DISEÑO INTELIGENTE DE PAVIMENTOS HACIA NUESTRA GUÍA DE DISEÑO Ing. Andrés Sotil Chávez Ph.D., P.E. 11 de Agosto 2016

INTRODUCCIÓN Ing. Andrés Sotil Chávez, Ph.D., P.E. Estudios en la UNI (5 ciclos) Graduado de Arizona State University en 2001 (B.Sc.), 2003 (M.Sc.) y 2005 (Ph.D.) Doctorado en Ingeniería Civil con especialidad en Transportes, Carreteras, Pavimentos y Materiales Experiencia en proyectos residenciales, comerciales, industriales, turísticos y aeroportuarios Docente Universitario de Pregrado y Postgrado Actualmente Director de la Carrera de Ingeniería Civil en la Universidad San Ignacio de Loyola

Al 2008-2009 de 134 países… Perú ocupaba el puesto 99 con nivel 2.6 de 7.0 en Calidad de las Carreteras Al 2015-2016 de 144 países… Perú ocupa el puesto 111 con nivel de 3.0 de 7.0 ¿Qué paso?

SISTEMA NACIONAL DE CARRETERAS – MVCS No existe resumen o compilación en el MVCS

SISTEMA NACIONAL DE CARRETERAS – MVCS Sin embargo… MVCS reporta 7.3 millones de viviendas (6.36 millones son casas y el resto de espacios multi-vivienda). Asumiendo 6.5 millones de lotes Asumiendo que cada lote tiene 10 metros frontales a las calles aledañas Se estima que se tienen 65,000 Km-carril, o cerca de 130,000 km lineales (asumiendo 2 carriles por calle)

SISTEMA NACIONAL DE CARRETERAS Y VÍAS URBANAS Y de la Red Urbana se estiman 130,000 kms Total de Vías 296,114 kms Aproximadamente 300,000 kms de vías peruanas

Y no se tienen números del resto del SINAC y de la Red Vial Urbana Inversión en Rehab / Mejoram / Construcción en ambas RVN aproximada de US$ 1,172 (872+300) millones y aumentará a 2021 a US$ 1,921 (1390+531)… Y no se tienen números del resto del SINAC y de la Red Vial Urbana

COMPARANDO… Costa Rica Perú Red Vial Nacional : 7,479 km Red Vial Vecinal : 28,000 km Perú Red Vial Nacional : 26,436 km (3.5 veces CR) Red Vial Departamental : 25,012 km Red Vial Vecinal : 114,665 km Subtotal No Nacional : 139,677 km (5.0 veces CR) ¿Y por qué comparo en este curso con Costa Rica?

PAVIMENTOS UN CUENTO EN 3 PAÍSES EE.UU. Arizona State University Costa Rica LanammeUCR Perú

LIBROS EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS 1ra Edición – 1959 2da Edición – 1975 Yoder Yoder y Witczak Prof. Andres Sotil

ARIZONA STATE UNIVERSITY En 1996 el Dr. M.W. Witczak de la University of Maryland gana dos proyectos de investigación: NCHRP 1-37A para generar la Guía de Diseño de Pavimentos del 2002 que reemplazaría al AASHTO 93. Esta guía por temas de tiempo se llama hoy la Guia MEPDG AASHTO 2008 NCHRP 9-19 para generar el ensayo de laboratorio que confirme los ensayos SUPERPAVE y que reemplace a la métodología Marshall

MATTHEW WITCZAK ARIZONA STATE UNIVERSITY En 1999 Witczak se muda de Maryland a Arizona con sus dos proyectos Continuan con los trabajos dentro del Advanced Pavement Research Group (1999…)

INTRODUCCIÓN Ing. Andrés Sotil Chávez, Ph.D., P.E. Estudios en la UNI (5 ciclos) Graduado de Arizona State University en 2001 (B.Sc.), 2003 (M.Sc.) y 2005 (Ph.D.)

PAVIMENTOS UN CUENTO EN 3 PAISES EE.UU. Arizona State University Costa Rica LanammeUCR Perú

COSTA RICA

COSTA RICA (LANAMME UCR HVS) USIL – Carrera de Ingeniería Civil ofrece la Mención en Infraestructura Vial y ha iniciado sus capacitaciones en el extranjero con la Misión Académico Empresarial a LanammeUCR

COSTA RICA (LANAMME UCR HVS)

PAVIMENTOS UN CUENTO EN 3 PAISES EE.UU. Arizona State University Costa Rica LanammeUCR Perú

MIENTRAS TANTO, EN PERÚ

MTC Laboratorio Prof. Andres Sotil

PERU vs. COSTA RICA Versiones muy diferentes, pero ambas producen los mismos resultados de E*

PAVIMENTOS UN CUENTO EN 3 PAISES EE.UU. Costa Rica Perú Estamos atrasados, sí….

DISEÑO DE PAVIMENTOS – EE.UU. Estado de Práctica Estado del Arte Mecanístico - Empírico Empírico Mecanístico Y Costa Rica ya está avanzando para atender a sus 35,000 km de Vías… ¿Estado Actual Del Ejercicio Profesional?

DISEÑO DE PAVIMENTOS – PERÚ Estado de Práctica Estado del Arte Mecanístico - Empírico Empírico Mecanístico Estado Actual Del Ejercicio Profesional

PAVIMENTOS UN CUENTO EN 3 PAISES EE.UU. Costa Rica Perú Estamos atrasados, sí…. Por siempre, no… ¿Qué tenemos que hacer?

INVESTIGACIÓN EN PAVIMENTOS ¿Sirve? ¿Tiene sentido?

INVESTIGACIÓN EN PAVIMENTOS Se desea conseguir un método de diseño con el que se logre: Reducir la variabilidad del comportamiento Producir pavimentos durables, suaves y de larga vida Y… Generar en forma confiable una reducción de costos de nuevas construcciones y rehabilitaciones Y sacarle el mayor provecho a lo invertido!

INVESTIGACIÓN EN PAVIMENTOS Si una Nueva Guía de Diseño de Pavimentos genera un año adicional de vida a toda la red carretera generará ahorros en el rango de los miles de millones de dólares

CLASES DE PAVIMENTOS Les enseñan AASHTO 93? Instituto del Asfalto? PCA? (Portland Cement Association)? Marshall? PEN? Y los temas nuevos? Exijan en sus universidades que les enseñen las técnicas modernas SUPERPAVE AASHTO 2008 - MEPDG De ustedes depende que la competitividad de nuestro país se eleve en los siguientes 50 años!

MENCION DE INFRAESTRUCTURA VIAL En USIL tenemos implementado una especialización con los siguientes cursos Obligatorios Transportation Engineering (Ingeniería de Transportes) Traffic Engineering (Ingeniería de Tráfico) Highway Engineering (Ingeniería de Carreteras) Pavement Engineering (Ingeniería de Pavimentos) Electivos Topografía II Tecnología de Mezclas Asfálticas Tópicos Especiales de Infraestructura Vial Materiales Sostenibles (Geosintéticos) Proyecto de Infraestructura Vial (Tesis)

¿Y A DONDE DEBEMOS LLEGAR? ¿Tanta investigación a que nos llevaría? ¿Es útil? ¿Cómo participarían las universidad? Prof. Andres Sotil

PERÚ COSTA RICA

¿Y NUMEROS DE ESTADOS UNIDOS? Prof. Andrés Sotil

Prof. Andrés Sotil

¿Y PERU? Prof. Andrés Sotil

REVISIÓN DE PROYECTOS DE ARIZONA STATE UNIVERSITY NCHRP 1-37A: Proyecto para la MEPDG NCHRP 9-19: Proyecto del Ensayo de Comportamiento Simple del SUPERPAVE

DIFERENCIAS Método AASHTO 1993 y AASHTO 2008 Método Marshall y SUPERPAVE

AGREGADOS Fuera del Huso Granulométrico… ¿Cuánto mas (o menos) daño esto generaría?

¿Y qué pasa con el contratista? ¿QUÉ MIDE ESA CALIDAD? ¿Y qué pasa con el contratista? Si no cumple con lo pedido, se le sanciona o se le pide reconstruir… ¿está bien?

MEZCLA vs. PAVIMENTO OBJETIVO: Se busca un método que permita el diseño de mezcla que optimice el comportamiento de la estructura del pavimento y que sea una herramienta de medición del trabajo hecho por el contratista

PRS: especificación de Aceptación de Calidad (QA) basados en la correlación de propiedades fundamentales del material con el comportamiento Si la especificación no deriva de una relación con el comportamiento, entonces… ¿qué sentido tiene? Reporte publicado en 2011

RELACIÓN E* vs. AHUELLAMIENTO E* a Condiciones Recomendadas según Sitio y Tráfico (Valores obtenidos del Proyecto NCHRP 9-19 Superpave) Deformación Permanente – Ahuellamiento (Valores obtenidos del MEPDG) Curva única por: Ciudad (Temperatura) Tipo de Mezcla (Asfalto y Agregados) Espesor de Carpeta Asfáltica Nivel de Tráfico (Volumen y Frecuencia) Obtenido por simulación del MEPDG, versión 0.7 (2004)

RELACIÓN E* vs. AHUELLAMIENTO E* a Condiciones Recomendadas según Sitio y Tráfico (Valores obtenidos del Proyecto NCHRP 9-19 Superpave) Deformación Permanente – Ahuellamiento (Valores obtenidos del MEPDG) Región de Penalidad o Rechazo Región de Aceptación y/o Bono El valor de E* permitido para condiciones dadas Criterio de Falla de Ahuellamiento Criterio de Falla de Ahuellamiento Criterio de Falla de Ahuellamiento Curva obtenida por el software en MS-Excel solo para Ahuellamientos Falla Aceptable

INTEGRACIÓN DE DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA CON DISEÑO DE ESTRUCTURA

MEPDG y QRSS Arizona State University continuó el trabajo y extendió las predicciones del MEPDG en versión MS Excel para: Ahuellamiento (Sotil, 2005) Agrietamiento por Fatiga (NCHRP Report 704, 2011) Agrietamiento Térmico (NCHRP Report 704, 2011) IRI (NCHRP Report 704, 2011) En Abril 2006 se decidió modificar la presentación en MS Excel para un programa propio en versión MS Windows denominado: Quality-Related Specification Software (QRSS) o Software de Especificaciones Relacionadas con la Calidad

PRODUCTO FINAL DEL QRSS El software determina los bonos o penalidades a ser aplicados a los contratistas según la predicción de comportamiento que viene del MEPDG y el resultado del E* (Superpave) Y1: Máximo Bono (120%) Y2: Máxima Penalidad (50%) X1: Máxima PLD X2: Mínimo PLD X3: Sin Bono X4: Sin Penalidad X5: PLD para reemplazar pavimentos

PRODUCTO FINAL DEL QRSS - IRI Y1: Máximo Bono (120%) Y2: Máxima Penalidad (50%) X1: Máxima PLD X2: Mínimo PLD X3: Sin Bono X4: Sin Penalidad X5: PLD para reemplazar pavimentos

MEPDG Y QRSS Esto es lo ultimo y nuevo en pavimentos Estas nuevas metodologías nos permitirán tener pavimentos más duraderos Menores costos de mantenimiento Menores tiempos de mantenimiento Así se podrá aumentar con mayor confianza la cantidad de kilómetros de carretera a pavimentar Recuerden… casi 300,000 km que aun no conocemos en totalidad

CONCLUSIONES Tenemos un sistema carretero de cerca de 300,000 kms de vías rurales y urbanas con inversiones proyectados por encima de los US$ 1,000 anual al 2021. Estamos atrasados en el diseño de pavimentos, haciéndose con nomogramas basados en el AASHTO 1993 o en diseños empíricos extranjeros similares. Seguir con esta tendencia, es como diseñar y construir a CIEGAS, esto debe de cambiar! Otros países lo han hecho para mejorar su COMPETITIVIDAD (Costa Rica)

CONCLUSIONES Se debe invertir, en orden de prioridad en… Capital Humano (Maestrías y Doctorados) Equipamiento Instalaciones Dar cursos rápidos sobre MEPDG en el Perú tiene valor informativo ya que el programa a ser usado necesita ser calibrado para luego desarrollar nuestro propio QRSS. Este proceso de implementación tomara entre 15 a 20 años de trabajo conjunto entre el MTC, CIP, Gobiernos Regionales y Locales, Ingenieros, Universidades, Contratistas y Alumnos

RECOMENDACIONES Capacítense, la infraestructura vial es básica para el crecimiento del país Perú hoy construye menos de 1000 kms anuales… No nos vamos a dar abasto y necesitamos muchos ingenieros viales ESPECIALIZADOS! Hay nuevas técnicas, no únicamente AASHTO 2008 o SUPERPAVE, pero de nada va a servir sino lo traen ustedes y lo investigan aquí!

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN Preguntas? asotil@usil.edu.pe (email) profandressotil@hotmail.com (email) Ing Andres Sotil (fb)