Proyecto de un Pavimento.

Proyectar un pavimento significa determinar la combinación de materiales, espesores y posiciones de las capas constituyentes que sea más económica, de entre todas las alternativas viables que satisfagan los requisitos funcionales requeridos. Se trata de una actividad que incluye todos los pasos usuales de un proyecto de cualquier tipo de estructura, donde el producto elaborado incluye las especificaciones que serán seguidas durante la construcción, como se indica en la Figura I.2. En esta figura los tres primeros pasos del proceso fueron agrupados en un mismo bloque para mostrar que no hay una sucesión temporal directa entre ellos. A medida que van siendo concebidas las soluciones técnicamente viables se requieren nuevos datos, cuya necesidad hasta entonces era insospechada.

En el análisis económico de las alternativas se tiende a concentrar únicamente en el costo inicial (construcción de pavimento nuevo), sin embargo el ideal es adoptar un enfoque de sistema de gerencia de pavimentos (SGP) en nivel de proyecto, que consiste en buscar la minimización del costo total del ciclo de vida del pavimento, que está compuesto por la suma de los costos de construcción (costo inicial), de mantenimiento (recurrente durante el periodo de proyecto) y de restauración (al final del periodo de proyecto).

Otra recomendación importante es analizar el mayor número posible de alternativas para la sección del pavimento, considerando todos los tipos de estructura que sean capaces de satisfacer los requisitos funcionales especificados (pavimentos flexibles, semirígidos, rígidos, etc.).
 
Figura I.2. Actividades pertenecientes a un proyecto.
                Fuente: Instituto Tecnológico de Aeronáutica, Ingeniería de Pavimentos, Brasil, 2000.


Los siguientes factores deben ser tomados en cuenta, para que el proyecto sea completo y eficaz:

  • Materiales disponibles.
  • Experiencia práctica de las empresas constructoras en la ejecución de los servicios previstos.
  • Restricciones presupuestarias.
  • Restricciones operacionales y logísticas.
  • Nivel de confiabilidad: Nc = PR (Vs > PP) deseable para el proyecto. El porcentaje de área que representará la vida de servicio (Vs) mínima debe ser igual al periodo de proyecto (PP) adoptado. El valor Nc  a ser fijado depende de la importancia de la carretera ya que cuanto menor sea su valor, mayor será la frecuencia con que ocurrirán los deterioros localizados antes del final del periodo de proyecto, siendo necesaria la ejecución de trabajos de conservación mas frecuentes. Otro factor que tiene influencia en el nivel de confiabilidad (Nc) es la variación esperada de las propiedades mecánicas de los materiales de construcción.
  • Modelo deseado para la utilización del pavimento a lo largo del periodo de proyecto.
  • Tráfico previsto durante el periodo de proyecto.
  • Condiciones climáticas regionales (régimen pluviométrico y temperaturas).
  • Consideraciones o no de estrategias de pavimentación por etapas, en función de la incertidumbre sobre el tráfico futuro.
Con la aplicación del sistema de gerencia de pavimento no se pretende minimizar únicamente el costo de construcción del pavimento, si no el costo total del ciclo de vida, definido en la Figura I.3.

 
Figura I.3. Costo del ciclo de vida de un pavimento “CCV
                Fuente: Instituto Tecnológico de Aeronáutica, Ingeniería de Pavimentos, Brasil, 2000.

 
donde:
CCV                = Costo del ciclo de vida de un pavimento.
CI                    = Costo inicial de la construcción del pavimento nuevo.
CCi                 = Costo de mantenimiento por año “i”.
CR(PP)           = Costo de restauración al final del periodo de proyecto (PP).
r                      = Tasa de oportunidad del capital (% por año) = tasa interna de
                            retorno de inversión de riesgo mínimo de economía.
                                       (r = 16% - 6% = 10%) donde 6% representa la inflación.

La ventaja de este procedimiento está en poder elegir la solución más eficaz en términos económicos, y no aquella que es de menor costo de implantación. El procedimiento convencional puede llevar a serios problemas cuando llega el momento de restaurar el pavimento. El caso típico de los pavimentos semirígidos cuya restauración tiende a ser onerosa debido a la reflexión de las fisuras de la base cementada.

Un proyecto efectivamente optimizado está definido por:

Minimizar  CCV
sujeto a:
CI £ restricción presupuestaria
Vs ³ PP
Por las consideraciones realizadas el proyecto de un pavimento debe tener los siguientes componentes:

  • Dimensionamiento estructural: donde se determina la sección del pavimento para que sea capaz de resistir los efectos deteriorantes de las cargas de tráfico.
  • Especificación de los materiales de construcción: incluyendo los procesos constructivos y procedimientos para el control tecnológico de calidad.
  • Proyecto geotécnico: incluyendo la consideración eventual de problemas como el acolchonamiento de suelos arcillosos debajo el peso de los terraplenes, la estabilidad y erosionabilidad de los taludes.
  • Proyecto de drenaje: donde se determinan, dimensionan y especifican los elementos necesarios para el retiro de las aguas de infiltración.

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