Infraestructura Vial

Elaboration of a mix design for the stabilization of soil with asphalt emulsion type CSS-1h and recycled asphalt pavement (RAP) based on the modified Marshall procedure

Resumen La rehabilitación de pavimentos deteriorados requiere de diversos recursos tanto naturales como económicos. Ante tal problemática esta investigación tuvo como objetivo elaborar un diseño de mezcla para la estabilización de un suelo reciclado con emulsión asfáltica tipo CSS-1h, utilizando el método de diseño Marshall modificado. El estudio analizó la influencia del porcentaje de emulsión asfáltica (3,0 % a 6,0 %) respecto a las propiedades físicas y mecánicas del suelo estabilizado según los parámetros que exige el manual peruano de carreteras EG-2013. Los resultados muestran que, con una dosificación de 4,8 % de emulsión asfáltica y 2,88 % de residuo asfáltico se logra el mejor comportamiento en comparación a los demás porcentajes planteados, obteniendo una máxima estabilidad de 980 kg superando el mínimo valor de 227 kg establecido por la norma. Se concluyó que con dicha dosificación se obtiene una mezcla asfáltica estable con la que se puede estabilizar el pavimento deteriorado para soportar un tránsito vehicular mediano.

Abstract The rehabilitation of deteriorated pavements requires various natural and economic resources. Given this problem, this research aimed to elaborate a mix design to stabilize recycled soil with asphalt emulsion type CSS-1h, using the modified Marshall design method. This study analyzed the influence of the percentage of asphalt emulsion (3,0 % to 6,0 %) regarding the physical and mechanical properties of the stabilized soil according to the parameters required by the Peruvian road manual EG-2013. The results show that with a dosage of 4,8 % of asphalt emulsion and 2,88 % of asphalt residue, the best performance is achieved compared to the other percentages proposed, obtaining a maximum stability of 980 kg, exceeding the minimum value of 227 kg established by the regulations. It was concluded that with the aforementioned dosage a stable asphalt mixture is obtained with which the deteriorated pavement can be stabilized to withstand medium vehicular traffic.

Cold mix asphalt design with ternary cementitious fillers to reduce loss of stability due to moisture

Resumen El uso de mezclas asfálticas en frío ha despertado el interés en los últimos años debido a que es una técnica que reduce el uso de combustibles y con ello, la huella de carbono en la construcción y mantenimiento de pavimentos, sin embargo, se ha limitado su uso en aplicaciones de bacheo y pavimentos de bajo tránsito, debido a que estas mezclas presentan baja resistencia a edad temprana y altas cantidades de vacíos. El objetivo de la presente investigación fue el desarrollo de una mezcla fría con sustitución del relleno mineral por rellenos cementantes ternarios que en conjunto forman productos de hidratación y brindan mayor resistencia en presencia de agua. Los rellenos cementantes ternarios están compuestos por escoria de alto horno granulada (EGAH), ceniza volante (CV) y un activador alcalino, ya sea cemento Portland (CP) o hidróxido de calcio (cal). A fin de comparar cuál de estos activadores brinda un mayor desempeño se prepararon distintas mezclas con sustitución parcial y total, para evaluar en tres condiciones de curado y observar el comportamiento de las mezclas en presencia de agua. Se comprobó que la sustitución con ambos tipos de rellenos cementantes reduce significativamente los efectos de la humedad a edad temprana. Para la condición de curado de 3 días a 25 °C, la muestra de referencia obtuvo una pérdida de estabilidad de 30,78 %, las muestras con CP de 7,61 y 7,56 %, y las de cal con 13,83 y 16,39 %, por lo que se observa que tienen una menor pérdida de estabilidad en todos los casos, este mismo patrón se mantiene en el tiempo.

Abstract The use of cold asphalt mixtures has aroused interest in recent years because it is a technique that reduces the use of fuels and thus the carbon footprint in the construction and maintenance of pavements, however its use has been limited in patching applications and low-traffic pavements, however, these mixtures have low resistance at an early age and high amounts of voids. The objective of this research was the development of a cold mixture with replacement of the mineral filler with ternary cementitious fillers that together form hydration products and provide greater resistance in the presence of water. The ternary cementitious fillers are composed of granulated blast furnace slag (EGAH), fly ash (CV) and an alkaline activator, Portland cement (CP) or calcium hydroxide (lime), in order to compare which of these activators provides greater performance different mixtures were prepared with partial and total substitution, to evaluate in three curing conditions and observe the behavior of the mixtures in the presence of water. It was proven that replacement with both types of cementitious fillers significantly reduces the effects of moisture at an early age. For the curing condition of 3 days at 25 °C, the reference sample obtained a loss of stability of 30,78 %, the samples with CP of 7,61 and 7,56 %, and those of lime with 13,83 and 16,39 %, have a lower loss of stability in all cases, this same pattern is maintained over time.

Analysis of perspectives and public policies focused on electric public transportation - bus mode in Costa Rica (2018-2022)

Resumen En este trabajo se aborda, de forma general, un análisis de las políticas públicas enfocadas en el transporte eléctrico modalidad autobús en Costa Rica durante los años 2018-2022. Para esto, se aporta un análisis documental sobre el marco jurídico de Costa Rica que incentiva la movilidad eléctrica, los planes de descarbonización y reducción de Gases de Efecto Invernadero (GEI) y las leyes que establecen las competencias institucionales para llevar a cabo el proceso de implementación de buses eléctricos. Asimismo, se incorpora un análisis de entrevistas semiestructuradas a actores de la Asamblea Legislativa, el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE), la Agencia de Cooperación Alemana para el Desarrollo (GIZ) y de la Dirección del Consejo Nacional de Transporte Público (CTP). A raíz del análisis, se concluye que existen barreras institucionales y limitaciones económicas significativas que obstaculizan la implementación de buses eléctricos, pero se encuentra evidencia de oportunidades para generar modelos de negociación con el sector autobusero en aras de mejorar el sistema de transporte público en beneficio del interés público.

Abstract This work provides a general analysis of public policies focused on electric bus transportation in Costa Rica during the years 2018-2022. To achieve this, it includes a documentary analysis of Costa Rica's legal framework that promotes electric mobility, decarbonization plans, and the reduction of Greenhouse Gas Emissions (GHG), as well as the laws that establish institutional competencies for the implementation of electric buses. Additionally, it incorporates an analysis of semi-structured interviews with stakeholders from the Legislative Assembly, the Costa Rican Electricity Institute (ICE), the German Cooperation Agency (GIZ), and the Directorate of the National Public Transportation Council (CTP). Based on the analysis, it is concluded that there are significant institutional barriers and economic limitations that hinder the implementation of electric buses, but there is evidence of opportunities to develop negotiation models with the bus sector in order to improve the public transportation system for the benefit of the public interest.

Physical-mechanical evaluation of asphalt mixtures through the addition of recycled motor oil

Resumen El presente estudio se desarrolló de forma experimental, aplicado al diseño de una mezcla asfáltica en caliente (MAC). Se buscó mitigar el impacto negativo en el medio ambiente generado por los aceites reciclados de motor (ARM) o comúnmente llamados aceites quemados que, por lo general, son eliminados a la intemperie. Es así que se adicionó ARM en porcentajes de acuerdo con PEN 60/70 de la mezcla patrón, planteándose el objetivo determinar las propiedades físico-mecánicas de la mezcla asfáltica modificada y evaluar si esta satisface los estándares que exigen las normas. Se evaluó mediante la metodología Marshall una población total de 135 briquetas que incluyen las mezclas asfálticas modificadas con 0,5 %, 1,5 %, 2,5 % y 3,5 % de aceite reciclado. Se determinó que el porcentaje óptimo de asfalto es de 5,75 %, ensayado a temperaturas de 120 °C y 130 °C. Se concluye que la incorporación de ARM en la mezcla asfáltica mejora sus propiedades físico-mecánicas (rigidez, flujo, estabilidad) y asegura el cumplimiento de los parámetros mínimos de una MAC.

Abstract This study was developed by an experimental design of a hot mix asphalt (HMA), seeking to mitigate the negative impact on the environment that generate the recycled motor oils (RMO) or commonly known as burned oil which, in general, is eliminated outdoors. Then, RMO was added in percentages to an asphalt mixture in different percentages according to the PEN 60/70 of the standard mixture, with the objective of determining the resulting physical-mechanical properties of the modified asphalt mixture and evaluating if they meet the standards. A total population of 135 briquettes of modified mixtures was evaluated by means of the Marshall methodology. The mixtures contained 0,5 %, 1,5 %, 2,5 % and 3,5 % of recycled oil. It was found that the optimal percentage of asphalt is 5,75 %, rehearsed at temperatures of 120 °C and 130 °C. It is concluded that after incorporating RMO in the asphalt mixture, its physical-mechanical properties (rigidity, flow, stability) were improved and comply with the minimum parameters of an HMA stated by standards.

Megaprojects paradox and Ecuadorian road budget management 2002-2006

Resumen Partiendo de los sobrecostos del 80 % en el Chanel Tunnel entre Reino Unido y Francia, 220 % en el Big Dig de Boston, 1400 % en la Ópera de Sídney y casos similares alrededor del mundo, esta investigación, a diferencia de anteriores, analiza cómo el entorno afecta a un conjunto de proyectos de infraestructura en vez de aislar a cada uno para luego estudiarlo, respondiendo a la siguiente pregunta: ¿Entre 2002 y 2006, una normativa presupuestaria de perspectiva anual afectó a los proyectos viales ecuatorianos? Así, se identificaron sobrecostos, retrasos en el cronograma de obra y déficit de beneficios estimados (adicionales a los de estudios anteriores) derivados de una gestión presupuestaria que no establecía el límite de recursos disponibles en el mediano plazo, permitiendo a los políticos tomar los recursos requeridos por los proyectos viales en ejecución para financiar nuevos.

Abstract Based on cost overruns of 80 % in the Chanel Tunnel between the United Kingdom and France, 220 % in the Big Dig in Boston, 1400 % in the Sydney Opera House and similar cases around the world, unlike the previous ones, this research analyzes how its scope affects a set of infrastructure projects instead of isolating each one to study it, answering the following question: Between 2002 and 2006, did an annual perspective budget regulation affect Ecuadorian road projects? Thus, cost overruns, delays in construction schedule and shortfall in estimated benefits were identified (in addition to those of previous studies) derived from budget management that did not establish the limit of resources available in the medium term, allowing politicians to seize resources required by road projects in execution to finance new ones.

Analysis of a cement-treated base with the addition of recycled PET fibers

Resumen La estabilización con cemento hidráulico de materiales granulares para bases y subbases, es un proceso muy utilizado en la construcción de pavimentos debido a sus grandes ventajas y aportes estructurales. En la actualidad, ha surgido la necesidad de desarrollar métodos constructivos novedosos que contribuyan a la sostenibilidad del medio ambiente y reduzcan los costos constructivos de la red vial. En este trabajo se analizaron dos materiales granulares diferentes, uno que cumple con las características solicitadas por la normativa costarricense (CR-2020) para ser considerado en la construcción de capas de base estabilizada y otro que no. En estos se agregaron distintos porcentajes de fibras sintéticas de tereftalato de polietileno (PET) reciclado para determinar si mediante esta adición se puede disminuir la cantidad del material cementante requerido, con el fin de reducir costos en el proceso constructivo de bases estabilizadas y, por otro lado, para analizar si es posible obtener las resistencias a la compresión mínimas requeridas por la normativa utilizando otro material granular que no está destinado para tal fin. Utilizando diferentes porcentajes de cemento tipo MM/C (C-P)-28 con los dos materiales granulares, se fabricaron cilindros para una muestra patrón (sin PET) y también para muestras con varios porcentajes de adición de fibras recicladas de PET. A partir de una evaluación mecánica, se obtuvieron resultados positivos en los que se pudo observar que, mediante esta adición de fibras, se puede reducir la cantidad de material cementante inclusive por debajo del mínimo permitido por la normativa costarricense vigente (3 %) sin comprometer la resistencia a la compresión. Por ejemplo, durante la investigación se observó que al utilizar un 2,5 % de cemento en los materiales granulares con adición de fibras sintéticas de PET, se obtuvo una resistencia a la compresión promedio de 3,33 MPa, la cual se encuentra sobre el mínimo permitido de 3,0 MPa.

Abstract Stabilization of granular materials for bases and subbases with hydraulic cement is a process widely used in pavement construction due to its great advantages and structural contributions. Currently, the need has arisen to develop novel construction methods that contribute to environmental sustainability and reduce the construction costs of the road network. In this research, two different granular materials were analyzed, one that complies with the characteristics required by Costa Rican standard (CR-2020) to be considered in the construction of stabilized base layers, and other that doesn't. Different percentages of recycled polyethylene terephthalate (PET) synthetic fibers were added to these materials to determine whether the addition of PET can reduce the amount of cementitious material required in order to reduce costs in the construction process of stabilized bases, and, on the other hand, to analyze whether it is possible to obtain the minimum compressive strengths required by the standards by using another granular material that is not intended for that purpose. Using different percentages of cement type MM/C (C-P)-28 with the two granular materials, cylinders were manufactured for a standard sample (without PET), and for samples with various percentages of recycled PET fibers. From a mechanical evaluation, positive results were obtained in which it was possible to observe that, through this addition of fibers, the amount of cementitious material can be reduced even below the minimum allowed by current Costa Rican standard (3 %) without compromising the compressive strength. For example, during the investigation it was observed that by using 2,5% cement in the granular materials with the addition of synthetic PET fibers, an average compressive strength of 3,33 MPa was obtained, which is above the minimum allowed of 3,0 MPa.

Stabilization of the subgrade with quinoa ash and lime on the Lago Sagrado Highway, Puno, Peru

Resumen Las carreteras que conectan los centros poblados de la ciudad de Puno en el Perú carecen de vías pavimentadas, la mayoría de las vías de conexión son trochas carrozables. Además, estas vías dificultan el desplazamiento de los vehículos de forma continua y segura debido a la presencia de huecos y deformaciones producto de la lluvia. Por tanto, el propósito de la presente investigación fue determinar cuán efectiva es la combinación de ceniza de quinua y cal en la estabilización de suelos. El procesamiento de las muestras y los datos fue utilizando metodología aplicada, diseño experimental puro y enfoque cuantitativo. Los resultados muestran una mejora en las características de los suelos cohesivos adicionando ceniza de quinua y cal. Con adición de 9 % de ceniza de quinua y 5 % de cal, se obtuvo una pequeña variación del límite líquido, del límite plástico y el índice de plasticidad en comparación con el suelo de fundación. En el caso de la densidad seca y el contenido de humedad tras el mismo análisis, se obtuvo una disminución del óptimo contenido de humedad al 9 % y un aumento de la densidad seca al 1,902 g/cm3. El CBR aumentó alcanzando valores de 32,0 % al 100 % la densidad seca y al 95 % la densidad seca, mostró un valor de 25,6 %. Se concluye que existe una mejora de las propiedades mecánicas del suelo con la adición de ceniza de quinua y cal.

Abstract The highways that connect the populated centers of the city of Puno in Peru, lack of paved roads, most of the connecting roads are carriageable trails. In addition, these roads make it difficult for vehicles to move continuously and safely due to the presence of holes and deformation caused by rain. Then, the purpose of this research was to determine the effect of the combination of quinoa ash and lime as soil stabilizers. The samples and data were processed using applied methodology, pure experimental design, and quantitative approach. The results showed an improvement in the characteristics of cohesive soils after adding quinoa ash and lime. With the addition of 9 % quinoa ash and 5 % lime, a small variation of the liquid limit, plastic limit and plasticity index was obtained in comparison with the foundation soil. Similarly, in terms of dry density and moisture content, a decrease in the optimum moisture content of 9 % was obtained, and an increase in the dry density of 1,902 g/cm3. The CBR increased reaching values of 32,0 % at 100 % dry density and at 95 % dry density showed a value of 25,6 %. It is concluded that there is an improvement in the mechanical properties of the soil with the addition of quinoa ash and lime.

Slope instability context in the National Route 613 in 2020, Coto Brus, Costa Rica

Resumen Se presenta la caracterización regional del contexto de inestabilidad de laderas y taludes a lo largo de la Ruta Nacional de montaña 613 ubicada en Coto Brus, Costa Rica, disparada por precipitaciones intensas durante el paso del huracán Eta entre el 1 y 6 de noviembre de 2020. Estableciendo el contexto geológico, geomorfológico e hidroclimático, además de observaciones de campo, mapas inventario de deslizamientos y depurado de insumos geoespaciales, se brinda una propuesta de zonificación a priori del corredor montañoso en tramos estables y propensos ante deslizamientos (presencia deslizamientos, pendiente, altura taludes y laderas). A partir de mapas inventario de deslizamientos, estudio por subcuencas hidrológicas, interpretación geológica y predominancia de suelos MH derivados de materiales volcaniclásticos, se determina moderada a alta disección en gran parte de la zona de influencia del corredor, determinándose que al menos 24 % de la ruta es susceptible a procesos de remoción en masa, con influencia de controles geológico-estructurales. Además, los moduladores hidroclimáticos e hidrometeorológicos (larga y corta estancia, respectivamente), que favorecen con cada época lluviosa los eventos extremos de precipitación en el Pacífico sur, podrían disparar a futuro inestabilidad de laderas en el corredor; sin excluir escenarios de sismos superficiales generados en alguna de las cinco fallas geológicas por las cuales atraviesa el corredor. Este estudio contribuye a la definición posterior del peligro y riesgo, como estudio base que establece las condiciones ambientales del corredor vial.

Abstract In this regional investigation, it is characterized the slope instability along the 613 National Road corridor located in Coto Brus county in Costa Rica, triggered by intense precipitation rates between November the 1st and the 6th related to Eta’s hurricane pathway. By stablishing the geological, geomorphological and hydroclimatic context, besides field annotations, landslides map inventory and geospatial terrain inputs, it is proposed a priori road zonation in stable and landslide prone sections of the mountain corridor (considering landslide occurrence, slope, and slope height). From landslides map inventory, hydrological sub-basin analysis, geological setting and MH soil-type predominance derived from volcaniclastic deposits allows to determine moderate to high terrain dissection and at least 24 % of the road corridor is prone to slope instability with a clear influence of geological tectonic features. In addition, there are hydroclimatic and hydrometeorological features (long and short period modulators, respectively) that could trigger hillslope instability along the road corridor in the near future, by the development of extreme precipitation events every rainy season on Costa Rica’s southern Pacific, without excluding possible superficial seismic rupture scenarios at one of the five active fault traces that crosses the road corridor. This study contributes to future geological hazard and risk assessments, as a base study of the environmental conditions that moderate geodynamic processes at the road corridor.

Debris control proposals on National Route 40. Guillelmo-Bariloche Lake

Resumen Se presenta en este artículo problemas de remoción en masa ocasionados por excesivas lluvias en la Ruta Nacional 40, tramo San Carlos de Bariloche-El Bolsón en el sudoeste de la provincia de Río Negro, en la Patagonia, Argentina, en el sector que bordea el lago Guillelmo. La zona en cuestión presenta copiosas precipitaciones que afectan cerros, cuyas laderas han sufrido incendios forestales que las han dejado sin vegetación y susceptibles a la erosión. Los problemas citados motivaron a que Vialidad Nacional hiciera un pedido a la Escuela de Ingeniería de Caminos de Montaña para solucionar este problema que se está haciendo crónico y cuya gravedad aumenta con cada evento climático. En efecto, luego de cada lluvia, grandes volúmenes de detritos se acumulan sobre la calzada cortando la ruta, dejando incomunicadas a las ciudades de San Carlos de Bariloche y El Bolsón, generando un sinnúmero de inconvenientes a la región. En este trabajo se proponen, en primer lugar, medidas tendientes a paliar este problema a corto plazo y otras acciones con el objetivo de lograr una solución a mediano y largo plazo para este serio problema en forma definitiva.

Abstract In this paper are presented mass removal problems caused by excessive rains on National Road 40, San Carlos de Bariloche-El Bolsón section, in the southwest of the province of Río Negro, in Patagonia, Argentina, bordering Guillelmo Lake. The zone in question presents copious precipitations that affect hills, whose slopes have suffered forest fires, leaving them without vegetation and susceptible to erosion. The aforementioned problems, obliged Vialidad Nacional to ask the School of Mountain Roads Engineering to solve this problem that is becoming chronic and whose severity increases with each climatic event. Actually, after each rain, large volumes of debris accumulate on the road, cutting the route and cutting off the link between the cities of San Carlos de Bariloche and El Bolsón, generating a great number of difficulties to the region. Firstly, procedures tending to alleviate this problem in the short term are proposed, as well as further actions to achieve a fundamental solution to solve this serious problem definitely.

Periodic maintenance plan for the pavement in the busstop Las Retamas - Los Angeles bridge section

Resumen El presente estudio tuvo como objetivo general diseñar un plan de mantenimiento periódico para la prolongación de la vida útil del pavimento en el tramo Paradero Las Retamas - Puente Los Ángeles de la carretera Central, elaborado en el 2021. Para ello, se abordó una metodología de enfoque cuantitativo, descriptiva, no experimental de corte transversal, aplicada a una muestra población de 1,9 km distribuida en 13 unidades de muestreo de 230,42 m2, a las cuales se determinó el Índice de Condición del Pavimento (PCI) según su propia metodología. Asimismo, se realizó un estudio de tráfico para determinar la composición y clasificación vehicular y se inspeccionó el sistema de drenaje para identificar las condiciones actuales del pavimento. En conjunto, se analizaron propiedades físicas mediante ensayos de laboratorio a fin de determinar el Índice de Regularidad Internacional (IRI) y el Índice de Servicialidad Presente (PSI), tomando en cuenta lo estipulado por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC). Por último, se procesó la información mediante el software HDM-4 para determinar las estrategias de mantenimiento periódico más adecuadas. De esta manera, se obtuvo un PCI general de 62, calificado como “bueno”, un Índice Medio Diario Anual (IMDA) de 31 236 veh/día, que clasifica la vía como autopista de primer orden. Por su parte, la alternativa de mantenimiento más viable resultó el simple tratamiento superficial, el cual viene acompañado de la aplicación uniforme de un ligante bituminoso sobre pavimento granular, combinado con un óptimo mantenimiento de rutina y cuyos criterios de evaluación que muestran la rentabilidad del proyecto, obedecen a un Valor Actual Neto (VAN) de 3,20 millones de soles (844 804 USD) y una Tasa Interna de Rentabilidad (TIR) del 20 %. Por último, se obtiene un impacto positivo en el PSI producto de la implementación de la alternativa.

Abstract The general objective of this study was to design a periodic maintenance plan for Paradero Las Retamas - Puente Los Angeles section of the Central highway, developed in 2021. For this purpose, a quantitative, descriptive, non-experimental, cross-sectional approach methodology was applied to a sample population of 1,9 km distributed in 13 sampling units of 230,42 m2, to which the Pavement Condition Index (PCI) was determined according to its own methodology. A traffic study was also conducted to determine the composition and classification of vehicles, and the drainage system was inspected to identify the current pavement conditions. In addition, physical properties were analysed through laboratory tests to determine the International Regularity Index (IRI) and the Present Serviceability Index (PSI), considering the stipulations of the Ministry of Transportation and Communications (MTC). Finally, the information was processed using HDM-4 software to determine the most appropriate periodic maintenance strategies. In this way, an overall PCI of 62 was obtained, qualified as "good", and an Average Daily Annual Index (IMDA) of 31 236 vehicles/day, which classifies the road as a first-class highway. On the other hand, the most viable maintenance alternative was a simple surface treatment, accompanied by the uniform application of a layer of bituminous binder on the granular pavement, combined with an optimal routine maintenance. The evaluation criteria show the profitability of the project, showing a Net Present Value (NPV) of 3,20 million soles (844 804 USD) and an Internal Rate of Return (IRR) of 20 %. Finally, a positive impact on the PSI is obtained as a result of the implementation of the alternative.