J04-Juan Pablo Covarrubias - Experiencia Chilena con los Pavimentos Optimizados de Hormigón

Experiencia Chilena con los Pavimentos Optimizados de Hormigรณn Juan Pablo Covarrubias TCPavements

TCPavements Pavimentos de HormigĂłn con Losas de GeometrĂ­a Optimizada

Colaboradores En el diseño y desarrollo de la metodología TCP®

Dr. Juan Pablo Covarrubias TCP Inventor Professor Catholic University and Universidad Los Andes Chief Engineer HDM-4 Concrete Models Ex ACI and ISCP Board Member

Dr. Michael Darter, PE Emeritus Professor of Civil & Environmental Engineering at U of IL Principal Engineer at ARA Principal Investigator (PI) of MEPDG and StreetPave fatigue equations

Dr. Jeff Roesler, PE Professor at University of IL Conducted physical tests to calibrate OptiPave™ Developed the slab-to-beam relationship for OptiPave™

Robert Rodden, MsC

Mauricio Poblete, MsC

Dr. Lev Khazanovich, PE Professor at University of Pittsburgh Co-Developer of ISLAB™, the structural basis of MEPDG & OptiPave™ Co-Developer of MEPDG

Dr. Dan Zollinger, PE Professor at Texas A&M University Developed the joint faulting model for MEPDG & OptiPave™

Concepto de Diseño TCP® Se dimensionan las losas de tal forma que cada una sea cargada por una rueda o set de ruedas a la vez, permitiendo reducir el espesor del pavimento.

Diseño AASHTO

Diseño TCP®

Análisis comparación entre losa larga y losa corta Cargadas por un mismo camión, tensiones desde arriba

TCP® 1,75m x 1,75m 15 cm espesor Máx. tensión: 20,7 kg/cm2

AASHTO 4,5m x 3,5m 25 cm espesor Máx. tensión: 22,4 kg/cm2

TCP® 1,75m x 1,75m 25 cm espesor Máx. tensión: 4,36 kg/cm2

Historia de TCPavements 2005

2007

2009

Invención de la patente para construcción de pavimentos con losas de geometría optimizada

Creación de la Empresa TCPavements, encargada de promover y desarrollar el diseño TCP®

Aprobación MOP, con incorporación de la tecnología en Instructivo de Vialidad

2006

2008

2009

Primer proyecto TCP, ejecutado en el Camino a Antigua, carretera en Guatemala

Desarrollo e investigación del sistema con pruebas aceleradas en Illinois, Estados Unidos, con sistema ATLAS

Primera aplicación de TCP® en proyecto industrial, Centro de Distribución de Sodimac

Historia de TCPavements 2012

2013

2016

Primera aplicación de TCP® en dos proyectos MOP: Cauquenes Chanco y Cerro Sombrero

Premio de Nacional de la Innovacíón para TCPavements: Avonni

Incorporación en Código de Normas y Especificaciones técnicas del MINVU

2012

2014

2017

Lanzamiento de Software de diseño para pavimentos de hormigón con losas de geometría optimizada: OptiPave2

Incorporación de la National Concrete Pavement Technology Center, Estados Unidos, en guía para capas de refuerzo con hormigón

Método TCP® Oficializado por la American Concrete Institute, en ACI 330.2R-17 Diseño y construcción de pavimentos industriales

Características Principales y recomendaciones del Diseño TCP® • Losas pequeñas (media pista x 1,20 a 2,5 m) • Base granular (finos < 8%), base asfáltica o BTC • Geotextil entre sub rasante y base, si es necesario • Corte de juntas delgado (1,9mm- 2,5mm) • No requiere sello de juntas • No requiere barras de transferencia de cargas ni de amarre entre pistas (salvo juntas construcción) • Confinamiento lateral

Designed & Constructed Projects

Aplicaciones Cualquier pavimento apoyado en el suelo en que circulen vehĂ­culos Carreteras

Bajo trĂĄnsito

Industriales

Urbanizaciones

Estacionamientos

Aprobado por MOP

Aprobado como Soluciรณn de Caminos Bรกsicos Intermedios

Incorporado en el código del MINVU • En el mes de Mayo del 2016, la tecnología de losas con geometría optimizada fue incorporada al Código de Normas y Especificaciones Técnicas de Obras de Pavimentación del Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chile.

ACI 330.2R-17 • Método de diseño Oficializado en el ACI 330.2R-17 para el diseño y construcción de pavimentos industriales

Proyectos TCP® Tipo de proyecto

Seguimiento con

www.tcpavements.cl/esp/proyectos

Pavimentos Construidos con tecnología TCP® Metros Cuadrados Construidos 6.000.000 2.000.000 5.000.000

1.500.000

4.000.000

3.000.000 1.000.000

2.000.000

500.000 1.000.000

-

2007 TCP

2008

2009

Hormigoneras

2010 Perú

2011 Colombia

2012

2013

EEUU y Canada

2014 México

2015 Ecuador

2016

2017

2018

2019

Costa Rica

RCR

Acumulado

Proyectos MOP Chile Proyectos Ejecutados Ruta 9 Cerro Castillo Mejoramiento Integral Ruta 60-CH, Sector 5, Región de Valparaíso Mejoramiento Ruta 7, Etapa II, Sector Bifuración mina el toqui – puente la zaranda, Comuna de Aysén, Región de Aysén Reposición pavimento Ruta M-50, Cauquenes - Chanco, Sector Tutuven – Chanco D, Región del Maule Conservación periódica de camino Colina-Ruta 57 Rol G-17 Km 30 AL 36,3 comuna de Colina Provincia de Chacabuco.

Mejoramiento Ruta 257 CH, Sector Cerro Sombrero-Onaissin Tramo Km 0,00 al Km 15,30 Provincia Tierra del Fuego Conservación Red Comunal "Camino Mahuidanche - Misión Inglesa convenio Quepe Pelales, Región de la Araucanía" Reposición Pavimento Ruta G-78, Sector El Monte-Paico-Melipilla, DM 17.100-DM 34.820, Región Metropolitana Reposición Ruta 5, Sector Colonia Yungay - Quellón, Región de los Lagos Reposición Ruta 5 Dm. 1.214,237-DM. 1.239,367 Sector Tara - Compu, Región de los Lagos Conservación de la Red Vial Básica, Conservación Camino Básico Intermedio Camino G-84, provincia de San Antonio Mejoramiento Ruta 257 CH III, Sector Cerro Sombrero-Onaissin Tramo KM 15,30 al KM 58,80 Provincia Tierra del Fuego La Alameda, Plaza de la Ciudadanía Mejoramiento Camino X-730, Cruce Ruta 7 - Bahía Murta; Tramo: KM 0,00 a KM 4,426; Comuna de Río Ibanez, Región de Aysén Reposición Ruta 60-CH, Sector Camino La Pólvora, Cruce Ruta 68 - Acceso Sur a Valparaíso, Región de Valparaíso Ruta P-46, Sara de Lebu-Pangue, Región del Biobío Reposición Ruta 5, Sector Los Marios - Agua Verde, Región de Antofagasta Adm. Directa Bío Bío Cuesta el Colo, Región del Biobío Adm. Directa Bío Bío Cuesta Balseadero, Región del Biobío Cuesta 1 Torres del Paine, Acceso Sarmiento, Región de Magallanes Cuesta 2 Torres del Paine, Acceso Sarmiento, Región de Magallanes Adm. Directa Aysén Camino a Lago Pollux, Región de Aysén Ruta 0-298 Comuna de Tomé, Región del Bío Bío Ruta 7 Cerro Castillo - Laguna Verde

Año 2009 2010 2011 2012 2012 2012 2012 2012 2013 2013 2013 2014 2014 2015 2016 2016 2017 2017 2017 2018 2018 2019 2019 2019

Superficie (m2) 3.500 3.500 7.000 97.450 6.138 114.286 3.600 3.500 148.800 175.000 3.500 304.500 5.000 30.982 213.453 3.000 6.300 2.450 1.800 1.700 1.800 18.000 2.588 94.950

Espesor (cm) 12 14 11 17 18 14 9 12 18 18 10 14 19 10 23 8 18 8 8 8 8 8 8 12

Fibra Sí Sí Sí No Sí Sí Sí Sí No No Sí Sí Sí Sí Sí Sí No Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí

Tránsito (EE) 2.000.000 20.000.000 3.000.000 8.000.000 3.000.000 15.000.000 300.000 1.500.000 25.000.000 25.000.000 500.000 15.000.000 100.000.000 382.000 189.000.000 157.000 35.000.000 200.000 200.000 50.000 50.000 200.000 200.000 1.000.000

En construcción Ruta 201-CH Coñaripe Pellaifa Ruta 201-CH Pellaifa Liquiñe Reposición pavimento Ruta M-50 Cauquenes - Chanco III

Año 2019 2019 2019

Superficie (m2) 32.500 6.744 133.840

Espesor (cm) 15 15 19

Fibra Sí Sí No

Tránsito (EE) 5.000.000 5.000.000 20.000.000

Por Construir Ruta 7 Laguna Verde-Alcantarilla Cascada Construcción Variante Sur Coyhaique – El Blanco MEJORAMIENTO RUTA Y-71 PORVENIR ONAISSIN, TRAMO 1 Mejoramiento Ruta B-241, Eje Licancabur, Pasada Urbana San Pedro de Atacama G-78 Melipilla Leyda Global Valle Nevado Ruta 5 ByPass de Castro Ruta 265-CH Chile Chico Bahía Jara Camino Basico por Conservacion, Ruta B-385 S, Baquedano - Acceso Lomas Bayas, Antofagasta Ruta W.287 Pid-Pid Alto Muro

Año 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2021 2021 2020

Superficie (m2) 154.000 36.842 17.661 12.000 57.930 28.000 130.000 36.000 3.150 720

Espesor (cm) 13 19 13 12 20 12 17 13 18 12

Fibra Sí No Sí Sí No Sí Sí Sí No Sí

Tránsito (EE) 1.000.000 20.000.000 4.900.000 1.500.000 26.000.000 2.000.000 12.500.000 450.000 35.000.000 1.000.000

Ruta 60 Ch Camino La Pólvora, Chile Espesor 23 cm (9 in) Tráfico 189,000,000 ESALs Año de construcción

2016 1 MPa (Residual Strengh) Synthetic fibers

https://www.youtube.com/watch?v=It-2vbBQokQ&t=19s

Ruta 60 Ch Camino La Pรณlvora, Chile

Ruta 60 Ch Camino La Pólvora, Chile • Traffic: 189,000,000 ESALs • Concrete MOR: 5 MPa • Residual Strength: 1 MPa (synthetic fibers) • Joint Spacing: 175 cm (5.7 ft) • Ec: 4,205,000 psi • CTE: 5.5 e-06 in/in/°F • Eac: 145,000 psi • Subgrade K: 100 pci • Remanent asphalt thickness: 6 cm (2.3 in)

Ruta 60 Ch Camino La Pรณlvora, Chile

Ruta 60 Ch Camino La Pรณlvora, Chile

Ruta 60 Ch Camino La Pólvora, Chile Longitud (Km) Ancho Calzada (m)

30 14 420.000 m2

Proyecto Asfalto Unidad HCV con Fibra HCV Asfalto Carpeta de rodado Asfalto 2 Categoria (2 capas) Remoción material Sub-Base estabilizada CBR 40% Base estabilizada CBR 60% Base estabilizada CBR 80% Imprimacion

m3

Riego Liga

m2

Colocacion H° Membrana de curado Geotextil Corte Hormigon Royalty TCP Patente

m2

Espesor

m3 m3 m3 m3 m3

0,07 0,14 0,81 0,45

m3 m3 m2

0,15 1 2

m2 m2 m m2

Total solucion en Asfalto Costo KM

Hormigón Tradicional

TOTAL USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD

4.704.000 8.232.000 3.300.448 3.969.000 1.827.000 420.000 840.000 -

USD 23.292.448

USD

Savings (compared with Asphalt) Savings (compared with traditional concrete pavement)

776.415

Espesor 0,33

0,15 0,15

1 1 1 0,28

TOTAL USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD

Total Hormigón Tradicional Costo KM

15.928.657 611.194 1.638.000 3.360.000 336.000 336.000 70.560

USD 22.280.411

USD

742.680

Hormigon TCP Espesor

TOTAL

0,21

1 1 1 0,85 1

USD 11.459.418 USD 0 USD 0 USD 0 USD 0 USD 0 USD 0 USD 0 USD 0 USD 0 USD 3.360.000 USD 336.000 USD 336.000 USD 214.200 USD 756.000

Total TCP

USD 16.461.618

Costo KM

USD

Costs

Savings

USD 6.830.830 USD 5.818.793

41% 35%

548.721

Ruta 60 Ch Camino La Pรณlvora, Chile

Ruta 60 Ch Camino La Pólvora, Chile Espesor 23 cm (9 in) Tráfico 189,000,000 ESALs Año de construcción

2016 1 MPa (Residual Strengh) Synthetic fibers 2 years later https://www.youtube.com/watch?v=It-2vbBQokQ&t=19s

Ruta 60 Ch Camino La Pólvora, Chile Espesor 23 cm (9 in) Tráfico 189,000,000 ESALs Año de construcción

2016 1 MPa (Residual Strengh) Synthetic fibers 3 years later https://www.youtube.com/watch?v=It-2vbBQokQ&t=19s

Ruta 60 Ch Camino La Pólvora, Chile Espesor 23 cm (9 in) Tráfico 189,000,000 ESALs Año de construcción

2016 1 MPa (Residual Strengh) Synthetic fibers 3 years later https://www.youtube.com/watch?v=It-2vbBQokQ&t=19s

Ruta M-50 Cauquenes â&#x20AC;&#x201C; Chanco I

Ruta M-50 Cauquenes – Chanco I Data:

• 8.000.000 ESALs • Overloaded wood traffic • Lanes: 2

• Lane width: 3,5m • Precipitation: 690 mm/year

Ruta M-50 Cauquenes â&#x20AC;&#x201C; Chanco I

7% Savings

Ruta M-50 Cauquenes – Chanco I Data:

• 8.000.000 ESALs • Overloaded wood traffic • Lanes: 2

• Lane width: 3,5m • Precipitation: 690 mm/year

Ruta M-50 Cauquenes – Chanco I Data:

• 8.000.000 ESALs • Overloaded wood traffic • Lanes: 2

• Lane width: 3,5m • Precipitation: 690 mm/year

Ruta M-50 Cauquenes – Chanco I Espesor 17 cm Tráfico 8.000.000 EE Año de construcción

2012 Length: 14 km

Traffic and rain

Ruta M-50 Cauquenes – Chanco I Espesor 17 cm Tráfico 8.000.000 EE Año de construcción

2012 Length: 14 km

1 year later

Ruta M-50 Cauquenes – Chanco I Espesor 17 cm Tráfico 8.000.000 EE Año de construcción

2012 Length: 14 km

3 years later

Ruta M-50 Cauquenes – Chanco I Espesor 17 cm Tráfico 8.000.000 EE Año de construcción

2012 Length: 14 km

4 years later

Ruta M-50 Cauquenes – Chanco I Espesor 17 cm Tráfico 8.000.000 EE Año de construcción

2012 Length: 14 km

7 years later

Ruta 7 Carretera Austral “El Toqui”, Chile Espesor 11 cm con Fibra Tráfico 3.000.000 EE Año de construcción

2011 Proyecto MOP, con diferentes tipos de fibra por tramos

Ruta 5 Tara – Compu, Chile Espesor 18 cm Tráfico 25.000.000 EE Año de construcción

2015 Proyecto MOP con longitud de 25 km en la Isla de Chiloé

Ruta 257 Ch Cerro Sombrero – Onaissin, Chile Espesor 14 cm con Fibra Tráfico 15.000.000 Año de construcción

2012 Proyecto MOP en zona heladiza, con longitud de 42 km

Ruta 7 Carretera Austral “El Toqui”, Chile Espesor 11 cm con Fibra Tráfico 3.000.000 EE Año de construcción

2011 Proyecto MOP, con diferentes tipos de fibra por tramos

Ruta 5 Quellón – Colonia Yungay Espesor 18 cm Tráfico 25.000.000 EE Año de construcción

2014 2100 mm de lluvia anual

Ruta 9 Cerro Castillo Espesor 12 cm con Fibra Tráfico 500.000 EE Año de construcción

2009 2100 mm de lluvia anual

Ruta 5 Tara – Compu, Chile Espesor 18 cm Tráfico 25.000.000 EE Año de construcción

2015 Proyecto MOP con longitud de 25 km en la Isla de Chiloé

Ruta 5 Los Marios – Agua Verde, Chile Espesor 18 cm Tráfico 35.000.000 EE Año de construcción

2017 Proyecto MOP realizado en la segunda región, norte de Chile

Sodimac Distribution Center, Lo Espejo Espesor 14 cm Tráfico 10.000.000 EE Año de construcción

2008

10 years later

CD Walmart Puerto Seco, Lo Aguirre Espesor 15 cm Tráfico 10.000.000 EE Año de construcción

2011 96.000 m2 pavimentados

Sohnen Tijuana, México Espesor 15 cm con fibra Tráfico 5.000.000 EE Año de construcción

2017 Primer proyecto TCP en México

Planta Industrial Fazenda, Colombia Espesor 12 cm con fibra Tráfico 261.000 EE Año de construcción

2017 Pavimento sobre una subrasante mejorada con tecnología PROES®

Pavimentos Ultra-delgados (U-TCP) Soluciรณn alternativa al doble tratamiento asfรกltico en caminos transversales de bajo trรกnsito existentes con carpetas granulares.

8-12 cm de hormigรณn con fibra Plataforma existente, sin base

Pavimentos Ultra-delgados (U-TCP)

Pavimentos U-TCP Características

• Extensión de la tecnología TCP • Consideran el uso de fibras estructurales • Tráficos menores a 1 mm EE • Se colocan sobra la plataforma existente • Tienen una vida post-agrietamiento superior a alternativas utilizadas • Aplicación en caminos de bajo transito, básicos- básicos intermedios y Aplicación en pasajes de ciudad

Mahuidanche – Misión Inglesa • • • •

FRC: 8 cm Residual Strength: 1 MPa Subgrade CBR 10% Traffic: 50,000 ESALs

Mahuidanche – Misión Inglesa • • • •

FRC: 8 cm Residual Strength: 1 MPa Subgrade CBR 10% Traffic: 50,000 ESALs

Mahuidanche – Misión Inglesa (before) Espesor 8 cm (3.1 in) Tráfico 50,000 ESALs Año de construcción

2012

https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM

Mahuidanche – Misión Inglesa (after) Espesor 8 cm (3.1 in) Tráfico 50,000 ESALs Año de construcción

2012 Placed directly over the existing granular road

https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM

Mahuidanche – Misión Inglesa (after) Espesor 8 cm (3.1 in) Tráfico 50,000 ESALs Año de construcción

2012 Placed directly over the existing granular road

https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM

Mahuidanche – Misión Inglesa (after) Espesor 8 cm (3.1 in) Tráfico 50,000 ESALs Año de construcción

2012 Placed directly over the existing granular road 6 years later https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM

Sara de Lebu – Pangue (después) Espesor 8 cm con fibra Tráfico 50.000 EE Año de construcción

2015 Proyecto U-TCP, colocado sin base directamente sobre camino granular

Cuesta Balsadero San Rosendo Espesor 8 cm con Fibra Tráfico 50.000 EE Año de construcción

2017 Proyecto U-TCP, colocado, sin base, construido por administración directa MOP

Torres del Paine – Acceso Sarmiento Espesor 8 cm con Fibra Tráfico 50.000 EE Año de construcción

2018 Proyecto U-TCP, colocado sin base directamente sobre camino granular https://www.youtube.com/watch?v=O8VlP9NnHsY

Camino a Lago Pollux, Coyhaique Espesor 10 cm con Fibra Tráfico 200.000 EE Año de construcción

2019 Ejecutado Vía Administración Directa MOP