Diseño de
infraestructura vial con pavimento flexible para mejora de transitabilidad
de la avenida Industrial, Lurín, Lima
Design
of road infrastructure with flexible pavement to improve the traffic of Avenida
Industrial, Lurín, Lima
Sleyther Arturo De La Cruz Vega [1], Guirlo Alejandro Paredes Cahuana [2]
Recibido: Noviembre
2021 Aceptado:
Noviembre 2021
Resumen.- El objetivo de la investigación es determinar el
diseño de pavimento flexible para la mejora de la transitabilidad
vehicular. La metodología es de tipo aplicada, diseño no experimental y de
enfoque cuantitativo. El universo poblacional está conformado por toda la
avenida Industrial del distrito de Lurín. La muestra correspondiente a 2
kilómetros y el muestreo es no probabilístico. Los resultados del estudio
muestran que la estructura del pavimento es 7.5 cm de carpeta asfáltica, 20 cm
de base y 15cm de subbase. Las conclusiones indican que el diseño del pavimento
flexible servirá para mejorar la transitabilidad
vehicular de la avenida Industrial, Lurín, Lima. Según estudio de capacidad de
carga realizado en 6 calicatas dio un promedio de CBR 32.50. El estudio
vehicular realizado durante 7 días para el diseño de pavimento flexible nos dio
un ESAL de 1.22 E+07 realizado para un periodo de 20 años. Esta investigación
presenta un diseño acorde con la cantidad de vehículos que se desplazan por
dicho lugar, debido a que el conteo vehicular se realizó de manera minuciosa
utilizando los periodos establecidos en el reglamento del MTC.
Palabras clave: pavimento, asfalto, transitabilidad,
estudio, vehículo.
Summary.- The objective of the
research is to determine the flexible pavement design for the improvement of
vehicular traffic. The methodology is of an applied type, non-experimental
design and a quantitative approach. The population universe is made up of the
entire Industrial Avenue of the Lurín district. The
sample corresponding to 2 kilometers and the sampling is non-probabilistic. The
results of the study show that the pavement structure is 7.5 cm of asphalt
layer, 20 cm of base and 15 cm of subbase. The conclusions indicate that the
design of the flexible pavement will serve to improve the vehicular traffic of
Avenida Industrial, Lurín, Lima. According to a load
capacity study carried out in 6 pits, it gave an average of CBR 32.50. The
vehicular study carried out during 7 days for the flexible pavement design gave
us an ESAL of 1.22 E + 07 carried out for a period of 20 years. This
investigation presents a design in accordance with the number of vehicles that
move through said place, because the vehicle count was carried out in a
meticulous way using the periods established in the MTC regulations.
Keywords: pavement, asphalt,
walkability, study, vehicle.
1. Introducción. - A nivel mundial la
infraestructura vial es muy importante por ser el eje principal de la economía
y desarrollo de un país, además de conectar las áreas de producción con las de
consumo, es allí donde radica la importancia de que estas se encuentren en buen
estado y se reduzcan los grandes costos de transporte por mala infraestructura
vial. [1].
Las vías en el Perú
todavía se encuentran en desarrollo debido a la falta de una adecuada gestión
de procesos y planificación, sumando a esto la falta de inversión privada y el
déficit en la infraestructura vial, generando restricciones para el desarrollo
de la economía peruana [2].
En el distrito de
Lurín específicamente en las zonas rurales y urbanas hay un gran déficit vial,
a estas restricciones se suma la geografía de los terrenos el cual es muy
agresiva, provocando la desarticulación de la ciudas
[3].
El desarrollo
económico de ciertos sectores industriales hace de gran importancia la conexión
vial, ubicándose el nuevo motor industrial del país en Lurín. Pese al gran
potencial económico de los últimos años, actualmente nuestra capital solo
cuenta con 2,700 Ha destinadas a dicho sector. [4].
Un tramo de la
avenida Industrial actualmente no se encuentra pavimentada, siendo esta la vía
principal para grandes empresas y al no estar al 100% operativa afecta
directamente al desarrollo económico del sector industrial, dificultando el
desplazamiento de los pobladores y de los vehículos [5].
Según la explicación
de la problemática se plantea el siguiente problema general ¿Cómo el diseño de
pavimento flexible mejora la transitabilidad de la
Avenida Industrial, distrito de Lurín, Lima?
La justificación
económica está enfocada en el desarrollo monetario de la zona en estudio,
debido a la gran cantidad de industrias ubicadas en el sector A, contribuyendo
al pago de impuestos prediales y generando fuentes de trabajo para la
población. Actualmente el sector industrial se está reactivando luego de pasar
por un periodo de inestabilidad económica a causas del COVID-19 consolidando a
Lurín en el foco de desarrollo de lima. [6].
La justificación
ambiental está enfocada en la reducción del polvo generado y daños a la salud
de las poblaciones aledañas de la zona de estudio.
La justificación
metodológica permitirá mejorar los procedimientos del diseño basado en la
metodología AASHTO y el análisis vehicular. La justificación por conveniencia
esta enfocado por el beneficio a las empresas industriales colindantes con la
avenida Industrial que están en vía de desarrollo, debido a la necesidad de
nuevas vías por la cual se puedan trasladar los vehículos y sus productos [7].
El objetivo general de
acuerdo con la problemática y las justificaciones del presente trabajo
desarrollado es determinar el diseño de pavimento flexible para la mejora de la
transitabilidad vehicular de la avenida Industrial,
Lurín, Lima.
2. Marco
teórico. - Los pavimentos están conformados por varias capas
como la carpeta asfáltica, la base y la subbase que descansan sobre la subrasante
o terreno natural, toda esta estructura trasmite su carga y distribuye sus
esfuerzos al terreno de fundación originados por los vehículos [8].
El
pavimento flexible que está estructurado por la capa de rodadura de material
aglomerante, agregados, aditivos y capas granulares como la base y subbase.
[9].
La
metodología de diseño tiene parámetros establecidos como el cálculo de ESAL de
diseño, el Módulo de Resiliencia, las condiciones climáticas y de drenaje.
Las
fallas del pavimento son el exagerado incremento de la carga vehicular, mal
proceso constructivo, falta de mantenimiento, factores climáticos, proyecto
deficiente, fallas superficiales, fallas estructurales [10].
Algunos
factores importantes para tener en cuenta al momento de diseñar la estructura
del pavimento es la subrasante y el nivel en que se encuentra, ya que debe de
estar por encima del nivel de la napa freática con un mínimo de 0.60 m [11].
El
tránsito se calcula mediante mediciones diarias se recomienda por 7 días ya que
los vehículos que circulan en la vía son de diferentes características,
verificar la cantidad de ejes equivalentes de 8.2t a 13t que circulan en el
carril [12].
El
módulo de resiliente muestra los parámetros utilizados y los esfuerzos que
representan las cargas repetidas proporcionadas al suelo [13]. Una vez construido el pavimento con el paso
del tiempo se presenta algunos problemas o fallas las cuales ya se han
estudiado a profundidad y sirve como base para las soluciones más idóneas a los
problemas que se presentan a futuro [14].
Las
metodologías de diseño de pavimento flexible son el método empírico, que está
basado en el análisis mecanístico de cada capa del
paquete estructural diseñado, el método de diseño analítico en el que cada capa
del paquete estructural está sujeto a deformaciones y programas de elementos
finitos para el diseño de pavimentos. [15].
El
método AASHTO 1993 se aplica tanto para diseños de pavimentos flexibles y
rígidos, utilizando un modelo de ecuación definido, que permite obtener los
números estructurales que se emplean en la determinación de los espesores.
[16].
3. Metodología. – La investigación es de tipo
aplicada, porque busca adquirir nuevos conocimientos mediante la aplicación de
teorías y a la vez mejora situaciones de la vida cotidiana [17].
El diseño de investigación es no
experimental transeccional descriptiva porque describe y analiza los diversos
componentes sin alterar la variable [18].
Según el análisis realizado es
una investigación cuantitativa con criterios a utilizar como la recolección de datos durante la
ejecución del diseño de la estructura del pavimento [19].
Su universo poblacional está
conformado por toda la avenida industrial del distrito de Lurín, Lima.
Para la investigación tiene como
muestra cierto sector de la avenida industrial, comprendido entre las avenidas
Gasoducto y la avenida Sumapacha, correspondientes a 2 kilómetros. [20].
4. Resultados. - Se propone un diseño para el paquete
estructural el cual ayudará al confort y transitabilidad
de los vehículos que pasen por la avenida Industrial, Lurín, Lima y está
estructurado por 7.5cm de carpeta asfáltica, 20cm capa de base y 15cm de
subbase.
|
Características del pavimento |
|
|
Carpeta |
3.0 |
|
Base (cm) |
20.0 |
|
Sub Base |
15.0 |
Tabla I. Características del pavimento flexible.
|
|
|
Figura I. Diseño
estructural del pavimento. |
Según estudio de (CBR) realizado
a la avenida Industrial, Lurín, Lima se realizaron 6 calicatas teniendo un
promedio de CBR 32.50. La menor capacidad de carga del suelo encontrada en el
estudio corresponde a las calicatas C-04, C-06 no obstante el resultado es
considerado según su categoría como muy bueno.
|
Calicata |
Progresiva |
Profundidad |
SUCS |
%CBR |
CBR PROM |
MR |
|
C-01 |
00+100.00 |
1.30-1.50 |
SP-SM |
38.00 |
32.5 |
23,713.53 |
|
C-02 |
00+500.00 |
SP-SM |
35.00 |
|||
|
C-03 |
00+850.00 |
SP |
38.00 |
|||
|
C-04 |
00+200.00 |
SP-SM |
21.00 |
|||
|
C-05 |
00+550.00 |
SP-SM |
42.00 |
|||
|
C-06 |
00+900.00 |
SP |
21.00 |
Tabla II. Características del suelo para determinación de
MR.
El estudio vehicular realizado
durante 7 días, nos permitió clasificar cada tipo de vehículo y obtener un ESAL
de 1.22 E+07. El diseño está proyectado para 20 años.
|
Días del año |
365 |
|
Factor direccional |
0.50 |
|
Factor de carril |
0.80 |
|
Tasa anual de crecimiento de transito |
3.00 |
|
Número de años de periodo de diseño |
20.00 |
|
ESAL |
1.22E+07 |
Tabla III. Determinación del ESAL.
5. Discusiones. - Se propone un diseño del pavimento flexible el cual
servirá para mejorar la transitabilidad vehicular
concordando con Montealegre y Betancourt
Según
estudio de capacidad de carga (CBR) realizado
se obtuvo un promedio de CBR 32.50, la menor capacidad de carga del
suelo encontrada en el estudio corresponde a las calicatas C-05, C-06 no
obstante el resultado es considerado según su categoría como muy bueno,
concordando con Sánchez
6. Conclusiones. - Se propone un diseño del pavimento flexible, el cual
servirá para mejorar la transitabilidad vehicular de
la avenida Industrial, Lurín, Lima y está estructurado por 7.5 cm de carpeta
asfáltica, 20 cm de base y 15cm de subbase.
Según estudio de capacidad de carga (CBR)
realizado a la avenida Industrial, Lurín, Lima se realizaron 6 calicatas
teniendo un promedio de CBR 32.50. El estudio vehicular realizado durante 7
días, para el diseño de pavimento flexible nos dio un ESAL de 1.22 E+07
realizado para un periodo de 20 años. Para el cálculo del diseño de pavimento
flexible se ha utilizado el método Aashto 93 el cual mediante su ecuación de
diseño nos permite calcular el número estructural.
7. Recomendaciones. - Los materiales para el asfalto, la base, subbase deberán
cumplir las especificaciones técnicas establecidas por el MTC.
Para la preparación de la subrasante
se tiene que eliminar toda materia orgánica.
La capa base granular de espesor
20 cm, debe tener un CBR igual o mayor al 100% de la MDS. Como el periodo de
diseño está proyectado para 20 años, al concluir el periodo se recomienda
realizar un nuevo estudio de tráfico vehicular.
8. Referencias.
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[en línea]. Buenos Aires, mayo de 2010. [fecha de consulta: 12 de junio de
2021]. Disponible en https://revistavial.com/la-infraestructura-vial-es-la-columna-vertebral-de-la-economia-mundial/
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consulta: 25 de julio de 2021]. Disponible en https://fdocuments.in/document/diagnostico-urbano-de-lurin.html
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[5] Municipalidad
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informe de evaluación de resultados. [en línea]. Lima, abril de 2020. [fecha de
consulta: 22 de junio de 2021]. disponible en https://munilurin.gob.pe/documentos/evaluaci%c3%93n%20del%20pei%202020.pdf
[6] Ministerio
de trabajo y promoción del empleo, desarrollo económico cono Sur. [en línea].
Lima, 2021. [fecha de consulta: 10 de julio de 2021]. Disponible en https://www.gob.pe/mtpe#publicaciones
[7] Análisis
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este, Lima sur. Lima, 2020. [fecha de consulta: 20 de julio de 2021].
Disponible en https://www.cresperu.com/es/assets/uploads/mercado_pdf_Analisis_del_Mercado_Industrial_2T_2020.pdf
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