Toma de densidades de base compactada en la Costanera de Piura. Fuente Pacasmayo.

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Ingeniería Civil • Ed. septiembre, 2021

BASES ESTABILIZADAS EN CONDICIONES ESPECIALES: COSTANERA

Como parte de la política de la empresa de apoyar a nuestros clientes y brindarles toda la colaboración posible, desde el diseño hasta la construcción de las obras, se nos presentó la oportunidad de apoyar a uno de nuestros mejores clientes en la revisión del Expediente técnico que habían elaborado para cumplir con un contrato por niveles de servicio sobre un tramo de la vía PI-101, también conocida como La Costanera, en el tramo comprendido entre las poblaciones de Talara y Colán, en la región de Piura, al Norte del Perú.

La ejecución de una obra importante o la prestación de un servicio público, es el resultado de un proceso, generalmente largo y costoso. Estos compromisos cobran relevancia cuando forman parte de contratos que contemplan, adicionalmente, la responsabilidad del mantenimiento durante los primeros años de funcionamiento y éstos atraviesan zonas que en el pasado han sido seriamente afectadas por fenómenos climatológicos como El Niño Costero. Para asegurarse que la obra será durable, es necesario actuar en cada una de sus etapas: diseño, construcción y aseguramiento de la calidad.

DISEÑO

Cumpliendo con esa premisa, se quiso proponer una solución que incluyera una base estabilizada con cemento de manera de que la vía resistiera embates del clima como el sucedido en el año 2017 cuando El Niño Costero impactó el norte del Perú ocasionando daños importantes a este tramo de carretera.

Lo primordial en el concepto de este diseño fue preparar una estructura que maneje todos los esfuerzos del pavimento de manera que se minimicen los espesores de la capa de rodadura asfáltica y a la vez se aleje del umbral de fatiga.

Con este fin en mente, se revisó el menú de opciones de cálculo estructural ampliamente aceptado en el país. Así se pensó, entre Morin Todor, NAASRA, el acostumbrado AASHTO ’93, entre otros. El Método AASHTO ’93, quizás el más ampliamente aceptado de todos y probablemente el que menos observaciones recibe, siempre resulta la primera opción. AASHTO ’93 hace uso de su filosofía, relaciona de manera empírica los espesores de las capas del pavimento con el tráfico actuante y caracteriza los materiales a través del coeficiente estructural. Este coeficiente estructural es un valor que se deriva de múltiples observaciones realizadas en el conocido experimento de Illinois. Su valor viene a dar sentido a la compleja ecuación de diseño de pavimentos flexibles y en la mayoría de los casos, ese valor es tomado de ábacos que relacionan la resistencia a la Compresión No-Confinada a los 7 días de curado para las mezclas de materiales que se utilizaron en el experimento mencionado. Sin embargo y a criterio del autor, el nombre y el prestigio de AASHTO ha privado y ha resultado que a estos valores empíricos se les han abierto más puertas de las que les corresponde, porque pocas veces se ha analizado el contexto real en el cuál se dedujo su valor. De esta manera podemos observar que los ábacos de AASHTO sugieren un valores de coeficiente estructural para las bases estabilizadas con cemento, más bajos que para las estabilizadas con asfalto, pasando por alto el hecho de que los valores que se obtienen del ábaco correspondiente exigen estabilidades Marshall muy altas, las cuales no se pueden alcanzar sino con materiales de muy buena calidad mientras que para las compresiones no confinadas de las estabilizadas con cemento, se consideran materiales marginales que, para la época del experimento de Illinois, no podían estabilizarse con asfalto.

Fuente: Informe de Pavimentos del Consorcio Vial Piura IV.

El sentido de este artículo no es crear polémica ni indagar sobre temas subjetivos, sino más bien exponer al lector, ¿Qué hemos aprendido?

En ese sentido, un diseño estructural convencional con el uso de la metodología AASHTO-93 acarrea muchas desventajas y por lo tanto se decidió hacer un diseño por modelación elástica multicapa de pavimentos flexibles, siguiendo así las recomendaciones de AASHTO. Mediante el uso de ésta metodología, fácilmente podemos evitar valores empíricos y basar nuestro cálculo en valores más científicos, que sean fácilmente medibles y que se puedan interpretar con facilidad.

El diseño por modelación consiste en simular el efecto del tráfico sobre el pavimento evaluando la disipación de los esfuerzos verticales en el eje de aplicación de la carga y la fatiga de las capas cementadas medida en función de los esfuerzos horizontales en las interfaces.

De esta manera, el método pide se le cargue una estructura caracterizada por los espesores de cada una de las capas y por el módulo de elasticidad estático del material que las constituye. Esta estructura es sometida a una simulación matemática que acumula los daños debidos a las cargas cíclicas que produce el paso de un eje equivalente. Cuando este daño acumulado excede la resistencia última de la fundación y esta falla porque se supera la capacidad del suelo de recuperarse de los ciclos de carga y descarga (módulo resiliente), y a su vez, se superan los esfuerzos horizontales máximos de tracción de la capa de rodadura, el método simplemente nos arroja el valor del tráfico que esa estructura resiste y de esa manera podemos comparar ese valor de tráfico con el tráfico que se ha medido, pudiendo deducir fácilmente si la estructura resistirá el tráfico que circulará por el pavimento durante todo el ciclo de vida estimado.

Distribución de los ESFUERZOS en pavimentos por efectos de la carga «P». Fuente: Elaboración propia.

Para este método se seleccionó el programa WinDepav 2.6 (Vásquez Varela 2018) que resulta ser una interfaz muy sencilla y amigable del prestigioso programa ELSYM 5 de la FHWA. Utilizamos la última versión elaborada por el Ing. Luis Ricardo Vásquez Varela de la Universidad del Cauca en Colombia, quién lo puso a la orden del público como software libre. (https://sites.google.com/site/windepav).

Finalmente, el diseño se construyó utilizando dos métodos constructivos que se aplicaron según las condiciones del tramo. Así, en el primer tramo se hizo un reciclado del pavimento existente, incluyendo la capa de rodadura de Asfalto, con recicladora y en los tramos finales, se estabilizó material de la cantera Portachuelo con la ayuda de una planta de suelos y equipos de colocación de asfalto.

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Cementos Pacasmayo

Pacasmayo es la compañía de cemento más grande del norte del Perú. La compañía tiene 3 plantas de cemento en Piura, Pacasmayo y otra en Rioja con una capacidad anual total de 4.9 millones de toneladas de cemento.

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