> <strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>la</strong><br />
región Análisis región c<strong>en</strong>tral <strong>de</strong> c<strong>en</strong>tral <strong>la</strong> <strong>de</strong> seguridad <strong>de</strong> Cuba Cubavial <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />
región c<strong>en</strong>tral <strong>de</strong> Cuba<br />
Brasil Brasil<br />
Características Brasil<br />
físicas físicas y químicas y <strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> Características <strong>la</strong> piedra piedra caliza caliza <strong>en</strong> físicas <strong>en</strong> polvo polvo y y químicas polvo y polvo <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong><br />
piedra <strong>la</strong> piedra <strong>en</strong> <strong>en</strong> caliza mezc<strong>la</strong>s <strong>en</strong> asfálticas polvo y polvo <strong>de</strong><br />
piedra <strong>en</strong> mezc<strong>la</strong>s asfálticas<br />
04 04<br />
04<br />
12 12<br />
12<br />
20 20<br />
20<br />
26 26<br />
26<br />
34 34<br />
34<br />
Infra<strong>estructura</strong> Vial • N º 22 • Agosto <strong>2009</strong> 3
En esta edición<br />
COSTA RICA<br />
ANÁLISIS DE OCURRENCIAS DE DIFERENTES TIPOS DE<br />
ACCIDENTES DE TRÁNSITO EN EL CANTON DE PÉREZ ZELEDÓN,<br />
COSTA RICA<br />
Ing. Javier Zamora Rojas, LanammeUCR<br />
Ing. Ros<strong>en</strong>do Pujol Mesalles, PhD, PRODUS, UCR 04<br />
COLOMBIA<br />
ESTIMACIÓN EXPERIMENTAL DE LOS COEFICIENTES DE FRICCIÓN<br />
POR DESVIACIÓN (K) Y CURVATURA (m) EN CABLES POSTENSADOS,<br />
MEDIANTE INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA.<br />
Carlos Eduardo Poveda Sa<strong>la</strong>manca<br />
Jaime Andrés Rojas López y Edgar Eduardo Muñoz Díaz<br />
Pontificia Universidad Javeriana 12<br />
COLOMBIA<br />
ANÁLISIS CUALITATIVO DEL FLUJO DE AGUA DE INFILTRACIÓN<br />
PARA EL CONTROL DEL DRENAJE DE UNA ESTRUCTURA DE<br />
PAVIMENTO FLEXIBLE EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C.<br />
Fe<strong>de</strong>rico León Castaño Martínez, Jorge Mario Herrera Betín<br />
Jose N. Gómez Sá<strong>en</strong>z y Fredy Reyes Lizcano<br />
Pontificia Universidad Javeriana 20<br />
CUBA<br />
ANÁLISIS DE LA SEGURIDAD VIAL EN LA REGIÓN CENTRAL DE<br />
CUBA<br />
MSc. R<strong>en</strong>é A. García Depestre y Dr. Domingo E. D<strong>el</strong>gado Martínez,<br />
Universidad C<strong>en</strong>tral <strong>de</strong> <strong>la</strong>s Vil<strong>la</strong>s<br />
Dr. Eduardo E. Díaz García<br />
Instituto Superior Politécnico José A. Echevarría (ISPJAE) 26<br />
BRASIL<br />
EVALUACIÓN DE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA<br />
PIEDRA CALIZA EN POLVO DE RELLENO Y POLVO DE PIEDRA EN LA<br />
FORMULACIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS<br />
Br<strong>en</strong>o Salgado Barra, Leto Momm<br />
Universida<strong>de</strong> Fe<strong>de</strong>ral <strong>de</strong> Santa Catarina 34<br />
4<br />
Comité Director<br />
Ing. Luis Guillermo Loría, M.Sc, LanammeUCR<br />
Ing. Marcos Rodríguez, M.Sc., LanammeUCR<br />
Directora Ejecutiva<br />
Ana María Arroyo, LanammeUCR<br />
ana.arroyo@ucr.ac.cr<br />
Diseño y Diagramación<br />
Mauricio Bo<strong>la</strong>ños, LanammeUCR<br />
Asesor Editorial<br />
EDITECA S.A.<br />
alhambra@racsa.co.cr<br />
Consejo Editorial<br />
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Ing. Raqu<strong>el</strong> Arrio<strong>la</strong>, LanammeUCR<br />
Ing. Fabián Elizondo, LanammeUCR<br />
Patrocinadores<br />
Esta es <strong>una</strong> publicación <strong><strong>de</strong>l</strong> Laboratorio Nacional <strong>de</strong><br />
Materiales y Mo<strong><strong>de</strong>l</strong>os Estructurales <strong>de</strong> <strong>la</strong> Universidad<br />
<strong>de</strong> Costa Rica (LanammeUCR), ubicado <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />
Ciudad <strong>de</strong> <strong>la</strong> Investigación, San Pedro <strong>de</strong> Montes <strong>de</strong><br />
Oca, San José, Costa Rica. T<strong>el</strong>.: (506) 2511-5423,<br />
Fax: (506) 2511-4440, Código Postal: 11501-2060<br />
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<strong>la</strong>namme.ucr.ac.cr. Los com<strong>en</strong>tarios <strong>de</strong> los artículos<br />
firmados son responsabilidad <strong>de</strong> sus autores. La<br />
revista Infra<strong>estructura</strong> Vial y <strong>el</strong> LanammeUCR no<br />
necesariam<strong>en</strong>te compart<strong>en</strong> los criterios expresados<br />
<strong>en</strong> <strong>el</strong>los. Esta revista está in<strong>de</strong>xada <strong>en</strong> Latin<strong>de</strong>x<br />
(www.<strong>la</strong>tin<strong>de</strong>x.<strong>una</strong>m.mx).<br />
Agosto <strong>2009</strong> • N º 22 • Infra<strong>estructura</strong> Vial
Pavim<strong>en</strong>tos <strong>flexible</strong>s<br />
Análisis <strong>cualitativo</strong> <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>flujo</strong> <strong>de</strong> <strong>agua</strong> <strong>de</strong><br />
infiltración <strong>para</strong> <strong>el</strong> <strong>control</strong> <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>una</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>flexible</strong> <strong>en</strong><br />
<strong>la</strong> <strong>ciudad</strong> <strong>de</strong> Bogotá D.C.<br />
Fecha <strong>de</strong> recepción: Febrero <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>2009</strong><br />
Fecha <strong>de</strong> aprobación: 25 <strong>de</strong> junio <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>2009</strong><br />
Resum<strong>en</strong><br />
Fe<strong>de</strong>rico León Castaño Martínez<br />
Pontificia Universidad Javeriana<br />
f.leon@javeriana.edu.co<br />
Jorge Mario Herrera Betín<br />
Pontificia Universidad Javeriana<br />
jm.herrera@javeriana.edu.co<br />
Jose N. Gómez Sá<strong>en</strong>z<br />
Pontificia Universidad Javeriana<br />
jngomez@javeriana.edu.co<br />
Fredy Reyes Lizcano<br />
Pontificia Universidad Javeriana<br />
fredy.reyes@javeriana.edu.co<br />
Introducción<br />
El pres<strong>en</strong>te artículo <strong>de</strong>scribe <strong>el</strong> objetivo, metodología, interpretación y<br />
conclusiones <strong>de</strong> un análisis <strong>cualitativo</strong> y experim<strong>en</strong>tal <strong>para</strong> <strong>de</strong>terminar<br />
<strong>la</strong> viabilidad <strong>de</strong> un sistema <strong>de</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> que contemp<strong>la</strong> <strong>la</strong> inclusión <strong>de</strong><br />
gradaciones abiertas <strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>, y evaluar <strong>la</strong> mejora<br />
con respecto a <strong>la</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s conv<strong>en</strong>cional.<br />
La metodología empleada <strong>para</strong> <strong>el</strong> <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> <strong>la</strong> investigación se efectuó<br />
<strong>en</strong> difer<strong>en</strong>tes etapas. En <strong>la</strong> primera se obtuvieron <strong>la</strong>s carpetas asfálticas<br />
<strong>en</strong> <strong>la</strong> Cra. 13A con Calle 79, <strong>en</strong> <strong>el</strong> sector <strong><strong>de</strong>l</strong> Lago <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>ciudad</strong> <strong>de</strong> Bogotá<br />
D.C., luego se efectuó un recorrido por <strong>la</strong> zona cercana al lugar, con <strong>el</strong> fin<br />
<strong>de</strong> hacer un registro fotográfico <strong>de</strong> casos don<strong>de</strong> se pres<strong>en</strong>ta <strong>la</strong> situación<br />
<strong>de</strong> estudio, <strong>para</strong> así s<strong>el</strong>eccionar un material <strong>de</strong> soporte que permitiera<br />
evi<strong>de</strong>nciar <strong>el</strong> f<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o <strong>de</strong> posible <strong>de</strong>terioro <strong>de</strong> algunos <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s <strong>flexible</strong>s<br />
<strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>ciudad</strong> <strong>de</strong>s<strong>de</strong> <strong>el</strong> punto <strong>de</strong> vista <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> interno. Como segunda<br />
parte, se realizó <strong>la</strong> caracterización <strong><strong>de</strong>l</strong> material <strong>de</strong> base, subbase y base<br />
abierta; como tercera etapa se construyeron dos mo<strong><strong>de</strong>l</strong>os experim<strong>en</strong>tales;<br />
<strong>el</strong> mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o <strong>de</strong> <strong>una</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>flexible</strong> conv<strong>en</strong>cional y <strong>el</strong> mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>flexible</strong> con adición <strong>de</strong> <strong>una</strong> base abierta que<br />
sirviera <strong>de</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> interno; posteriorm<strong>en</strong>te, se finalizó con <strong>la</strong> interpretación<br />
y conclusiones <strong>de</strong> los resultados obt<strong>en</strong>idos.<br />
Pa<strong>la</strong>bras c<strong>la</strong>ve: Pavim<strong>en</strong>to <strong>flexible</strong>, <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> vial, diseño, <strong>estructura</strong><br />
inversa.<br />
Abstract<br />
This article <strong>de</strong>scribes the objective, methodology, interpretation and<br />
conclusions of a qualitative and experim<strong>en</strong>tal analysis to <strong>de</strong>termine the<br />
viability of a drainage system that contemp<strong>la</strong>tes the inclusion of op<strong>en</strong>ed<br />
gradations in the pavem<strong>en</strong>t structure, and evaluate the improvem<strong>en</strong>t on<br />
the conv<strong>en</strong>tional structure of pavem<strong>en</strong>ts.<br />
The methodology used for the <strong>de</strong>v<strong>el</strong>opm<strong>en</strong>t of the research was conducted<br />
at differ<strong>en</strong>t stages. In the first, it was obtained the asphalt <strong>la</strong>yers of the<br />
Av. 13A with St. 79, in the sector of the Lake of the Bogotá D.C., th<strong>en</strong><br />
ma<strong>de</strong> a tour by the area near the p<strong>la</strong>ce, with the purpose to make a<br />
photographic registry of cases where the study situation appears, with<br />
the purpose of s<strong>el</strong>ecting a support material that allowed to evi<strong>de</strong>nce the<br />
ph<strong>en</strong>om<strong>en</strong>on of possible <strong>de</strong>terioration of some <strong>flexible</strong> pavem<strong>en</strong>ts in the<br />
city from the standpoint of internal drainage. As second part, it was ma<strong>de</strong><br />
the characterization of the base material, subbase and op<strong>en</strong> base; as third<br />
stage, it was built two experim<strong>en</strong>tal mo<strong><strong>de</strong>l</strong>s: the mo<strong><strong>de</strong>l</strong> of a conv<strong>en</strong>tional<br />
<strong>flexible</strong> structure of pavem<strong>en</strong>t and the mo<strong><strong>de</strong>l</strong> of <strong>flexible</strong> structure of<br />
pavem<strong>en</strong>t with addition of a op<strong>en</strong> base to serve as the internal drainage;<br />
finally, it <strong>en</strong><strong>de</strong>d with the interpretation and conclusions of the results.<br />
Key words: Asphalt pavem<strong>en</strong>t, road drainage, <strong>de</strong>sign, inverse structure.<br />
Las <strong>estructura</strong>s <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> (EP) ti<strong>en</strong><strong>en</strong> como propósito<br />
absorber y luego disipar <strong>la</strong>s cargas vehicu<strong>la</strong>res a través<br />
<strong>de</strong> ésta, <strong>de</strong> manera que no afect<strong>en</strong> <strong>el</strong> comportami<strong>en</strong>to<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> subrasante (SR). En otras pa<strong>la</strong>bras, <strong>de</strong>bido a que<br />
<strong>la</strong>s cargas vehicu<strong>la</strong>res son transitorias, no le transmit<strong>en</strong><br />
carga a <strong>la</strong> SR.<br />
Las EP están compuestas, por lo g<strong>en</strong>eral, <strong>de</strong> <strong>una</strong> capa<br />
<strong>de</strong> rodadura que pue<strong>de</strong> ser <strong>flexible</strong> o rígida, apoyada<br />
<strong>de</strong>bidam<strong>en</strong>te <strong>en</strong> capas <strong>de</strong> materiales granu<strong>la</strong>res<br />
compet<strong>en</strong>tes. Dep<strong>en</strong>di<strong>en</strong>do <strong>de</strong> <strong>la</strong> calidad y resist<strong>en</strong>cia<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> SR, los espesores totales <strong>de</strong> <strong>la</strong> EP pue<strong>de</strong>n variar,<br />
si<strong>en</strong>do éstos mayores <strong>para</strong> <strong>el</strong> caso <strong>de</strong> SR b<strong>la</strong>ndas. Los<br />
materiales granu<strong>la</strong>res colocados como parte <strong>de</strong> <strong>la</strong> EP<br />
ti<strong>en</strong><strong>en</strong> altas resist<strong>en</strong>cias bajo condiciones <strong>de</strong> compactación<br />
apropiadas y <strong>de</strong> humedad óptima, sin embargo, si se<br />
permit<strong>en</strong> saturar por <strong>de</strong>fici<strong>en</strong>cias <strong>en</strong> <strong>el</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong>, esta<br />
resist<strong>en</strong>cia se ve disminuida y por lo tanto, <strong>la</strong>s cargas<br />
vehicu<strong>la</strong>res pue<strong>de</strong>n afectar su comportami<strong>en</strong>to al igual<br />
que <strong>el</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> SR. Lo anterior es fácilm<strong>en</strong>te comprobable<br />
con los <strong>en</strong>sayos <strong>de</strong> CBRs, con los cuales se concluye que<br />
un material compactado a<strong>de</strong>cuadam<strong>en</strong>te, si se permite<br />
saturar, su valor <strong>de</strong> CBR o resist<strong>en</strong>cia se ve reducido.<br />
La influ<strong>en</strong>cia <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>agua</strong> por lo tanto, <strong>en</strong> <strong>el</strong> comportami<strong>en</strong>to<br />
<strong>de</strong> los <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s o <strong>de</strong> <strong>la</strong> EP es <strong>de</strong>finitiva, ya que pue<strong>de</strong><br />
afectar <strong>la</strong> resist<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> los materiales y por otra parte,<br />
inducir presiones hidrostáticas que pue<strong>de</strong>n g<strong>en</strong>erar<br />
sobreesfuerzos <strong>en</strong> <strong>la</strong> carpeta <strong>de</strong> rodadura al tratar <strong>de</strong><br />
levantar<strong>la</strong> y <strong>de</strong>struir<strong>la</strong>.<br />
Este último f<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o se explica por <strong>el</strong> hecho <strong>de</strong> que<br />
<strong>la</strong> permeabilidad secundaria <strong>de</strong> <strong>la</strong>s capas <strong>de</strong> rodadura,<br />
ya sean <strong>flexible</strong>s o rígidas, pue<strong>de</strong> ser más alta <strong>de</strong><br />
lo que g<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te se pi<strong>en</strong>sa, con valores <strong>en</strong>tre<br />
1 x 10 -3 y 1 x 10 -4 cm/seg, permiti<strong>en</strong>do que un bu<strong>en</strong><br />
porc<strong>en</strong>taje <strong>de</strong> <strong>la</strong>s <strong>agua</strong>s <strong>de</strong> escorr<strong>en</strong>tía al pasar <strong>el</strong><br />
tiempo <strong>de</strong> uso <strong>de</strong> un <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>, se infiltr<strong>en</strong> a través <strong>de</strong><br />
éstas e inicialm<strong>en</strong>te que<strong>de</strong>n atrapadas <strong>en</strong> <strong>la</strong> interfase<br />
<strong>en</strong>tre <strong>la</strong> carpeta y <strong>la</strong> superficie <strong>de</strong> <strong>la</strong> base, ya que esta<br />
última, por su alto grado <strong>de</strong> compactación, es semi-<br />
22<br />
Agosto <strong>2009</strong> • N º 22 • Infra<strong>estructura</strong> Vial
impermeable impidi<strong>en</strong>do <strong>el</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> rápido a través <strong>de</strong><br />
<strong>el</strong><strong>la</strong>. El <strong>agua</strong> atrapada finalm<strong>en</strong>te toma <strong>la</strong>s cargas <strong>de</strong><br />
los vehículos y <strong>la</strong>s transmite <strong>en</strong> todas <strong>la</strong>s direcciones,<br />
inclusive hacia arriba a manera <strong>de</strong> subpresión sobre <strong>la</strong><br />
base <strong>de</strong> <strong>la</strong> carpeta, tratando <strong>de</strong> levantar<strong>la</strong> y <strong>de</strong>struir<strong>la</strong>.<br />
Con base <strong>en</strong> <strong>el</strong> anterior f<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o <strong>de</strong> comportami<strong>en</strong>to,<br />
se consi<strong>de</strong>ra <strong>la</strong> conv<strong>en</strong>i<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> implem<strong>en</strong>tar un sistema<br />
<strong>de</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> con gradaciones abiertas <strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>flexible</strong>, <strong>para</strong> permitir <strong>el</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong>s <strong>agua</strong>s<br />
<strong>de</strong> infiltración.<br />
En este artículo se pres<strong>en</strong>ta <strong>el</strong> análisis <strong>de</strong> dos mo<strong><strong>de</strong>l</strong>os<br />
experim<strong>en</strong>tales, con los cuales fue posible <strong>de</strong>mostrar <strong>la</strong><br />
importancia <strong>de</strong> incluir <strong>una</strong> capa <strong>de</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
EP.<br />
Marco Teórico<br />
Pavim<strong>en</strong>tos Flexibles. 1<br />
Este tipo <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s está formado por <strong>una</strong> carpeta<br />
bituminosa apoyada g<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te sobre dos capas<br />
no rígidas, <strong>la</strong> base y <strong>la</strong> subbase. No obstante, pue<strong>de</strong><br />
prescindirse <strong>de</strong> cualquiera <strong>de</strong> estas capas <strong>de</strong>p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>do<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong>s necesida<strong>de</strong>s particu<strong>la</strong>res <strong>de</strong> cada obra.<br />
Los diseños comunes <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s no proporcionan<br />
sufici<strong>en</strong>te <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong>. 2<br />
Durante <strong>la</strong>s décadas anteriores, <strong>el</strong> <strong>en</strong>foque primario <strong>en</strong><br />
<strong>el</strong> diseño <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s se ha basado <strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>de</strong>nsidad<br />
y <strong>en</strong> <strong>la</strong> estabilidad, más que <strong>en</strong> <strong>el</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong>. Puesto que<br />
<strong>el</strong> diseño <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s está basado <strong>en</strong> los esfuerzos<br />
<strong>en</strong> <strong>la</strong> subrasante y <strong>en</strong> <strong>la</strong>s capas <strong>de</strong> soporte bajo <strong>una</strong><br />
condición saturada (pero sin <strong>la</strong> evaluación <strong>de</strong> los efectos<br />
dinámicos <strong><strong>de</strong>l</strong> impacto <strong>de</strong> <strong>la</strong>s ruedas cuando hay <strong>agua</strong> que<br />
usualm<strong>en</strong>te está atrapada <strong>en</strong> <strong>la</strong>s secciones <strong>estructura</strong>les),<br />
<strong>en</strong>tonces se ha asumido ampliam<strong>en</strong>te que <strong>el</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> no<br />
es importante. Casi todos los <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s que se han<br />
construido durante <strong>la</strong>s décadas anteriores, son sistemas<br />
<strong>de</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>de</strong>masiado l<strong>en</strong>tos, lo que hace que éstos<br />
cont<strong>en</strong>gan <strong>agua</strong> libre durante períodos importantes <strong>de</strong><br />
tiempo. Luego <strong>de</strong> que se ha <strong>de</strong>terminado <strong>el</strong> método o<br />
fórmu<strong>la</strong> <strong>de</strong> diseño haya sido utilizado por un número <strong>de</strong><br />
años y se haya logrado apreciar daños prematuros <strong>en</strong><br />
esos <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s, <strong>la</strong> solución común que se le ha dado<br />
a este problema ha sido modificar <strong>el</strong> método o <strong>la</strong> fórmu<strong>la</strong><br />
<strong>para</strong> proporcionar mayores espesores a <strong>la</strong>s capas<br />
1. MONTEJO, Alfonso. (2008) “Ing<strong>en</strong>iería <strong>de</strong> Pavim<strong>en</strong>tos” Tomo 1.<br />
Universidad Católica <strong>de</strong> Colombia, 3ª Edición. pp. 1. Colombia.<br />
2. CEDERGREN, Harry (1987) “Drainage of Highway and Airfi<strong>el</strong>d<br />
pavem<strong>en</strong>ts”. Robert E. Krieger Publishing Company. pp. 9. U.S.A.<br />
3. CEDERGREN, Harry. “Drainage of Highways”. pp 17-21.<br />
<strong>estructura</strong>les, increm<strong>en</strong>tar <strong>el</strong> porc<strong>en</strong>taje <strong>de</strong> cem<strong>en</strong>to<br />
u otros estabilizantes o hacer otras modificaciones <strong>en</strong><br />
algunos <strong>de</strong>talles, <strong>para</strong> int<strong>en</strong>tar mejorar <strong>el</strong> diseño pero sin<br />
<strong>la</strong> preocupación <strong>de</strong> mejorar <strong>el</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong>. Por consigui<strong>en</strong>te,<br />
<strong>la</strong>s bases y subbases estabilizadas y compactadas usadas<br />
comúnm<strong>en</strong>te ti<strong>en</strong><strong>en</strong> baja permeabilidad.<br />
Factores básicos. 3<br />
Los <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s ti<strong>en</strong><strong>en</strong> gran<strong>de</strong>s superficies expuestas a<br />
<strong>la</strong>s condiciones ambi<strong>en</strong>tales, lluvias y al tráfico.<br />
Cuando aum<strong>en</strong>ta <strong>el</strong> cont<strong>en</strong>ido <strong>de</strong> <strong>agua</strong> <strong>en</strong> los materiales<br />
<strong>de</strong> base y subbase, se da <strong>una</strong> disminución <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />
capacidad portante <strong>de</strong> éstos y un increm<strong>en</strong>to <strong>en</strong> <strong>la</strong> tasa<br />
<strong>de</strong> pérdida <strong>de</strong> serviciabilidad <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>. Cuando <strong>el</strong><br />
<strong>agua</strong> satura totalm<strong>en</strong>te estas capas y ll<strong>en</strong>a los vacíos y<br />
los espacios o <strong>la</strong>s aperturas <strong>en</strong> los límites <strong>en</strong>tre <strong>la</strong>s capas,<br />
<strong>la</strong>s cargas pesadas aplicadas por <strong>la</strong>s ruedas a <strong>la</strong> capa<br />
<strong>de</strong> rodadura <strong>de</strong> esos <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s, produc<strong>en</strong> impactos <strong>en</strong><br />
<strong>el</strong> <strong>agua</strong> que son com<strong>para</strong>bles a <strong>la</strong> acción <strong>de</strong> un tipo <strong>de</strong><br />
“martillo <strong>de</strong> <strong>agua</strong>”. Las presiones <strong>de</strong> los pulsos <strong>de</strong> <strong>agua</strong><br />
que se dan por <strong>la</strong> acción <strong>de</strong> <strong>la</strong>s ruedas pue<strong>de</strong>n acumu<strong>la</strong>r<br />
su efecto dañino causando, no sólo erosión y expulsión<br />
<strong>de</strong> material, sino <strong>la</strong> <strong>el</strong>iminación, por levantami<strong>en</strong>to, <strong><strong>de</strong>l</strong><br />
material asfáltico que compone <strong>la</strong>s capas estabilizadas<br />
<strong>de</strong> base y subbsase. La acción <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>agua</strong> también pue<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>sintegrar bases tratadas con cem<strong>en</strong>tos, <strong>de</strong>bilitando <strong>la</strong>s<br />
capas por <strong>el</strong> reacomodo <strong>de</strong> finos <strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>estructura</strong> interna,<br />
sobrecargando <strong>la</strong> subrasante por los nuevos espesores<br />
insufici<strong>en</strong>tes, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> otros efectos dañinos.<br />
Un vehículo que circu<strong>la</strong> sobre <strong>el</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>de</strong>sarrol<strong>la</strong><br />
presión <strong>en</strong>tre <strong>el</strong> fondo <strong>de</strong> <strong>la</strong> losa o <strong>la</strong> carpeta <strong>flexible</strong>, y<br />
<strong>la</strong> subrasante, lo que permite liberar <strong>agua</strong> (si hay <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />
subrasante) y hace que ésta fluya <strong>en</strong> <strong>una</strong> dirección <strong>en</strong><br />
<strong>la</strong> que pueda escapar. La magnitud <strong>de</strong> <strong>la</strong> presión es, por<br />
supuesto, <strong>de</strong>p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>te <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>de</strong>flexión <strong>de</strong> <strong>la</strong> carpeta o losa<br />
<strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> y <strong><strong>de</strong>l</strong> grado <strong>de</strong> confinami<strong>en</strong>to <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>agua</strong>. El<br />
<strong>agua</strong> <strong>en</strong> principio sólo escapa a través <strong>de</strong> <strong>la</strong>s juntas o <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong>s grietas exist<strong>en</strong>tes, estos sitios <strong>de</strong> liberación <strong>de</strong> presión<br />
<strong>de</strong> <strong>agua</strong>s no son sufici<strong>en</strong>tes y por lo tanto <strong>la</strong> carpeta ti<strong>en</strong><strong>de</strong><br />
a levantarse y <strong>de</strong>struirse con <strong>el</strong> paso <strong>de</strong> vehículos, como<br />
se pue<strong>de</strong> apreciar <strong>en</strong> <strong>la</strong> Fotografía 1.<br />
Juntas y grietas sin s<strong>el</strong><strong>la</strong>r <strong>de</strong> <strong>la</strong>s losas (equival<strong>en</strong>tes a<br />
capas permeables y grietas <strong>en</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s <strong>flexible</strong>s)<br />
permit<strong>en</strong> que <strong>el</strong> <strong>agua</strong> ingrese a <strong>la</strong> <strong>estructura</strong> <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong><br />
y que se acumule <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> <strong>la</strong> interfaz Capa <strong>de</strong> Rodadura<br />
(CR) y Base Granu<strong>la</strong>r (BG).<br />
La junta es <strong>de</strong>sviada mi<strong>en</strong>tras que <strong>una</strong> carga se mueve<br />
a través <strong>de</strong> <strong>la</strong> losa. El <strong>agua</strong> que está bajo <strong>la</strong> losa <strong>de</strong><br />
Infra<strong>estructura</strong> Vial • N º 22 • Agosto <strong>2009</strong> 23
Fotografía 1<br />
Estructura <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>flexible</strong> <strong>de</strong>teriorada por efectos dinámicos bajo<br />
pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> <strong>agua</strong> <strong>de</strong> infiltración<br />
<strong>de</strong> material por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> salida. La losa <strong>de</strong><br />
acercami<strong>en</strong>to se dob<strong>la</strong> hacia arriba <strong>para</strong> acomodar<br />
<strong>el</strong> material adicional, mi<strong>en</strong>tras que <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> salida se<br />
dob<strong>la</strong> hacia abajo <strong>para</strong> ll<strong>en</strong>ar <strong>el</strong> vacío. Esto causa <strong>una</strong><br />
difer<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> <strong>el</strong>evación <strong>en</strong>tre <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> acercami<strong>en</strong>to y<br />
salida (Figura 1c).<br />
Figura 1a<br />
Figura 1b<br />
Figura 1c<br />
F<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o <strong>de</strong> bombeo; carga <strong>en</strong> <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> acercami<strong>en</strong>to<br />
Losa <strong>de</strong> salida<br />
Losa <strong>de</strong> acercami<strong>en</strong>to<br />
Agua<br />
Base, Subbase y Subrasante<br />
F<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o <strong>de</strong> bombeo; carga <strong>en</strong> <strong>la</strong>s dos losas<br />
Losa <strong>de</strong> acercami<strong>en</strong>to<br />
Losa <strong>de</strong> salida<br />
Agua<br />
Base, Subbase y Subrasante<br />
F<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o <strong>de</strong> bombeo; carga <strong>en</strong> <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> salida<br />
Daño <strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>estructura</strong><br />
Losa <strong>de</strong> acercami<strong>en</strong>to<br />
Losa <strong>de</strong> salida<br />
Base, Subbase y Subrasante<br />
acercami<strong>en</strong>to es expulsada incluy<strong>en</strong>do material, y es<br />
acumu<strong>la</strong>da bajo <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> salida; este movimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong><br />
material, por <strong>la</strong> presión <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>agua</strong>, es l<strong>la</strong>mado “bombeo”<br />
(Figura 1a).<br />
Mi<strong>en</strong>tras que <strong>la</strong> carga se mueve hacia <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> salida, <strong>el</strong><br />
<strong>agua</strong> y <strong>el</strong> material que están <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> salida<br />
se bombean por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> acercami<strong>en</strong>to. Así,<br />
<strong>el</strong> material que estaba <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> acercami<strong>en</strong>to<br />
regresa a su sitio original (Figura 1b).<br />
Este proceso conduce a <strong>la</strong> acumu<strong>la</strong>ción <strong>de</strong> material<br />
por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> <strong>la</strong> losa <strong>de</strong> acercami<strong>en</strong>to y a <strong>una</strong> pérdida<br />
Al t<strong>en</strong>er <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s completam<strong>en</strong>te ll<strong>en</strong>os <strong>de</strong> <strong>agua</strong>,<br />
<strong>la</strong> flotabilidad <strong>de</strong> <strong>la</strong>s capas saturadas reduce los pesos<br />
unitarios a pesos sumergidos, por lo cual se g<strong>en</strong>era<br />
<strong>una</strong> reducción <strong>de</strong> <strong>la</strong> resist<strong>en</strong>cia <strong><strong>de</strong>l</strong> material. Según lo<br />
observado, <strong>el</strong> <strong>agua</strong> libre proporciona los medios <strong>para</strong> <strong>la</strong><br />
erosión <strong>de</strong> los materiales <strong>en</strong> <strong>la</strong>s fases <strong>en</strong>tre <strong>el</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong><br />
y <strong>la</strong>s bases (no tratadas o estabilizadas) y <strong>para</strong> <strong>la</strong><br />
expulsión <strong>de</strong> material a causa <strong><strong>de</strong>l</strong> efecto <strong>de</strong> bombeo por<br />
medio <strong>de</strong> juntas y grietas, conduci<strong>en</strong>do a <strong>la</strong> fal<strong>la</strong> total <strong>de</strong><br />
los <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s <strong>de</strong> concreto y a daños significativos <strong>en</strong><br />
<strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s asfálticos.<br />
Método <strong>de</strong> análisis<br />
El análisis experim<strong>en</strong>tal se <strong>en</strong>focó a po<strong>de</strong>r simu<strong>la</strong>r <strong>el</strong><br />
comportami<strong>en</strong>to <strong>de</strong> <strong>una</strong> EP con <strong>una</strong> carpeta <strong>flexible</strong> con<br />
cierto grado <strong>de</strong> uso, cuando es expuesta a absorber<br />
<strong>agua</strong> superficial, como es <strong>el</strong> caso común <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>agua</strong> <strong>de</strong><br />
escorr<strong>en</strong>tía.<br />
Como primera parte <strong>de</strong> <strong>la</strong> metodología, se obtuvieron <strong>la</strong>s<br />
carpetas asfálticas <strong>en</strong> <strong>la</strong> Cra 13A con calle 79, <strong>en</strong> <strong>el</strong> sector<br />
<strong><strong>de</strong>l</strong> Lago, <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>ciudad</strong> <strong>de</strong> Bogotá D.C., se tomó <strong>de</strong> zonas<br />
<strong>de</strong>terioradas, supuestam<strong>en</strong>te, por problemas (<strong>en</strong> parte)<br />
<strong>de</strong> <strong>de</strong>fici<strong>en</strong>cias <strong>de</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong>.<br />
Simultáneam<strong>en</strong>te se preparó <strong>el</strong> mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o experim<strong>en</strong>tal,<br />
<strong>el</strong> cual consistió <strong>en</strong> un recipi<strong>en</strong>te prismático <strong>de</strong><br />
0.7 m x 0.5 m x 1 m; posteriorm<strong>en</strong>te se continuó con<br />
<strong>la</strong> colocación <strong>de</strong> <strong>la</strong> subbase, base granu<strong>la</strong>r y capa <strong>de</strong><br />
rodadura con un espesor <strong>de</strong> 0.20 m, 0.20 m y 0.10 m<br />
respectivam<strong>en</strong>te. En <strong>el</strong> caso <strong><strong>de</strong>l</strong> mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o que conti<strong>en</strong>e<br />
<strong>la</strong> capa <strong>de</strong> gradación abierta, como se com<strong>en</strong>tará más<br />
a<strong><strong>de</strong>l</strong>ante, se colocó un espesor <strong>de</strong> 5 cm y se instaló<br />
tubería <strong>de</strong> ½” (SI) <strong>de</strong> diámetro <strong>en</strong> los costados <strong>para</strong><br />
evacuar <strong>el</strong> <strong>agua</strong>.<br />
Los mo<strong><strong>de</strong>l</strong>os fueron empleados <strong>para</strong> visualizar y validar<br />
<strong>la</strong> situación <strong>de</strong>s<strong>de</strong> <strong>el</strong> punto <strong>de</strong> vista <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>de</strong> un<br />
<strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>flexible</strong>, sin <strong>la</strong> inclusión <strong>de</strong> base abierta y con <strong>la</strong><br />
inclusión <strong>de</strong> ésta. La pre<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> los mo<strong><strong>de</strong>l</strong>os incluyó<br />
<strong>la</strong> realización <strong>de</strong> <strong>en</strong>sayos con <strong>el</strong> fin <strong>de</strong> caracterizar los<br />
materiales (base y subbase) y <strong>de</strong>finir los parámetros <strong>de</strong><br />
compactación, permeabilidad, <strong>de</strong>nsidad y gradación <strong><strong>de</strong>l</strong><br />
material, por lo que fue necesario hacer los sigui<strong>en</strong>tes<br />
<strong>en</strong>sayos <strong>en</strong> <strong>la</strong>boratorio: (1) Ensayo Próctor modificado,<br />
24<br />
Agosto <strong>2009</strong> • N º 22 • Infra<strong>estructura</strong> Vial
(2) Ensayo <strong>de</strong> permeabilidad, (3) Límites <strong>de</strong> Atterberg, (4)<br />
Ensayo <strong>de</strong> gradación y (5) Humedad natural.<br />
Carpeta asfáltica<br />
Fotografía 2<br />
Luego <strong>de</strong> haber establecido estos parámetros y <strong>el</strong><br />
montaje <strong><strong>de</strong>l</strong> mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o, se realizó <strong>el</strong> vertido <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>agua</strong> con<br />
azul <strong>de</strong> metil<strong>en</strong>o <strong>en</strong> <strong>el</strong> recipi<strong>en</strong>te que conti<strong>en</strong>e <strong>el</strong> mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o,<br />
con <strong>el</strong> fin <strong>de</strong> g<strong>en</strong>erar <strong>una</strong> carga hidráulica que permitió<br />
<strong>la</strong> infiltración a través <strong>de</strong> <strong>la</strong> carpeta asfáltica y con esto,<br />
se pudo ilustrar <strong>la</strong> situación p<strong>la</strong>nteada; luego <strong>de</strong> t<strong>en</strong>er<br />
<strong>el</strong> mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o experim<strong>en</strong>tal funcionando se hizo un registro<br />
fotográfico (ver fotografías 2 y 3) con <strong>el</strong> fin <strong>de</strong> estudiar<br />
<strong>de</strong>tal<strong>la</strong>dam<strong>en</strong>te <strong>el</strong> f<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o <strong>de</strong> infiltración y saturación<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> superficie, base y subbsase granu<strong>la</strong>r.<br />
Mo<strong><strong>de</strong>l</strong>os experim<strong>en</strong>tales<br />
Fu<strong>en</strong>te: Los autores<br />
En <strong>la</strong> figura 4 se pres<strong>en</strong>ta <strong>una</strong> EP conv<strong>en</strong>cional, <strong>la</strong> cual fue<br />
repres<strong>en</strong>tada con <strong>el</strong> primer mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o experim<strong>en</strong>tal.<br />
Capa <strong>de</strong> gradación abierta y tubería<br />
Fotografía 3<br />
Al agregar <strong>agua</strong> al primer mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o, se evi<strong>de</strong>nció que <strong>la</strong><br />
carpeta asfáltica usada pres<strong>en</strong>ta <strong>una</strong> permeabilidad<br />
secundaria por <strong>el</strong> uso y <strong>de</strong>terioro normal <strong>de</strong> ésta y <strong>el</strong><br />
consecu<strong>en</strong>te microfisurami<strong>en</strong>to. También se evi<strong>de</strong>nció<br />
que <strong>la</strong> infiltración <strong>de</strong> <strong>agua</strong> se <strong>de</strong>sarrol<strong>la</strong> <strong>en</strong> pocos minutos,<br />
lo cual va <strong>en</strong> contradicción con <strong>el</strong> concepto básico <strong>de</strong> que<br />
<strong>el</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> es impermeable y que no necesita un sistema<br />
<strong>de</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> interno que evacúe <strong>la</strong>s <strong>agua</strong>s <strong>de</strong> infiltración.<br />
Con base <strong>en</strong> <strong>la</strong>s int<strong>en</strong>sas investigaciones llevadas a cabo<br />
por Ce<strong>de</strong>rgr<strong>en</strong> (1987), con <strong>el</strong> tiempo <strong>una</strong> carpeta asfáltica<br />
pue<strong>de</strong> permitir <strong>la</strong> infiltración <strong>de</strong> hasta un 70% <strong>de</strong> <strong>una</strong><br />
precipitación.<br />
Fu<strong>en</strong>te: Los autores<br />
Al analizar <strong>la</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>flexible</strong> conv<strong>en</strong>cional,<br />
se pudo verificar que <strong>el</strong> <strong>agua</strong> que se infiltra queda atrapada<br />
<strong>en</strong> <strong>la</strong> interfase <strong>en</strong>tre <strong>la</strong> capa <strong>de</strong> rodadura o asfáltica y <strong>la</strong><br />
superficie <strong>de</strong> base granu<strong>la</strong>r (como se pue<strong>de</strong> apreciar <strong>en</strong><br />
<strong>la</strong> Fotografía 4, don<strong>de</strong> <strong>el</strong> <strong>agua</strong> con azul <strong>de</strong> metil<strong>en</strong>o queda<br />
atrapada <strong>en</strong> <strong>la</strong> interfase), ya que <strong>la</strong> permeabilidad <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
base granu<strong>la</strong>r bi<strong>en</strong> compactada es baja (posiblem<strong>en</strong>te<br />
inferior a 1 x 10 -4 cm/seg), y no permite <strong>el</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong><br />
rápido <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>agua</strong>, lo cual también va <strong>en</strong> contradicción<br />
con <strong>el</strong> argum<strong>en</strong>to usual <strong>de</strong> que estos materiales por ser<br />
granu<strong>la</strong>res son permeables. El <strong>agua</strong> que queda atrapada<br />
<strong>en</strong> esta interfase, posteriorm<strong>en</strong>te absorberá <strong>la</strong>s presiones<br />
transmitidas por los vehículos, y g<strong>en</strong>erará un efecto <strong>de</strong><br />
subpresión o “bombeo” sobre <strong>la</strong> carpeta, <strong>de</strong>struyéndo<strong>la</strong><br />
con <strong>el</strong> tiempo(Ver Fotografía 4).<br />
En <strong>la</strong> Figura 5 se pres<strong>en</strong>ta <strong>la</strong> EP <strong><strong>de</strong>l</strong> segundo mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o<br />
experim<strong>en</strong>tal, <strong>para</strong> ver <strong>la</strong> inci<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong> incorporar <strong>una</strong><br />
capa <strong>de</strong> gradación abierta (dr<strong>en</strong>ante). Inicialm<strong>en</strong>te, se<br />
colocó y se compactó a<strong>de</strong>cuadam<strong>en</strong>te <strong>el</strong> material <strong>de</strong> base<br />
y subbase, y se obtuvieron los resultados esperados. El<br />
Estructura <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>flexible</strong> conv<strong>en</strong>cional<br />
Fu<strong>en</strong>te:<br />
mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o <strong>de</strong> EP <strong>flexible</strong> con adición <strong>de</strong> <strong>una</strong> base abierta<br />
(como <strong>una</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong>), geotextil no tejido <strong>para</strong><br />
evitar <strong>la</strong> migración <strong>de</strong> finos <strong><strong>de</strong>l</strong> material <strong>de</strong> base hacia<br />
<strong>la</strong> base abierta y tubería <strong>de</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>para</strong> repres<strong>en</strong>tar <strong>el</strong><br />
sistema <strong>de</strong> <strong>de</strong>scarga, dr<strong>en</strong>a <strong>el</strong> <strong>agua</strong> <strong>de</strong> infiltración <strong>de</strong><br />
manera satisfactoria y prácticam<strong>en</strong>te inmediata, ya que <strong>la</strong><br />
permeabilidad (k) <strong>de</strong> este material dr<strong>en</strong>ante es alta, con<br />
valores superiores a 1 x 10 -1 cm/seg. (Ver fotografía 5)<br />
Figura 4<br />
Infra<strong>estructura</strong> Vial • N º 22 • Agosto <strong>2009</strong> 25
Fotografía 4 Mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o experim<strong>en</strong>tal 1<br />
Es un método <strong>de</strong> diseño que permite reducir costos,<br />
ya que permite ampliar <strong>la</strong> vida útil <strong>de</strong> <strong>una</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>.<br />
Al com<strong>para</strong>r <strong>la</strong> Estructura <strong>de</strong> Pavim<strong>en</strong>to Flexible<br />
conv<strong>en</strong>cional con <strong>la</strong> Estructura <strong>de</strong> Pavim<strong>en</strong>to Flexible<br />
con adición <strong>de</strong> <strong>una</strong> Base Abierta, se evi<strong>de</strong>ncia que es un<br />
proceso cuyo <strong>de</strong>sarrollo y efici<strong>en</strong>cia es gradual, y durante<br />
los primeros años los efectos pue<strong>de</strong>n pasar inadvertidos.<br />
Se previ<strong>en</strong>e <strong>la</strong> infiltración <strong>de</strong> <strong>agua</strong> hacia <strong>la</strong> base <strong>de</strong>s<strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
carpeta asfáltica, más no se está previni<strong>en</strong>do <strong>la</strong> infiltración<br />
<strong>de</strong> <strong>agua</strong> hacia <strong>la</strong> subbase <strong>de</strong>s<strong>de</strong> <strong>la</strong> subrasante, cuando se<br />
ti<strong>en</strong><strong>en</strong> niv<strong>el</strong>es freáticos altos. Para lo cual se recomi<strong>en</strong>da<br />
implem<strong>en</strong>tar sistemas adicionales y conv<strong>en</strong>cionales que<br />
permitan <strong>control</strong>ar esta <strong>agua</strong>, como sistemas <strong>de</strong> filtro<br />
semiprofundos <strong>la</strong>terales.<br />
Figura 5<br />
Fu<strong>en</strong>te: Los autores<br />
EP <strong>flexible</strong> con adición <strong>de</strong> <strong>una</strong> base abierta<br />
Tubería<br />
2.5 cm<br />
100 cm<br />
Carpeta asfáltica 10 cm<br />
Capa <strong>de</strong><br />
Gradación Abierta = 5 cm<br />
BG = 20 cm<br />
SBG = 20 cm<br />
Conclusiones y Recom<strong>en</strong>daciones<br />
Al analizar cualitativam<strong>en</strong>te <strong>el</strong> comportami<strong>en</strong>to <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>flujo</strong> <strong><strong>de</strong>l</strong><br />
<strong>agua</strong> <strong>de</strong> infiltración a través <strong><strong>de</strong>l</strong> primer mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o y com<strong>para</strong>r<br />
los resultados con aqu<strong>el</strong>los obt<strong>en</strong>idos mediante <strong>el</strong> análisis<br />
<strong>cualitativo</strong> a partir <strong><strong>de</strong>l</strong> segundo mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o, se evi<strong>de</strong>ncia <strong>la</strong><br />
necesidad <strong>de</strong> dr<strong>en</strong>ar <strong>la</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>, a causa<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong>s filtraciones <strong>de</strong> <strong>agua</strong>s <strong>de</strong> escorr<strong>en</strong>tía que pue<strong>de</strong>n<br />
ocurrir a través <strong>de</strong> <strong>la</strong>s capas <strong>de</strong> rodadura o asfálticas; esto<br />
con <strong>el</strong> fin <strong>de</strong> po<strong>de</strong>r evitar que con <strong>el</strong> tiempo estas capas<br />
<strong>de</strong> rodadura se <strong>de</strong>terior<strong>en</strong>.<br />
Fu<strong>en</strong>te:<br />
Los materiales con gradaciones abiertas correspon<strong>de</strong>n a<br />
materiales con granulometrías uniformes, con tamaños<br />
que pue<strong>de</strong>n variar <strong>en</strong>tre 2” y ½” (unida<strong>de</strong>s SI).<br />
Según <strong>la</strong>s <strong>de</strong>finiciones <strong>de</strong> <strong>la</strong>s condiciones <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s (AASHTO, 1993), <strong>la</strong>s cuales ti<strong>en</strong><strong>en</strong> <strong>en</strong> cu<strong>en</strong>ta<br />
<strong>el</strong> tiempo requerido <strong>para</strong> que <strong>el</strong> 50% <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>agua</strong> libre sea<br />
dr<strong>en</strong>ada <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>estructura</strong>, con los resultados obt<strong>en</strong>idos<br />
<strong>en</strong> <strong>el</strong> mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o experim<strong>en</strong>tal 2 se ti<strong>en</strong>e que <strong>el</strong> método<br />
analizado <strong>para</strong> <strong>el</strong> <strong>control</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong>s <strong>agua</strong>s <strong>de</strong> infiltración <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong>s <strong>estructura</strong>s <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> <strong>flexible</strong> e implem<strong>en</strong>tado<br />
ya por otros (Ce<strong>de</strong>rgr<strong>en</strong>, 1987), ti<strong>en</strong>e <strong>una</strong> calidad <strong>de</strong><br />
<strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> exc<strong>el</strong><strong>en</strong>te, con lo cual se <strong>control</strong>a efici<strong>en</strong>tem<strong>en</strong>te<br />
<strong>el</strong> f<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o <strong><strong>de</strong>l</strong> bombeo y g<strong>en</strong>eración <strong>de</strong> subpresión<br />
hidrostática, y por lo tanto se evitaría <strong>la</strong> <strong>de</strong>strucción o<br />
<strong>de</strong>terioro prematuro <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>.<br />
Resultados <strong>en</strong>contrados<br />
La Estructura <strong>de</strong> Pavim<strong>en</strong>to <strong>flexible</strong> con adición <strong>de</strong> <strong>una</strong><br />
base abierta es un método efici<strong>en</strong>te <strong>para</strong> <strong>el</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>agua</strong>s <strong>de</strong> infiltración, <strong>el</strong> cual pue<strong>de</strong> ser ext<strong>en</strong>dido a <strong>la</strong>s<br />
<strong>estructura</strong>s <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> rígido.<br />
No se <strong>de</strong>be asumir <strong>en</strong> primera instancia, que <strong>la</strong>s causas<br />
<strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>de</strong>terioro <strong>de</strong> <strong>la</strong>s capas <strong>de</strong> rodadura son <strong>de</strong>bidas a<br />
ma<strong>la</strong>s calida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>s o diseños <strong>de</strong>fici<strong>en</strong>tes<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong>s <strong>estructura</strong>s <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>, cuando <strong>la</strong> causa posible<br />
más real es <strong>el</strong> <strong>de</strong>fici<strong>en</strong>te <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> interno <strong>de</strong> éstas y <strong>la</strong><br />
acumu<strong>la</strong>ción <strong>de</strong> <strong>agua</strong> <strong>en</strong> <strong>la</strong> interfase <strong>de</strong> <strong>la</strong> carpeta con <strong>la</strong><br />
superficie <strong>de</strong> <strong>la</strong> base que, con <strong>el</strong> paso <strong>de</strong> los vehículos,<br />
g<strong>en</strong>era subpresiones o “bombeo” que pue<strong>de</strong>n <strong>de</strong>struir<br />
temporalm<strong>en</strong>te <strong>el</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>.<br />
Dr<strong>en</strong>ar efici<strong>en</strong>te y rápidam<strong>en</strong>te <strong>el</strong> <strong>agua</strong> superficial es <strong>de</strong><br />
suma importancia <strong>en</strong> <strong>una</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>, ya que<br />
evita <strong>el</strong> hidrop<strong>la</strong>neo, haci<strong>en</strong>do más segura <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>ción<br />
<strong>de</strong> los vehículos. También se evita <strong>la</strong> erosión que g<strong>en</strong>era<br />
<strong>el</strong> <strong>flujo</strong> <strong>de</strong> <strong>agua</strong> <strong>en</strong> <strong>la</strong> capa <strong>de</strong> rodadura <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> y <strong>en</strong><br />
los talu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> <strong>la</strong> sección vial, a<strong>de</strong>más evita que <strong>el</strong> <strong>agua</strong> se<br />
infiltre a través <strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> y que ataque químicam<strong>en</strong>te<br />
los materiales constitutivos <strong>de</strong> <strong>la</strong> capa <strong>de</strong> rodadura.<br />
Estudios han <strong>de</strong>mostrado <strong>en</strong> <strong>el</strong> pasado, que hasta un 70%<br />
<strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>agua</strong> <strong>de</strong> escorr<strong>en</strong>tía se pue<strong>de</strong> infiltrar a través <strong>de</strong> <strong>una</strong><br />
carpeta asfáltica que t<strong>en</strong>ga un uso y <strong>de</strong>terioro normal.<br />
El <strong>agua</strong> que p<strong>en</strong>etra <strong>el</strong> interior <strong>de</strong> un <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> afecta<br />
directam<strong>en</strong>te su capacidad <strong>estructura</strong>l, <strong>de</strong>bido a que<br />
26<br />
Agosto <strong>2009</strong> • N º 22 • Infra<strong>estructura</strong> Vial
cuando <strong>el</strong> <strong>agua</strong> está pres<strong>en</strong>te <strong>en</strong> <strong>la</strong> base o subbase <strong><strong>de</strong>l</strong><br />
<strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>, impi<strong>de</strong> que éstas absorban <strong>la</strong> totalidad <strong>de</strong><br />
Mo<strong><strong>de</strong>l</strong>o Experim<strong>en</strong>tal 2<br />
Fotografía 5<br />
los esfuerzos que les correspon<strong>de</strong>n, transmiti<strong>en</strong>do por<br />
hidropresión a <strong>la</strong> subrasante, solicitaciones mayores a<br />
<strong>la</strong>s esperadas. Por esta razón es evi<strong>de</strong>nte <strong>la</strong> necesidad<br />
<strong><strong>de</strong>l</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> <strong>de</strong> esta <strong>agua</strong>; <strong>de</strong> otra forma también se<br />
pue<strong>de</strong> g<strong>en</strong>erar <strong>el</strong> f<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o <strong>de</strong> bañera, <strong>en</strong> <strong>el</strong> cual toda <strong>el</strong><br />
<strong>agua</strong> queda atrapada <strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong> si <strong>el</strong><br />
material <strong><strong>de</strong>l</strong> subsu<strong>el</strong>o y subrasante es impermeable. En<br />
estos casos, <strong>la</strong>s cargas transmitidas por los vehículos no<br />
son disipadas a través <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>estructura</strong> <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong>, sino<br />
que por <strong>el</strong> contrario, llegan <strong>en</strong> su totalidad a <strong>la</strong> subrasante,<br />
sobrecargándo<strong>la</strong><br />
y g<strong>en</strong>erando as<strong>en</strong>tami<strong>en</strong>tos o<br />
hundimi<strong>en</strong>tos que se reflejarán posteriorim<strong>en</strong>te <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />
superficie.<br />
Fu<strong>en</strong>te: Los autores<br />
La inclusión <strong>de</strong> gradaciones abiertas <strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>estructura</strong><br />
EP <strong>en</strong>terrada o <strong>en</strong> cajón<br />
<strong>de</strong>be hacerse con especial cuidado durante <strong>el</strong> proceso <strong>de</strong><br />
construcción, ya que se <strong>de</strong>be evitar que los agregados<br />
Carpeta asfáltica<br />
gruesos se ll<strong>en</strong><strong>en</strong> con finos o fango; <strong>de</strong> lo contrario <strong>la</strong> EP<br />
va a carecer <strong>de</strong> un <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> efectivo, t<strong>en</strong>i<strong>en</strong>do los mismos<br />
Base Abierta 5-10 cm<br />
problemas <strong>de</strong> <strong>una</strong> <strong>estructura</strong> conv<strong>en</strong>cional <strong>de</strong> <strong>pavim<strong>en</strong>to</strong><br />
Base<br />
<strong>flexible</strong> que no contemp<strong>la</strong> <strong>la</strong>s gradaciones abiertas.<br />
Subbase<br />
Filtro Dr<strong>en</strong> Lateral<br />
Figura 6<br />
En <strong>el</strong> caso <strong>de</strong> <strong>una</strong> EP <strong>en</strong>terrada o <strong>en</strong> cajón, <strong>la</strong> base<br />
abierta queda confinada y no hay necesidad <strong>de</strong> estabilizar<br />
<strong>el</strong> material por <strong>la</strong> condición geométrica resultante, sin<br />
Fu<strong>en</strong>te:<br />
Subrasante<br />
embargo, es necesario disponer <strong>de</strong> un sistema <strong>de</strong> filtrodr<strong>en</strong><br />
conv<strong>en</strong>cional <strong>para</strong> evacuar efici<strong>en</strong>tem<strong>en</strong>te <strong>la</strong>s <strong>agua</strong>s<br />
EP <strong>en</strong> terraplén<br />
<strong>de</strong> infiltración (Figura 6).<br />
Por <strong>el</strong> contrario, <strong>en</strong> <strong>una</strong> EP <strong>en</strong> terraplén es conv<strong>en</strong>i<strong>en</strong>te<br />
adicionar <strong>en</strong>tre <strong>el</strong> 2 % y <strong>el</strong> 3 % <strong>de</strong> asfalto al material <strong>de</strong><br />
gradacion abierta <strong>para</strong> darle estabilidad a <strong>la</strong> <strong>estructura</strong>,<br />
Carpeta asfáltica<br />
Base<br />
Subbase<br />
Base Abierta<br />
5-10 cm<br />
2% - 3% <strong>de</strong> Asfalto<br />
como se aprecia <strong>en</strong> <strong>la</strong> Figura 7.<br />
Subrasante<br />
Figura 7<br />
Finalm<strong>en</strong>te, esta investigación se <strong>en</strong>focó <strong>en</strong> analizar<br />
cualitativam<strong>en</strong>te <strong>el</strong> <strong>flujo</strong> <strong>de</strong> <strong>agua</strong> <strong>de</strong> infiltración a través<br />
<strong>de</strong> <strong>una</strong> EP <strong>flexible</strong>; <strong>de</strong>jando un prece<strong>de</strong>nte <strong>de</strong> <strong>la</strong> situación<br />
actual <strong>de</strong> los sistemas <strong>de</strong> <strong>dr<strong>en</strong>aje</strong> empleados <strong>para</strong> <strong>la</strong><br />
construcción <strong>de</strong> vías construidas <strong>en</strong> concreto asfáltico<br />
<strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>ciudad</strong> <strong>de</strong> Bogotá D.C. y proponer un método<br />
que permita <strong>el</strong> <strong>control</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong>s <strong>agua</strong>s <strong>de</strong> infiltración <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong>s EP <strong>de</strong>s<strong>de</strong> <strong>el</strong> punto <strong>de</strong> vista geotécnico, más aún, es<br />
importante hacer un análisis <strong>de</strong> <strong>la</strong>s cargas transmitidas<br />
por <strong>la</strong>s l<strong>la</strong>ntas <strong>de</strong> los vehículos, <strong>el</strong> cual no fue incluido <strong>en</strong><br />
este trabajo <strong>de</strong>bido al alcance <strong><strong>de</strong>l</strong> mismo.<br />
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Infra<strong>estructura</strong> Vial • N º 22 • Agosto <strong>2009</strong> 27