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Equipos de evaluación de alto desempeño de redes viales/23

Vector

Nº 63 Marzo 2014 Costo

$ 50.00

Pavimentos de concreto Seguridad, Durabilidad y Ventajas/16

Importación de una innovación para pavimentos de concreto/30

Pavimentos de concreto: Equipos y Proceso Constructivo/39


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Vector Marzo 2014

Indice

En portada

AMIVTAC

•Ingeniería Civil del Siglo XXI Desempeño de pavimento estabilizado con asfalto espumado en una prueba de pavimentos a escala real y carga acelerada/4

Instituto Mexicano de la Construcción en Acero

•Empresas y Empresarios —Transferencia Tecnológica de México a Ecuador en materia de Gestión de Pavimentos./11

—Rueda Cargada de Hamburgo -TC-Technologies./12

—Concrete show Mexico, la mejor plataforma en exposición y negocios para la industria

de la construcción nacional/14

•Infraestructura

—Pavimentos de concreto Seguridad, Durabilidad y Ventajas/16

•Suplemento especial

—Equipos de evaluación de alto desempeño de redes viales/23

•Innovación

—Importación de una innovación para pavimentos de concreto/30

•Tecnologías

— Pavimentos de concreto: Innovación chilena que reduce el costo de los pavimentos/36

•Ingeniería

—Pavimentos de concreto: Equipos y Proceso Constructivo/39

•Libros —Manual centroamericano para diseño de pavimentos/48

www.revistavector.com.mx comunicar para servir


Editorial Cozumel # 63-A • Col. Roma Norte C.P. 06700 México, D.F. Tel. (55) 5256 1978

Carlos Arnulfo López López Leopoldo Espinosa Benavides José Rafael Giorgana Pedrero Roberto Avelar López Manuel Linss Luján Jorge Damián Valencia Ramírez Enrique Dau Flores CONSEJO EDITORIAL Raúl Huerta Martínez DIRECTOR GENERAL Daniel Anaya González DIRECTOR EJECUTIVO Patricia Ruiz Islas DIRECTORA EDITORIAL Daniel Amando Leyva González JEFE DE INFORMACIÓN Ana Silvia Rábago Cordero COLABORACION ESPECIAL Historia de la ingeniería civil

Alfredo Ruiz Islas CORRECCIÓN DE ESTILO Nallely Morales Luna DIRECTORA DE DISEÑO Iman Diseño

Ana B. Marín Huelgas Marissa Alejandro Pérez DISEÑO GRÁFICO

Ernesto Velázquez García DIRECTOR DE DISTRIBUCIÓN Aide Celeste Cruz Martínez WEB MASTER

Asuntos superficiales de profunda relevancia Existe en inglés una expresión —to pave the way— equivalente a “allanar el camino”, pero con la diferencia de que, mientras que el español pone el énfasis en la acción de aplanar y, en general, dejar libre de obstáculos el camino — literal o figurado—, el inglés hace referencia a una de las técnicas más eficientes que se han empleado para lograr tal propósito: la pavimentación, es decir, la colocación de una capa de materiales sólidos sobre la tierra, especialmente elegidos para dejar el paso, en palabras del Diccionario de la Real Academia Española, “expedito y transitable”. En un principio se utilizaron materiales rocosos, como guijarros y, después, adoquines, para crear las superficies artificiales de los caminos —o “firmes”, como los llaman los ingenieros—. A partir de la década de 1920, después de la Primera Guerra Mundial, estas soluciones constructivas empezaron a ser sustituidas por el asfalto, material que crea una superficie mucho más adecuada para el tránsito sobre neumáticos y que, además, respondió mejor a la necesidad de construir más caminos en menos tiempo. Finalmente, al término de la siguiente conflagración mundial, la “explosión demográfica” automovilística y la aparición de vehículos cada vez más pesados le dio nueva vida a una técnica para entonces ya centenaria: la construcción de caminos de concreto. En la actualidad, las investigaciones en el campo de las superficies camineras continua, sobre todo desde que se han tenido que “añadir a la mezcla” consideraciones de tipo ecológico, tanto en el sentido de la conservación de suelos y mantos freáticos, como en el de la utilización de materiales sustentables. Y como lo demuestran varios de los trabajos incluidos en este número de Vector, América Latina, con su larga tradición caminera, sigue abriéndose paso en la construcción de los caminos que requiere el progreso de la región.

Carlos Hernández Sánchez DIRECTOR DE PROYECTOS ESPECIALES

Myrna Contreras García DIRECTORA DE ADMINISTRACIÓN Publicomp/Catalina Mariles Ortega IMPRESIÓN

“Si no te gusta la carretera por la que vas, empieza a pavimentar una diferente”. Dolly Parton —1946—, actriz y cantante de country.

SUSCRIPCIONES

(55) 5256.1978 www.revistavector.com.mx

Búscanos en Facebook: Vectordelaingenieriacivil REVISTA VECTOR, Año 7, Número 63, Marzo 2014, es una publicación mensual editada, diseñada y distribuida por Comunicaciones La Labor, S. A. de C.V. Cozumel 63 – A, Col. Roma Norte, Delegación Cuauhtémoc, C.P. 06700, Tel. 5256 – 1978, www.revistavector.com.mx, daniel.anaya@revistavector.com.mx •Editor responsable: Daniel Anaya González. Reservas de Derechos al Uso Exclusivo No. 04-2011- 010512575900-102, ISSN: (En trámite) Licitud de Título y contenido: Certificado No. 15819 Expediente CCPRI/3/TC/13/19755, ambos otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso SEPOMEX No. IM09- 0754. Impresa por Publicomp/Catalina Mariles Ortega, Calz. de la Viga 577 Col. Nueva Santa Anita, Iztacalco, C.P. 08210, Tel.5579 3675. Este número se terminó de imprimir el 5 de Marzo 2014 con un tiraje de 8,000 ejemplares. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Queda estrictamente prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización del Editor.

3 Punto de Origen

Herminia Piña González DIRECTORA COMERCIAL


IngenierĂ­a civil del siglo XXI

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DesempeĂąo de

pavimento estabilizado

asfalto espumado

con

en una prueba de pavimentos a escala real y carga acelerada


Álvaro Gonzalez

Universidad del Desarrollo, Santiago. CHILE

Misko Cubrinovski

Universidad del Desarrollo, Santiago. CHILE

Bryan Pidwerbesky

Fulton Hogan Ltd. NEW ZEALAND

David Alabaster

New Zealand Transport Agency. NEW ZEALAND

Introducción

Diversas investigaciones han demostrado que el reciclaje de pavimentos utilizando asfalto espumado, reduce el consumo de petróleo y energía (Thenoux et al., 2006; Jenkins, 1994), así como el uso de agregados. Por lo tanto, el asfalto espumado es una alternativa atractiva para la rehabilitación de caminos. El reciclaje en frío de pavimentos in situ utilizando asfalto espumado es una técnica de construcción que recupera el pavimento flexible envejecido, añadiendo

5 Ingeniería civil del siglo XXI

En Nueva Zelanda más del 95% de los caminos están construidos con pavimentos granulares. Un pavimento típico de consiste en una superficie asfáltica delgada (que generalmente no excede los 50 mm de espesor), una capa de base (construida de material granular de roca de cantera triturada o de un agregado de fuente local) y una sub-base (usualmente una o dos capas de material granular). Este tipo de pavimentos han sido adoptados en Nueva Zelanda debido a que en el pasado el agregado de alta calidad era abundante en la mayoría de las regiones de Nueva Zelanda


Ingeniería civil del siglo XXI

6 simultáneamente agentes estabilizadores para mejorar las propiedades del material recuperado. Esta técnica recicla el 100% de los agregados existentes, reduciendo el consumo de agregados y el transporte de materiales en los caminos rehabilitados. Los diseñadores de pavimentos que intentan emplear materiales alternativos en Nueva Zelanda se ven seriamente limitados por la falta de datos sobre el desempeño de un gran número de materiales estabilizados.

Con el fin de reducir esta incertidumbre, un importante proyecto de investigación fue realizado en Nueva Zelanda, con el fin de estudiar los efectos de la estabilización con asfalto espumado (AE) sobre el desempeño, resistencia y características de deformación de los pavimentos. El experimento a escala real fue llevado a cabo en el Canterbury Accelerated Pavement Testing Indoor Facility, CAPTIF. En CAPTIF se construyeron

seis pavimentos empleando distintos contenidos de asfalto y cemento. Una vez construidos se les aplicó carga acelerada y la respuesta de éstos, tales como deformación de la superficie (ahuellamiento) y deflexiones, fueron periódicamente medidas durante el curso de la prueba. Un número aproximado a 5´710,000 Ejes Estándares Equivalentes de 80 kN (ESAs) se aplicaton a las seis secciones de pavimentos.

Materiales y diseño de la mezcla Agregados Los agregados empleados en la prueba a tamaño natural fueron una mezcla de material granular grueso ‘H40’ y arena (‘AP5’). El H40 es un agregado triturado, de 40 mm tamaño máximo, con una gravedad específica de 2,69 t/ m3, densidad seca máxima de 2,22 t/m3 y la Humedad Óptima de Compactación (HOC) de 4,0%. El agregado H40 cumplió con los siguientes requerimientos buscados en el proyecto:

Academy, 2002). Este índice es consistente con las propiedades de los asfaltos espumados producidos en Nueva Zelanda (Saleh, 2004a).

• Es un agregado representativo empleado en Nueva Zelanda. • La fuente del agregado debía estar ubicada en una región de Nueva Zelanda donde no se consiguen agregados de alta calidad. • La calidad del agregado debía ser de moderada a baja. En tal caso, los efectos de estabilización debieran ser más relevantes que en un agregado de alta calidad.

Asfalto Un asfalto con grado de penetración 80/100, comúnmente utilizado en Nueva Zelanda para la estabilización con AE, fue empleado para la prueba a escala real en CAPTIF. Las características de la espuma fueron investigadas utilizando el laboratorio de AE modelo WLB10, empleado por muchos investigadores y expertos en la producción de asfalto espumado. Los resultados mostraron que un 2.5% de agua espumante en combinación con una temperatura de asfalto de 170 °C arroja un Índice de Espuma de 128 (NZS, 1986), considerado como buena calidad de espuma (Asphalt

Figura 1. Distribución del tamaño de partículas de H40, AP5 y mezcla H40/AP5 adoptadas para estabilización con asfalto espumado

Diseño de la mezcla Los resultados del ensayo de resistencia a la tracción indirecta (ITS por sus siglas en inglés) fueron empleados para determinar el contenido óptimo de asfalto espumado. La velocidad de carga aplicada durante el ensayo ITS fue de 50,8 mm/min. Las muestras fueron preparadas con contenidos de asfalto de 0%, 1%, 2%, 3% y 4%, más un 1% de cemento.


Experimento a escala real Diseño Estructural de Pavimentos Los detalles del diseño estructural no son presentados en este artículo, sin embargo una capa de base de 20 mm combinada con una relativamente débil subrasante (60-80 MPa) entregó una capacidad estructural del pavimento cercana a 1x106 ESAs de 80 kN empleando ambos métodos de diseño.

Descripción del CAPTIF descripción y configuración del experimento CAPTIF está ubicado en Christchurch, Nueva Zelanda. Consiste en una pista circular de 50 metros de largo contenida dentro de un contenedor de concreto de 1,5 m de profundidad y 4,0 metros de ancho, en el cual el contenido de humedad del los materiales de pavimento pueden ser controlados y se conocen las condiciones de borde (Figura 2a).

Figura 2. CAPTIF (a) Perfil; (b) Vista superior del experimento con asfalto espumado (DD = Densidad Seca, MC = Contenido de Humedad) (González et al., 2004)


Ingeniería civil del siglo XXI

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CAPTIF permite realizar pruebas con hasta seis secciones de pavimentos de aproximadamente 10 m de longitud cada una. Se estabilizaron cuatro secciones empleando 1% de cemento con diferentes contenidos de asfalto. Una sección fue conservada como control sólo con material H40, otra sección solo tenía AE, esto con el fin de separar los efectos de AE con el cemento. La vista superior de la pista de prueba se presenta en la Figura 2b, en la cual seis secciones de pavimentos son detalladas. Las secciones fueron nombradas B12C10, B14C10, B28C10, B00C10, B00C00 y B22C00, donde los dos primeros dígitos (después de la letra B) indican el contenido de asfalto; y los dos últimos (luego de la letra C) indican el contenido de cemento. Por ejemplo, la sección B14C10 fue construida agregando 1,4% de AE y 1,0% de cemento. La sección B28C10 tenía aproximadamente el contenido óptimo de AE según los ensayos de laboratorio ITS.

Materiales y Construcción Subrasante La parte superior de la subrasante de 525 mm es de arcilla, extendida en capas de 225, 150 y 150 mm y compactada empleando un rodillo disponible en CAPTIF. El análisis de retrocálculo empleando datos FWD proporcionó una rigidez de la sub-rasante de 60 MPa aproximadamente, que es coherente con el módulo requerido según el diseño estructural de pavimentos.

Proceso de estabilización Los detalles sobre el proceso de estabilización se pueden encontrar en (González et al., 2004). Doscientas toneladas de agregados triturados H40 fueron transportados a CAPTIF. Para el proceso de estabilización se excavaron zanjas fuera del edificio CAPTIF. En las zanjas se extendieron capas de material agregado triturado H40 y AP5, y luego fueron compactadas al 95% de su densidad máxima seca con contenidos óptimos de humedad, para que la relación de peso final 85/15 obtenida en el laboratorio fuera también alcanzada en terreno.

Capas de superficie Todas las secciones fueron selladas con un tratamiento superficial simple. Después de una semana de la construcción del sello, todas las secciones fueron revestidas con una capa de mezcla asfáltica AC10 en caliente. El grosor aproximado de toda la superficie asfáltica fue de 20 mm. Antes de sellar, se hicieron mediciones de densidad y humedad, empleando un densímetro nuclear directamente sobre la capa de base. Los contenidos de densidad seca y humedad están incluidos en la Figura 2b.

Procedimiento experimental Velocidad y secuencia de carga La carga consistió en una rueda doble de camión, con una separación de 350 mm entre los centros de los neumáticos, inflados a 700 kPa de presión. El proyecto original pretendía que una carga constante de 40 kN fuera aplicada en cada unidad SLAVE. Sin embargo, y puesto que se registró poco ahuellamiento durante las etapas iniciales del proyecto, la carga fue aumentada a 50 kN después de 100,000 ciclos de carga y nuevamente a 60 kN después de 300,000 ciclos de carga.

Análisis del desempeño del pavimento Deflexiones Las deflexiones medidas con el Deflectómetro de Impacto (FWD) con carga de 40 kN son presentadas en la Figura 3. Los resultados corresponden a deflexiones medidas antes de aplicar cargas de tráfico con los vehículos SLAVE (0 ciclos de carga) y después de 1x106 ciclos de carga. A 2x105 ciclos de carga, la capa superficial de asfalto fue recubierta con 30 mm de HMA. La sección sin estabilizar (B00C00) mostró deflexiones considerablemente mayores en comparación con las otras secciones. De la Figura 3 se puede observar demás que cemento y asfalto tienen un efecto importante en la reducción de las deflexiones de los pavimentos estudiados, como lo demuestra la menor deflexión registrada en la sección con el mayor contenido de asfalto y 1% de cemento (B28C10).


(después de construir el recapado de HMA), el ahuellamiento aumentó en forma lineal hasta aproximadamente 1.000.000 de ciclos de carga en todas las secciones. Después de 1´000,000 ciclos de carga, las secciones B00C10, B00C00 y B22C00 comenzaron a mostrar grandes cantidades de deformación vertical y ahuellamiento; mientras que las secciones B12C10, B14C10 y B28C10 se desempeñaron adecuadamente y se observó poca diferencia entre ellas.

Figura 3. Deflexiones FWD a 40 kN antes del trafico (0 ciclos de carga) y después de 1x106 ciclos de carga

Ahuellamiento Las mediciones promedio del ahuellamiento para cada sección de pavimento se presentan en la Figura 4 Las curvas muestran el típico desempeño de los pavimentos en una fase inicial de densificación durante la carga inicial del vehículo, seguida por una fase de deformación constante. Cuando la carga fue incrementada a 50 kN, se observó un aumento en la tasa de ahuellamiento similar a una fase inicial de densificación. Desde 300,000 ciclos de carga Figura 4. Ahuellamiento Promedio

Gráficas de contorno de la deformación vertical de superficie La Figura 5 muestra las curvas para las secciones B28C10 y B00C10 después de 500,000 ciclos de carga. La figura muestra, como se esperaba, que las mayores DVS son medidas bajo las trayectorias de las ruedas. Además, la figura muestra el mejor desempeño de la sección B28C10 en comparación con B00C10.

Figura 5. Deformación vertical de la superficie; trazados de curvas de secciones B28C10 (izquierda) y B00C10 (derecha) después de 500.000 ciclos de carga

Ingeniería civil del siglo XXI

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Ingeniería civil del siglo XXI

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Modelamiento del Ahuellamiento

Conclusiones

Huurman (1997) propuso cuatro parámetros en un modelo (Ecuación 1) para describir el desarrollo de la deformación permanente en pavimentos granulares sometidos a tráfico. El modelo fue adaptado para describir el desarrollo del ahuellamiento en lugar de la deformación permanente. El modelo tiene la siguiente forma:

En este artículo se presentó un experimento a escala real y carga acelerada en pavimentos de asfalto espumado. Los resultados del experimento llevan a las siguientes conclusiones: • El ahuellamiento medido en secciones con asfalto espumado más un 1% de cemento fue el menor, demostrando que la adición de asfalto espumado mejoró en forma significativa el desempeño de los pavimentos. • Las secciones B00C10, B22C00 y la sección de control no tratada (B00C00) presentaron grandes cantidades de ahuellamiento y deformación vertical. • Las deflexiones de la sección B28C10 fueron menores que las de otras secciones, mientras que la sección no tratada (B00C00) presentó los valores más altos. • Para diferenciar el desempeño del ahuellamiento en las secciones estabilizadas con asfalto espumado y cemento, se introdujo agua a través de cortes en la superficie. Luego de aplicar carga acelerada de tráfico, la sección B12C10 comenzó a presentar agrietamientos, mientras las secciones B14C10 y B28C10 se comportaron adecuadamente. • Dos tipos de modelos fueron ajustados para la medición de ahuellamiento. El primer modelo describió ahuellamiento estable e inestable en las secciones de pavimento; el segundo modelo solo consideró la fase estable donde se observa un aumento constante de ahuellamiento, con el número de cargas cíclicas. • Los modelos desarrollados y una mejor comprensión del desempeño de los pavimentos con asfalto espumado conducen a una programación más exacta de los tratamientos o mantención de pavimentos.

(1) Donde el ahuellamiento es expresado en mm, N es el número de ejes estándares equivalentes de 80 kN y A, B, C y D son los parámetros. El primer término del modelo describe el aumento lineal del ahuellamiento. El segundo término del modelo describe el comportamiento inestable, observado después de 1.000.000 de ciclos de carga, que no puede ser descrito por el primer término solamente, porque se observa un incremento exponencial en lugar de lineal del ahuellamiento. Las cargas vehiculares de 40 kN, 50 kN y 60 kN aplicadas durante el experimento, fueron convertidas a Ejes Estándares Equivalentes (ESA) de 80 kN, asumiendo la ley de exponente cuatro. El modelo fue ajustado al ahuellamiento medido a 3x105 ciclos de carga (5,16x105 ESAs), 5x105 ciclos de carga (1,528x106 ESAs), 7x105 ciclos de carga (2,541x106 ESAs), 1x106 ciclos de carga (4,059x106 ESAs) y 1,326x106 ciclos de carga (5,710x106 ESAs). Para el ajuste del modelo se empleó la raíz cuadrada media (RMS):

Agradecimientos

(2) Donde N es el número de puntos de datos, dc es la profundidad calculada del ahuellamiento y dmi es el promedio medido del ahuellamiento. Los parámetros A, B, C y D fueron modificados empleando una herramienta de optimización para que la raíz cuadrada media fuera minimizada.

Los autores agradecen a las Agencias de Transporte de Nueva Zelanda, al Departamento de Ingeniería Civil y Recursos Naturales de la Universidad de Canterbury, a la empresa constructora Fulton Hogan y al Grupo de Estabilización de Nueva Zelanda.

Referencias • • • • • • • • • • •

Asphalt Academy (2002), Interim Technical Guidelines (TG2): The Design and Use of Foamed Bitumen Treated Materials. Asphalt Academy, Pretoria. ASTM Standard D4318 (2005), “Standard Test Method for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils” ASTM international, West Conshohocken, PA, 2003, DOI: 10.1520/D4318-05E01 Austroads (2005), Pavement Design: A Guide to the Structural Design of Road Pavements. New Zealand Supplement. Dawson A. (1994), The E-mu System. Users Manual, 2nd ed. University of Nottingham, United Kingdom. Gonzalez A., Cubrinovski M., Pidwerbesky B. and Alabaster D. (2004), “Full scale experiment on foam bitumen pavements in CAPTIF accelerated testing facility”. Transportation Research Record, Journal of the Transportation Research Board, Washington, D.C., pp. 2129. Hurman M. (1997), Permanent Deformation in Concrete Block Pavements, PhD Thesis, Delft University of Technology. Jenkins K.J. (1994), Analysis of a Pavement Layer which has been Treated by Single Pass In Situ Stabilisation. University of Natal, South Africa. NZS. (1986), “NZS 4402.4.1.3:1986:Determination of the dry density/water content relationship - Test 4.1.3 New Zealand vibrating hammer compaction test.” Standards New Zealand, Wellington. Saleh, M. F. (2004a), “Detailed Experimental Investigation for Foamed Bitumen Stabilisation.”, University of Canterbury, Christchurch Thenoux G., Gonzalez A., and Dowling R. (2006), Energy Consumption Comparison for Different Asphalt Pavements RehabilitationTechniques Used in Chile. Resources, Conservation and Recycling,16 pp. Véase la publicación completa en Revista Ingeniería de Construcción Vol. 27 No2, Agosto de 2012 www.ricuc.clPAG. 5 – 17http://dx.doi. org/10.4067/S0718-50732012000200001 


Transferencia Tecnológica de México a Ecuador en materia de Gestión de Pavimentos.

El proyecto consistió en la integración de 3 tecnologías globales para la evaluación de pavimentos en dos vehículos instrumentados únicos en su tipo para crear un modelo de utilidad integral que realice de manera automática el levantamiento de las pro-

piedades físicas y geométricas de las carreteras, asi como de sus características de seguridad que ofrecen a los usuarios de estas vías. En este proyecto Innova Pavimentos de México contó con la ayuda de 2 sus socios tecnológicos y comerciales; Via Tech una compañía noruega que desarrolla, fabrica y asiste con sistemas de planificación del mantenimiento carretero y Electronic Pavement and Infrastructure Charting, Inc. (EPIC Inc.) empresa norteamericana dedicada al análisis de la información de las señales de radar de la tecnología GPR (Radar de Penetración Terrestre) y propietaria de la patente de proceso de análisis de la composición del pavimento única en su tipo a nivel mundial. Innova Pavimentos de México realizo el proyecto de integración tec-

nológica de estos componentes provenientes de dos continentes para poder ser utilizadas conforme a los lineamientos solicitados por el Gobierno de Ecuador. El Sistema Móvil de Auscultación de Pavimentos esta integrado con tecnología de georadar, tecnología laser transversal, tecnología de laser frontal y tecnología para medir el coeficiente de fricción. Este proyecto consolida a Innova Pavimentos de México en la industria de tecnologías de evaluación de pavimentos. El éxito de este proyecto incentiva a la mejora continua que define a Innova Pavimentos como una compañía responsable dedicada a la innovación que pone en alto la calidad y capacidad de la manufactura Mexicana. El “hecho en México” un estandarte que lleva Innova3 a los mercados internacionales.

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Empresas y Empresarios

H

oy en día Innova Pavimentos de México ha logrado exportar tecnología para la auscultación de pavimentos al Gobierno de Ecuador a través del Ministerio de Transporte y Obras Publicas. Siguiendo la visión corporativa de Innova Pavimentos de crear presencia en mercados internacionales pero sobre todo a países con un enfoque dedicado a mejorar su infraestructura carretera y fiscalización, se llevo acabo el proyecto “Sistema Móvil de Auscultación de Pavimentos para la fiscalización de la Red Vial Ecuatoriana”


Empresas y Empresarios

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Rueda Cargada de Hamburgo J. Torres Cué. TC-Technologies.

En la Figura 2 se muestran las lecturas de deformación contra el número de ciclos; en donde se pueden distinguir tres zonas delimitadas por los puntos de inflexión existentes.

contacto@tc-technologies.com

E

l modelo de Rueda Cargada de Hamburgo fue desarrollado en Alemania en 1970, tomando como idea principal un modelo de origen Británico. La prueba que realiza este equipo fue adoptada por el protocolo AMAAC hace aproximadamente 6 años como una de las pruebas clave para determinar la susceptibilidad a la deformación de la mezcla asfáltica. Su aplicación principal es evaluar el desempeño de una mezcla asfáltica particularmente en cuanto a la deformación permanente y susceptibilidad a la humedad. Las fallas que previene son deformaciones permanentes o roderas y desprendimientos o baches. En México, la empresa TC-Technologies es pionera en la fabricación de la Rueda Cargada de Hamburgo a Nivel Nacional, Centro y Sudamérica. Se ha posicionado como líder en la producción de diversos equipos de laboratorio contando ya con más de 40 ruedas instaladas dentro y fuera del país; esto ha permitido que el crecimiento y popularidad de estos ensayos sea rentable para los usuarios, entre los que se encuentran instituciones de educación superior, del sector público y Consultores renombrados del País y de Centro y Sudamérica.

El equipo consiste en dos ruedas de acero de 47 mm que se mueven axialmente (Fig. 1) sobre una espécimen elaborado en el laboratorio de 320 x 260 x 40 mm o en un corazón extraído de campo de 150 mm de diámetro. La carga en cada rueda es de 705 N (158 lb). Los especímenes se ensayan típicamente a 50°C y sumergidos completamente en un baño de agua.

Ilustración 1 Brazos de acero inoxidable de la Rueda Cargada de Hamburgo

Fig. 1. Vista general de una rueda cargada de Hamburgo

El baño, además de mantener la temperatura de prueba, determina la susceptibilidad de la mezcla a la presencia de humedad. Existen varios protocolos de prueba, dependiendo de la agencia que la especifica, pero tradicionalmente, se ejecuta durante 20.000 ciclos o hasta alcanzar una deformación límite de 10 mm.

Fig. 2. Gráfica resultante de la rueda cargada de Hamburgo.

La primer zona corresponde a un periodo de pos-compactación de los especímenes que se presenta durante los primeros ciclos (aprox. 1000), y que finaliza en el primer punto de inflexión, a continuación se distingue una zona cuya pendiente define a la deformación permanente de la muestra, de mejor forma que el valor de la deformación total en sí misma, ya que ésta se ve influenciada por la deformación de las otras dos zonas; y la tercer zona define el inicio del proceso de desintegración de la muestra, que se presenta principalmente en muestras con susceptibilidad al daño por humedad. El punto de inflexión entre las pendientes de las zonas 2 y 3 caracteriza a la susceptibilidad de daño por humedad de la mezcla. De acuerdo con varios investigadores el equipo proporciona datos con una excelente correlación con el comportamiento de la mezcla en campo, particularmente en aspectos de evaluación de daño por humedad. (Aschenbrener, 1995; izzo et al, 1999) -Aschenbrener,T(1995) Evaluation of Hamburg wheel-Tracking Device to predict Moisture Damage in Hot Mix-Asphalt. TRR 1492 TRB, National Research Council, Washington, D.C. pp 193-201. -Izzo, R. P. and Tahmoressi, M. (1999) Use of Hamburg-Wheel-Tracking Device for Evaluating Moisture Susceptibility of Hot Mix Asphalt. TRR 168 TRB, National Research Council, Washington, D.C. pp 76-85.


Empresas y Empresarios

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CONCRETE SHOW MEXICO, LA MEJOR PLATAFORMA EN EXPOSICIÓN Y NEGOCIOS PARA LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN NACIONAL

Se llevará a cabo del 21 al 23 de mayo en el CENTRO BANAMEX Ciudad de México

L

a Industria de la Construcción, una de las más importantes y de crecimiento en el país, tendrá del 21 al 23 de mayo, en el Centro BANAMEX capitalino, el nuevo concepto en exposiciones denominado “CONCRETE SHOW MÉXICO”, evento que es organizado de manera coordinada por United Bussines México (UBM) y la Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción (CMIC), evento que tiene como propósito dar a conocer las innovaciones en tecnología, además de foros de capacitación para el profesional en donde se abordarán temas como usos, aplicaciones, exigencias del mercado, nuevos materiales y lo último en tecnología del cemento y concreto.


México es la 13va. economía mundial con 112 millones de habitantes y un PIB nacional que alcanza 1.5 billones de dólares, con un crecimiento promedio del 4% anual en los 5 años, además de que es uno de los 15 mayores productores de cemento en el mundo. La Industria de la Construcción creció por arriba del 4% ciento en los últimos 2 y genera más de 5.6 millones de empleos. Hoy en día es la 4ta. actividad económica más grande generadora de empleo. Es por ello que UBM y la CMIC dispusieron la importancia de organizar un evento de tal importancia que aglutine a toda la Industria de la Construcción como lo será: Concrete Show México. En el país hay más de 25 mil empresas privadas de construcción. La obra pública y la minería son las que requieren más trabajo de esta Industria que cuenta

con una gran plataforma de negocios para aquellos que quieran participar en el sector del concreto y el cemento. En el último año el 30% de los nuevos proyectos de construcción aplicaron algún tipo de esfuerzo de construcción en la nueva modalidad de la construcción verde, y para el 2017 más del 60% de los proyectos de construcción buscarán reducir su impacto en el medio ambiente. Los visitantes a Concrete Show México, que se llevará a cabo en el CENTRO BANAMEX, además de que podrán interactuar con los expositores nacionales como internacionales, tendrán la oportunidad de participar en el panel de conferencias magistrales que serán impartidas por especialistas de México y en el ámbito mundial. Concrete Show México te espera. Será una de las mejores exposiciones organizada en nuestro país y servirá de plataforma de difusión de las nuevas tecnologías, brindando oportunidades de negocio con la emergente y nueva cultura de la construcción verde. Concrete Show México debutará como la mejor y más completa opción para exhibir todos los productos y ervicios relacionados con la construcción.

15 Más información respecto a los espacios y patrocinios en Concrete Show México, contactar: Maurilio Zertuche García Event Manager, UBM México T: +52 55 52842943 M: +52 1 55 19524321 E: maurilio.zertuche@ubm.com www.concreteshowmexico.mx

Empresas y Empresarios

Concrete Show México, exposición en su primera edición, se posicionará como líder en la industria del cemento y el concreto de la región. Ahí, en más de 5 mil metros cuadros de exposición se podrá encontrar las oportunidades para hacer negocio; será el mejor y más completo foro especializado de la industria del cemento y el concreto que reunirá a profesionales de la construcción, fabricantes y distribuidores, así como a compradores del sector privado y público.


Infraestructura

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Pavimentos de concreto

Seguridad,

Durabilidad

y Ventajas

L

os pavimentos y áreas de estacionamiento de concreto hidráulico sin duda alguna resultan ser la mejor opción económica a corto, mediano y largo plazo. Brindan mayor seguridad, su repercusión en el medio ambiente es mínima y sobre todo, tienen una gran durabilidad y un costo de mantenimiento casi nulo.

Características:

• Muy bajo costo de mantenimiento, al requerir mínimos trabajos de conservación y en periodos de tiempo mayores, recuperando la inversión inicial a corto y mediano plazo. • Menor desgaste y consumo de combustible. Cuando el pavimento mantiene su superficie de rodamiento plana, sin deformaciones, los vehículos pueden operar a una velocidad constante, sin efectuar cambios frecuentes en las revoluciones del motor y se disminuye el trabajo de la suspensión del vehículo. • En zonas urbanas, por el color que tiene el concreto hidráulico, se requiere un menor número de luminarias, lo que también se traduce en ahorro de energía eléctrica por concepto de iluminación.

Diagrama de iluminación de carreteras según material


IngenierĂ­a Civil Mexicana

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Infraestructura

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Ventajas de los pavimentos de concreto: SEGURIDAD Al ser la rigidez su principal característica, no se presentan deformaciones en la superficie que propician la acumulación de agua, evitando por ejemplo, el efecto de derrape de los vehículos en carretera. Para efectos de frenado, los pavimentos de concreto hidráulico cuentan con un texturizado transversal y longitudinal, que cumple con el coeficiente de fricción especificado en la obra por más tiempo, debido a su rigidez. La reflexión de la luz que tienen los pavimentos de concreto hidráulico, ofrece mejor visibilidad durante la noche y en zonas con neblina.

DURABILIDAD Para que un pavimento de concreto hidráulico sea durable y alcance la vida útil de proyecto (20 años) o más, es importante considerar, además de la resistencia adecuada del concreto, todos los agentes externos de exposición a los que estará sujeto el pavimento, teniendo la posibilidad de seleccionar los mejores materiales que forman la mezcla de concreto.

OTRAS VENTAJAS Mejor distribución de esfuerzos. La distribución uniforme de las cargas en las losas de pavimento, transmite menores esfuerzos a las capas de terracerías, permitiendo un menor deterioro del suelo de soporte. Con la nueva tecnología para pavimentos de concreto hidráulico, se tiene un menor tiempo de construcción, al colocar el pavimento en una sola pasada, con el ancho y espesor de proyecto.


Ingeniería básica

Supervisión de obra

• Estudios de ingeniería civil • Análisis estructurales, geotécnicos, hidráulicos, hidrológicos • Sistemas de información geográfica • Digitalización cartográfica

Ingeniería de detalle • • • •

Anteproyectos Proyectos ejecutivos Programación y presupuestación Análisis e identificación de riesgos

• Control de avance físico – financiero • Diseño e implementación de sistemas de aseguramiento de calidad de materiales y procedimientos constructivos • Equipo con tecnología de punta

Gerencia de proyecto Es el órgano técnico – administrativo que tiene como función vigilar el adecuado desarrollo del proyecto hasta su conclusión controlando las restricciones de tiempocostos-calidad, abarcando a su vez los siguientes aspectos • Ensamble jurídico – financiero de proyectos • Blindaje técnico – financiero de proyectos de inversión • Diseño, ejecución y control de procesos de licitación

Av. Insurgentes Sur No. 1809, 3er. Piso Col. Guadalupe Inn, C.P. 01020 México, D.F.

Tels. 56 61 36 54 56 61 37 79 Fax: 56 62 88 75 56 61 36 54

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20 Infraestructura

REPERCUSION EN EL MEDIO AMBIENTE Toda acción del hombre en su entorno, repercute en el medio ambiente; así, tenemos que los pavimentos acumulan calor de la radiación solar durante el día, provocando un aumento de la temperatura local. Debido a su color, los pavimentos claros reflejan gran parte de ese calor, acumulando un mínimo de la radiación solar. Durante el proceso de fabricación de algún producto, se consume y se libera energía. Cuando se construye un pavimento de concreto hidráulico, la energía que se utiliza principalmente es la requerida por las máquinas de autopropulsión para colar el concreto, sin requerir alguna energía extra para trabajar la mezcla. Partiendo del concepto anterior, los residuos contaminantes derivados de la construcción de los pavimentos de concreto hidráulico, son mínimos. Los pavimentos de concreto absorben menos calor que los pavimentos de asfalto, lo cual puede reducir la temperatura urbana hasta 15°C. Dicha disminución de temperatura resulta en: • Mayor confort para usuarios de vías • Menor consumo de energía para aire acondicionado

Información: http://www.cemexcostarica.com/no/no_no_20100311.html


Equipos de evaluación de alto

desempeño de

redes viales

Ing. Roy Barrantes Jiménez*

Coordinador, Unidad de Evaluación de la Red Vial, LanammeUCR, Costa Rica

*

21

Suplemento Especial

C

on el fin de responder a la necesidad expresa de establecer procedimientos que sirvieran de apoyo a la eventual creación de un sistema de gestión de la inversión en carreteras en Costa Rica, la Unidad de Evaluación de la Red Vial del LanammeUCR desarrolló una serie de metodologías que permiten evaluar la Red Vial Nacional con equipos de alto desempeño. Con esta metodología fue posible establecer procedimientos sistemáticos y criterios técnicos objetivos para realizar una evaluación de la capacidad funcional, capacidad estructural y de parámetros como resistencia al deslizamiento y grado de deterioro superficial para toda la Red Vial Nacional. Una vez implementadas estas metodologías fue posible generar y mantener una base de datos con información detallada de la condición general de la red vial, que pudiera servir de fundamento técnico para la generación de planes de inversión y estrategias de intervención.


Suplemento Especial

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INTRODUCCIÓN La recopilación de datos sobre el estado de una red vial como la de Costa Rica no es, ni será nunca, un fin en sí mismo. Los datos deben procesarse y transformarse en información que sea útil para la toma de decisiones. Estas decisiones no siempre son responsabilidad directa de personal con los conocimientos técnicos suficientes para interpretar los datos de condición de un pavimento, de esta forma, la información es vital para que los tomadores de decisión mejoren su criterio y se consiga un impacto directo en la calidad de las redes viales. El proceso lógico de gestión en una red vial de carreteras evoluciona a través del desarrollo de los siguientes conceptos básicos, “conocer” – “controlar” – “mejorar”. Siendo así, es de vi-

tal importancia el conocer, con el mayor nivel de detalle y rigurosidad, la condición real y actualizada de la red vial y es aquí donde el uso de equipos de alto desempeño y precisión toma un papel protagonista. Los parámetros técnicos con los que se realizan las evaluaciones en Costa Rica están relacionados directamente con mediciones de la capacidad estructural del pavimento, asociado la vida útil o de servicio de los pavimentos construidos, con la capacidad funcional o IRI, asociado con el costo de operación de la flota vehicular, confort y velocidades de operación, así como con la seguridad vial, evaluada a través de la fricción de la superficie para facilitar el frenado de los vehículos.  Para tales efectos se utiliza el deflectómetro de impacto (FWD), para medir

las deflexiones superficiales obtenidas al someter al pavimento a una fuerza que simula cargas de tránsito, lo que permite inferir la capacidad soportante de dicho pavimento, y con ello, la vida útil remanente en dicha estructura. Por otra parte, se utiliza el perfilómetro láser, el cual mide las irregularidades superficiales (IRI) de las vías, que se asocia tanto con el confort que siente el usuario que circula por dicho tramo, como principalmente con los costos de operación de los vehículos que usan las carreteras y las velocidades de operación. En el tema de seguridad vial, el equipo de fricción o agarre (GRIP) permite medir el coeficiente de rozamiento existente entre el pavimento y las llantas, lo que determina su adherencia a la calzada y que se relaciona directamente con el índice de peligrosidad de una ruta.

DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS, CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Y PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN. Capacidad funcional del proyecto (IRI).  Descripción del equipo. El perfilómetro láser es un equipo de última generación que permite evaluar la condición de regularidad superficial de las carreteras, mediante un índice de estado estandarizado internacionalmente, denominado IRI (Internacional Roughness Index). La regularidad o rugosidad de una carretera se define como la suma de las irregularidades de la superficie por unidad una longitud, lo que es percibido por el usuario como el confort de marcha. Sin embargo, el aspecto más importante de la regularidad superficial es que se relaciona directamente con los costos del vehículo que circula por dicha carretera, dado que afecta su consumo de combustible y sus costos de mantenimiento (Figura 1).

Figura 1.Efecto de la regularidad superficial en el confort sentido por los usarios de la ruta

La Figura 2 muestra el equipo empleado por el LanammeUCR en la evaluación de proyectos, y que es conocido como perfilómetro láser. Dicho equipo consta de 3 sensores láser ubicados en la defensa delantera del vehículo, uno sobre cada huella de rodamiento y el tercero central. Estos sensores están conectados a un computador con GPS, el cual calcula en tiempo real el valor de IRI para segmentos de 100 metros de longitud, y los guarda en archivos de texto1. Cada uno de estos archivos debe ser procesado individualmente, para convertirlos en tablas de datos que necesita el SIG para crear los mapas y reportes finales de las mediciones para cada tramo de carretera evaluado. 1 El proceso de cálculo del Índice de Regularidad Internacional se basa en las Normas de ASTM–E 950 “Standard Test Method for Measuring the Longitudinal Profile of Traveled Surfaces with an Accelerometer Established Inertial Profiling Reference”, la cual abarca la medición y almacenamiento de datos de perfil medidos con base en una referencia inercial establecida por acelerómetros; y la Norma ASTM–E 1170 “Standard Practices for Simulating Vehicular Response to Longitudinal Profiles of Traveled Surfaces”, la cual abarca el cálculo de la respuesta vehicular a las regularidades superficiales de la carretera, utilizando un programa de simulación vehicular. Para definir rangos que pudieran reflejar la condición funcional de una ruta de forma objetiva se analizó la fundamentación técnica que dio origen al concepto de IRI, y se aplicaron las correlaciones existentes con otros índices, aceptados internacionalmente, que describen la condición funcional de las rutas (serviciabilidad) considerando tanto la rugosidad de los pavimentos, como los deterioros existentes.


construida por la AASHTO. De esta forma fue posible estimar el PSR como una función derivada de variables como la pendiente variable el “Slope Variante”, (SV) y considerando el aporte de deterioros como agrietamientos y bacheo, la cual logró estimar un nuevo índice de serviciabilidad objetivo conocido como PSI y representado por las siguientes ecuaciones: Para Pavimentos Asfálticos:

Para Pavimentos de Concreto Hidráulico:

Criterios de Clasificación Para definir rangos que pudieran reflejar la condición funcional de una ruta de forma objetiva se analizó la fundamentación técnica que dio origen al concepto de IRI, y se aplicaron las correlaciones existentes con otros índices, aceptados internacionalmente, que describen la condición funcional de las rutas (serviciabilidad) considerando tanto la rugosidad de los pavimentos, como los deterioros existentes. Uno de los principios fundamentales considerados por la “American Association of State Highway and Transportation Officials” (AASHTO) en el desarrollo de la Guía de Diseño Estructural de Pavimentos (AASHTO, Washington D.C., 1993) es la relación existente entre los conceptos de serviciabilidad y desempeño. De acuerdo con estos conceptos el pavimento existe para brindar confort y seguridad a los usuarios; por consiguiente, el desempeño de un pavimento debería ser cuantificado en términos de su serviciabilidad. La AASHTO desarrolló en 1962, por medio de experimentación en el “tramo de prueba de escala natural” una definición de serviciabilidad de un pavimento, denominada como “Present Serviciability Rating” (PSR). El cálculo de este índice se realizó por medio de una apreciación subjetiva sobre la calidad de rodado, realizado por un grupo de personas que formaron parte de un panel evaluador. De esta evaluación  subjetiva surgió una escala de clasificación que calificó la calidad de ruedo con valores entre 0 (intransitable) y 5 (excelente). Uno de los objetivos principales de este estudio era desarrollar una relación entre el índice PSR subjetivo y un índice objetivo como lo es el índice PSI. Producto de desarrollo de modelos de regresión lineal se logró calcular los valores de PSI, a partir de datos provenientes de las distintas secciones de la “Pista de Prueba”

Donde: •SV:Varianza de la pendiente longitudinal (Slope Variance) medida con un perfilómetro CHLOE, rod x 10-6 (in/ft2). •RD: Ahuellamiento (roderas) promedio en pavimentos de asfalto, in. •C (en asfalto): Superficie agrietada, ft2/1000ft2. •C (en concreto): Longitud total (transversales y longitudinales) de grietas, selladas o abiertas, ft2/1000ft2. •P: Superficie bacheada, ft2/1000ft2. Considerando el alto grado de correlación existente entre las calificaciones de serviciabilidad por parte del usuario y ciertas variables que miden cuantitativamente el deterioro físico de pavimento, el concepto inicial de serviciabilidad (en términos de la opinión de un usuario, PSR) fue reemplazado por el de un índice de serviciabilidad (PSI) calculado según las relaciones anteriores, a partir de ciertos parámetros medidos con absoluta objetividad. Una vez establecido el PSI como un indicador objetivo de la serviciabilidad de un pavimento, se desarrollaron investigaciones que permitieron establecer distintos modelos de correlación matemáticos para la estimación del PSI en función del IRI, entre ellos tenemos: Para Pavimentos Asfálticos:

R2 = 95%

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Para Pavimentos de Concreto Hidráulico:

R2 = 96.5% Donde x = log (1+SV) para ambos casos

Suplemento Especial

Figura 2. Perfilómetro Láser


Suplemento Especial

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Adicionalmente se establece una ecuación de regresión del análisis de pares ordenados IRI – SV, obteniendo la siguiente ecuación:

R2 = 98.8% Combinando las ecuaciones (3) y (5) para pavimentos flexibles y (4) y (5) para pavimentos rígidos es posible obtener modelos que correlacionen PSI e IRI con un alto grado de confianza. Otros modelos propuestos por Al –Omari y Darter (6) son: Al –Omari y Darter (6) para pavimentos flexibles

R2 = 73% Al –Omari y Darter (6) para pavimentos rígidos

De los modelos antes descritos, se eligen, para la determinación de los rangos de IRI, los representados por las ecuaciones (3) y (4) (por sus coeficientes de variación R2 más altos), combinados con la ecuación (5). De esta forma, mediante el uso de los modelos mostrados, se pueden establecer rangos para el IRI, cuyos límites van a estar determinados por los correspondientes valores del Índice de Serviciabilidad Presente (PSI), los cuales ya fueron definidos por la AASHO en 1962. Los rangos propuestos se muestran en la Tabla 1 y permiten clasificar las rutas por su condición funcional considerando valores de rugosidad (IRI) y de serviciabilidad (PSI).

R2 = 73%

Tabla 1. Rangos y valores característicos de IRI en función del PSI Capacidad estructural del proyecto (FWD).  Descripción del equipo.


Un indicador muy importante del comportamiento de los pavimentos, son las deformaciones que experimenta al ser sometido al peso de los vehículos. Dichas deformaciones o deflexiones se asocian directamente con la ocurrencia de agrietamientos por fatiga y deformaciones permanentes en la capa de rodamiento, tales como roderas; lo cual reduce la vida útil del pavimento.

El procedimiento de medición se realiza con base en la Norma ASTM D 4695 “Standard Guide for General Pavement Deflection Measurements”, y consiste en transportar el equipo al lugar del ensayo y colocar el plato de carga sobre el punto deseado, descender el plato de carga y los sensores a la superficie del pavimento y subir el peso a la altura deseada para luego dejarlo caer, grabando los resultados de deflexión y carga. 2

Figura 3. Deflectómetro de Impacto

Figura 4. Cuenco de deflexiones producido por el equipo FWD

Es importante notar que las deflexiones obtenidas, si bien sirven para inferir la capacidad estructural de un pavimento, no son suficientes por sí solas, dado que se necesita además conocer la estructura interna del pavimento (capas componentes, materiales, espesores) y del tránsito (número de vehículos, composición de la flota), para poder estimar correctamente la capacidad estructural y vida útil remanente de la carretera; estos elementos serán considerados al momento de definir los rangos con los que se va a clasificar el pavimento de acuerdo con los valores de deflexiones medidos.

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Suplemento Especial

Existen actualmente diversas técnicas para obtener dichas deflexiones, las cuales se basan en la teoría del pavimento como una estructura multicapa, cuyo comportamiento sigue la teoría de elasticidad. Los métodos de medición bajo impacto son los que mejor simulan el efecto de las cargas dinámicas como las producidas por los vehículos al transitar (Aquino, Zárate: “Comentarios sobre la aplicación de los parámetros relacionados con la forma de la cuenca de deflexiones, utilizando el deflectómetro de impacto”, 2006). El equipo utilizado en el LanammeUCR para la evaluación de deflexiones en pavimentos, conocido como FWD por sus siglas en inglés (Falling Weight Deflectometer) o simplemente deflectómetro de impacto (Figura 3), utiliza esta metodología. El deflectómetro de impacto es un equipo de alta tecnología que mide el hundimiento o deflexión instantánea que experimenta el pavimento en un punto, debido al golpe de un peso lanzado desde un mecanismo diseñado específicamente con este propósito, de tal manera que produzca una fuerza de reacción en el pavimento de 40 KN (566 Mpa). Esta carga cae sobre un plato circular cuya área de contacto es similar a la de una llanta de vehículo; las deflexiones obtenidas son registradas por 9 sensores, el primero directamente en el plato de carga, y los demás dispuestos en un arreglo lineal con una longitud máxima de 180 centímetros (Figura 4)2. Con esta disposición es posible obtener además la forma y tamaño del cuenco de deflexiones, el cual se relaciona con aspectos como el espesor y rigidez del pavimento, las características de los materiales de las capas subyacentes y la magnitud de la carga aplicada. Es posible, con un procedimiento de cálculo inverso, determinar los módulos de elasticidad de las diferentes capas que conforman la estructura del pavimento, así como su vida útil remanente.


Suplemento Especial

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Criterios de clasificación La evaluación del proyecto con el deflectómetro de impacto brindará datos de deflexiones medidas en mm X10 -2 , para lograr definir si esas deflexiones corresponden a pavimentos con buena, regular o mala capacidad estructural es necesario definir los rangos de deflexiones aplicables. Para la definición de estos rangos es necesario contar con el detalle de los paquetes estructurales efectivamente construidos en las distintas secciones del pavimento, es decir, espesores, tipos de material, módulos de los materiales, datos de tránsito, longitud del tramo, etc. La capacidad estructural del pavimento disminuye con el tiempo y el tráfico.  En el caso de los pavimentos flexibles, la capacidad estructural efectiva puede determinarse mediante tres metodologías alternativas: 1. Capacidad estructural con base en ensayos a los materiales y evaluación visual. 2. Capacidad estructural con base en ensayos no destructivos de deflexión. 3. Capacidad estructural con base en daño por fatiga debido al tráfico. En la definición de los rangos el lanammeUCR utiliza el método de “Vida Remanente”, el cual sigue el concepto de daño por fatiga.   Esto es, que las cargas repetidas dañan gradualmente el pavimento y reducen el número de cargas adicionales que puede soportar y que lo llevan a la falla.  En este caso, se supone que la reducción en la capacidad estructural del pavimento, no presentará daños observables pero si una reducción en términos de la cantidad de cargas futuras que puede soportar. Para determinar la “Vida Remanente”, se debe determinar la cantidad de tráfico que el pavimento ha soportado hasta ese momento y la cantidad total de tráfico que se espera, pueda soportar hasta la “falla” (para ser consistentes con la ecuación de diseño de la metodología de la AASHTO 1993, se considera la falla cuando el índice de serviciabilidad, PSI, es igual a 1.5). Ambas cantidades de tráfico deben expresarse en términos de Ejes Equivalentes de Diseño de 9000 Kg (18000 lbs). La diferencia entre estos valores, expresado como un porcentaje del tráfico total para la “falla” se define como “Vida Remanente”, y se denota por la Ecuación: Donde: RL: Vida Remanente, % Np: cantidad de Ejes Equivalentes de Diseño en un momento determinado, ESAL`s 18000 lbs N1.5: cantidad de Ejes Equivalentes de Diseño para la falla del pavimento (PSI=1.5), ESAL`s 1800 lbs

Una vez determinada la “Vida Remanente”, el diseñador puede obtener el Factor de Condición, CF, a partir de la 5.  El Factor de Condición, CF, se define como:

Donde: SCn: capacidad estructural del pavimento después de Np ESAL`s SC0: capacidad estructural original del pavimento La capacidad estructural existente puede ser estimada multiplicando la capacidad estructural original del pavimento por el Factor de Condición, CF, como se muestra a continuación:

La aproximación de la vida remanente para determinar el SNeff tiene algunas limitaciones asociadas con el método. Las principales son las siguientes: La capacidad de predicción de las ecuaciones de diseño obtenidas de la pista de ensayo de la AASHTO. Las grandes variaciones en el desempeño típico observado en pavimentos con diseños aparentemente idénticos. Estimación de los Ejes Equivalentes de Diseño de 18000 lbs que han pasado en un determinado momento.

Figura 5. Relación entre Factor de Condición y “Vida Remanente”

Para la evaluación de proyectos el criterio utilizado por la Unidad de Evaluación de la Red Vial fue el de evaluar las variaciones en el número estructural al 60% y al 20% de Vida Remanente.  Numerosos estudios demuestran que el comportamiento de la curva del Índice de Serviciabilidad Presente (PSI) para la mayoría de los pavimentos tiene un comportamiento donde la variación del índice es muy baja en los primeros años y


desciende de forma acelerada al final del período de diseño, por lo tanto, las deflexiones esperadas antes de un 60% de Vida Remanente serán representativas de un pavimento en buen estado estructural y aquellas obtenidas para un pavimento con un 20% de Vida Remanente corresponderían a un pavimento con un mal estado estructural. Una vez obtenidos los nuevos valores de los SN al 60% y 20% de vida remanente es posible, mediante un proceso de retrocálculo establecer los valores de deflexión asociados con esta pérdida de capacidad estructural y se definirán así “juegos de rangos”, tantos como paquetes estructurales se hayan construido, aplicables a cada tramo y que permitirán calificar los valores de las deflexiones obtenidas en los ensayos de deflectometría en el proyecto.

El nivel de rozamiento de la superficie depende de varios factores, siendo los principales la macro textura y la micro textura de la mezcla asfáltica o concreto utilizado en la vía. La macro textura se relaciona directamente con el tipo de agregado expuesto en la mezcla obtenida; y afecta directamente la capacidad de drenaje del agua en la superficie de la vía. A mayor macro textura, mejor esta capacidad, pero en detrimento del desgaste de las llantas de los vehículos que por dicha ruta circulan. A menor macro textura, menor la capacidad de drenaje de la carretera, que ante ciertas condiciones de cantidad de agua superficial y velocidad de los vehículos produce el fenómeno llamado hidroplaneo: la llanta no se encuentra en contacto directo con la superficie, sino que entre ambos se forma una pequeña película de agua, lo que conlleva a la pérdida del control del vehículo al maniobrar. Por otra parte, la micro textura depende directamente de la superficie del agregado expuesto en la mezcla, y es la que brinda la adhesión entre este agregado y la llanta. La piedra con poca resistencia o que se pule fácilmente con el paso del tránsito (como por ejemplo el agregado calizo) es por tanto poco apta para utilizarla en mezclas usadas en superficies de ruedo. La Figura 6 ilustra lo expuesto anteriormente. Microtextura (textura de agregado)

Macrotextura (textura de la superficie)

Resistencia al deslizamiento (Grip Number).  Descripción del equipo. Figura 6. Diferencias entre micro y macro textura del agregado en una superficie de ruedo

El equipo utilizado por el LanammeUCR para medir el coeficiente de rozamiento es del tipo que utiliza una rueda parcialmente bloqueada en dirección de la trayectoria seguida, y es conocido a nivel internacional como Griptester. Dado que la condición húmeda de una carretera es la condición que ofrece el menor rozamiento, el equipo posee una bomba y una reserva capaz de generar una película de agua constante al frente de la rueda; mediante sensores, el equipo calcula directamente la fuerza de arrastre ejercida sobre ésta y obtiene el gripnumber o medición de rozamiento. Este valor puede relacionarse con el coeficiente internacional de fricción IFI, si se conoce la textura de la superficie de ruedo. La ventaja de este aparato es su facilidad de operación, su reducido tamaño que no necesita de un vehículo dedicado, y que permite tomar mediciones continúas en las carreteras (ver Figura 7).

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Figura 7. Griptester utilizado

Suplemento Especial

Un aspecto muy importante en la seguridad vial, es el nivel de agarre o rozamiento que experimenta la llanta del vehículo con la carretera. A mayor nivel de rozamiento, mayor es la fuerza que trata de oponerse al deslizamiento del vehículo, lo cual es necesario por ejemplo cuando el conductor debe tomar una curva a una velocidad moderada en carreteras principales o rotondas, o cuando debe realizar una frenada de emergencia. Por otro lado, pavimentos con nivel de rozamiento bajo brindan condiciones inseguras para los usuarios, siendo el derrape o pérdida del control del vehículo la causa común de accidentes en rutas que presentan esta condición. Como se deriva de lo anterior, mantener un valor mínimo de rozamiento de la superficie es vital para conservar las condiciones de servicio y seguridad normales de una vía.  Varios países cuentan con estudios que relacionan los bajos niveles de rozamiento de un tramo vial con índices más elevados de ocurrencia de accidentes; lo cual indica que se deben mejorar los niveles de rozamiento para reducir la cantidad de accidentes y los gastos asociados con estos.


Suplemento Especial

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El lanammeUCR se utilizaron dos rangos de clasificación para medir la condición de rozamiento en la red vial. El primer rango es el que recomienda el fabricante del equipo, el cual varía un poco según el tipo de vía por el que se circula; los valores recomendables aparecen en la Tabla 2. El segundo rango de clasificación es utilizado a nivel internacional, el cual relaciona los valores del coeficiente de fricción transversal (CFT) con el valor Gripnumber (GN) que arroja la prueba; éste es ilustrado en la Tabla 3.

Tabla 2. Valores de GN mínimos recomendados por el fabricante del Griptester para carreteras

Tabla 2. Clasificación internacional del pavimento según el GN

PRODUCTOS GENERADOS DE LA EVALUACIÓN DE REDES CON EQUIPOS DE ALTO DESEMPEÑO Como resultado de la evaluación de redes con equipos de alto desempeño se generan una serie de productos fundamentados en el análisis de los datos obtenidos y en la transformación en información procesada, útil para la toma de decisiones y diagnóstico de las capacidades funcionales, estructurales y de seguridad vial del proyecto. Es necesario tener presente la diferencia conceptual entre “datos” producto de una evaluación con equipos de alto desempeño y la generación de “información”. Por medio de información es posible tomar decisiones ya que el criterio técnico se sustenta en conocimiento veraz y oportuno. Dentro de los procesos de generación de información se utiliza actualmente la combinación de índices de condición del pavimento, de esta forma los tramos de carretera pueden ser calificados de forma más integral, considerando tanto su capacidad funcional como su capacidad estructural y finalmente establecer niveles de condición general que permiten catalogar una tramo de vía como candidato a algún tipo de intervención a nivel estratégico, es decir, tramos candidatos a mantenimiento, rehabilitación o reconstrucción. De esta forma, los equipos de evaluación de redes de alto desempeño se constituyen como las herramientas más útiles en la evaluación de redes.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. American Association of State Highway and Transportation Officials. Guide for Design of Pavement Structures.  Washington D.C, United States: AASHTO, 1993. 2. American Society for Testing and Materials. D 6433. Prácticas Estandarizadas para Evaluar el Índice de Condición de Pavimentos en Carreteras y Parqueos. West Conshohocken PA 19428-2959, United States: ASTM, 2003. 3. Barrantes, Roy; Autores secundarios:Loría, Luis Guillermo; Sibaja, Denia; Porras, Juan Diego. Desarrollo de Herramientas de Gestión con Base en la Determinación de índices para la Red Vial Nacional. Proyecto # UI-PI-04-08. Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales. San José, Costa Rica: LanammeUCR, 2008. 4. Barrantes, Roy; Badilla, Gustavo; Sibaja, Denia. Propuesta de Rangos para la Clasificación de la Red Vial Nacional. Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales. San José, Costa Rica: LanammeUCR, 2008. 5. Ulloa, Álvaro; Badilla, Gustavo; Allen, Jaime; Sibaja, Denia.  Proyecto de Encuesta de Carga. Unidad de Investigación. Proyecto #PI-01-PIIVI-2007. Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales. San José, Costa Rica: LanammeUCR, 2007.


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Innovación

30

Importación de una innovación para pavimentos de

concreto E

Una visita a Alemania promueve pruebas de separadores de geotextiles no tejidos de pavimentos de concreto para Estados Unidos

l uso de geotextiles en pavimentos es apenas una cosa nueva. Pueden ser encontradas comúnmente entre y dentro de terracería y subbases para mitigar los efectos de los materiales de mala calidad, como un filtro alrededor de subdrenes y a lo largo de los terraplenes para la estabilización. Sin embargo, el uso de geotextiles como una capa intermedia entre capas de pavimentos de concreto no es común en los Estados Unidos — por lo menos hasta ahora.

Sabrina I. Garber y Robert Otto Rasmussen*

Un proyecto de Missouri usa un geotextil no tejido como parte de una aplicación de una sobrecapa de concreto.

Sabrina I. Garber, MSE, es Gerente de proyectos, y Robert Otto Rasmussen, Ph., INCE, P.E., Vicepresidente y jefe de ingenieros para el Transtec Group, Inc. Pueden ser contactados en sgarberthetranstecgroup.com y rrasmussenthetranstecgroup.com, respectivamente

*

Los Pavimentos de concreto nuevos comúnmente incluyen por lo menos tres capas: la subrasante, base y una de concreto (ver figura 1). La subbase consta de suelo existente que sirve para mejorar la estabilidad y uniformidad y ayudar a mitigar los efectos ambientales. Desde entonces, en la mayoría de los casos, el material subrasante existente no es de alta calidad, especialmente cuando se espera carga de tráfico pesado, entonces se incorpora una capa base en el diseño de pavimento.


Superficie de concreto Mezcla de asfalto caliente Base tratada con cemento Subbase

Figura 1: Sección representativa del pavimento de concreto típico

Cuando esta base de material es tratada con cemento, una fina capa de asfalto de mezcla en caliente (HMA) a veces se coloca sobre ella antes de que la superficie del concreto se construya. El propósito de los HMA es proporcionar una separación entre las dos capas cementantes, que puede ser importante si la base tratada con cemento (CTB) tiene agrietamiento excesivo. La capa HMA intermedia también tiene funciones como barrera de agua que impide el ingreso del agua de la superficie de las capas subyacentes, y proporciona un nivel del lecho que amortigua la base de los efectos de las cargas dinámicas causadas por el tráfico pesado.

Los trabajadores instalaron una capa intermedia de geotextil no tejido en la ruta D al sur de kansas City, Missouri, como se recomienda sin arrugas o pliegues.

El uso de la capa intermediaria de HMA es común en los Estados Unidos y ha demostrado ser eficaz, siempre y cuando el material sea de buena calidad y la capa intermedia se diseña y construye correctamente. Por desgracia, la HMA se ha vuelto cada vez más cara. Además, la aplicación de esta capa a menudo implica una única operación que puede distorsionar los horarios de construcción. Lo cual ha puesto de manifiesto la necesidad de alternativas adecuadas. Sin embargo, para seguir siendo competitivos en una base de costos sin comprometer la durabilidad a largo plazo de pavimentos de concreto, los separadores alternativos deben seleccionarse cuidadosamente. Idealmente, deben seleccionarse con base a la experiencia. Un reciente descubrimiento realizado por practicantes de la carretera de Estados Unidos durante su visita con sus homólogos alemanes identificó el uso de geotextiles no tejidos como tal alternativa. Los ingenieros alemanes tienen más de un cuarto de siglo de experiencia en el uso de separadores de geotextil no tejido, tanto en revestimientos de concreto y nuevos proyectos de construcción de pavimentos de concreto. Durante ese tiempo, han hecho grandes avances en su perfeccionamiento.


Innovación

32 Uso de geotextiles no tejidos en Alemania

Importación de la tecnología

Los alemanes primero comenzaron a experimentar con geotextiles no tejidos como separadores entre las capas de pavimento de cemento hace más de 25 años. En 1981, los ingenieros alemanes estaban en medio de reparaciones generales a muchas de sus principales carreteras. La autopista 5 (A5) era una autopista en la lista para las reparaciones. En este proyecto, se descubrió que la mayoría de los daños en el pavimento era el resultado de la falta de drenaje y posterior pérdida de apoyo en las capas base y subsuelo. La reparación estándar incluye quitar la superficie de concreto existente, sustituyendo las capas de apoyo según sea necesario y arreglando con la nueva superficie de concreto. Sin embargo, esto no habría corregido la raíz del problema, y por lo tanto había que hacer algo más.

En 2006, los representantes de la FHWA, la Asociación Americana de carretera estatal y funcionarios de transporte (AASHTO) y el programa nacional de investigación carretera cooperativa (NCHRP) recorrieron Europa (Hall et.al., 2007) y se reunieron con sus homólogos allí. Durante esa gira, el equipo aprendió acerca de la técnica alemana de geotextiles no tejidos y se había reconocido el potencial de aplicación en los Estados Unidos. Con posterioridad a la gira, FHWA patrocinó un pequeño proyecto para centrarse en documentar los logros de los alemanes y los resultados de los esfuerzos iníciales de implementación en los Estados Unidos de esta práctica (Rasmussen y Garber, 2009)

Por un capricho experimental, los ingenieros alemanes decidieron utilizar un geotextil no tejido como parte de su procedimiento de reparación. Su esperanza era que la transmisividad del geotextil no tejido ofreciera drenaje lateral debajo de la superficie del concreto y así minimizar el potencial de saturación directamente debajo de la superficie del concreto. Su intuición era correcta. El proyecto de reparación A5 fue un éxito, y durante los próximos años, el uso de geotextiles no tejidos se convirtió en una práctica común no sólo en la reparación, sino también como parte de nuevos proyectos de construcción. Durante este tiempo, los ingenieros alemanes se dieron cuenta de que el beneficio de los separadores de geotextil no tejido no estaba limitado a la transmisividad. En cambio, los geotextiles sirven para tres funciones fundamentales: drenaje, separación y estratificación. Además, para funcionar adecuadamente, el diseño estructural del pavimento requiere atención especial, teniendo en cuenta que el cumplimiento de la ayuda es diferente sin la capa intermedia. Un aumento en el espesor de la superficie (1 cm) fue todo lo que era necesario para dar cabida a este material (Leykauf y Birmann). Durante los próximos 25 años, los ingenieros alemanes aprendieron cómo ajustar la fabricación de geotextiles no tejidos para crear un material con una combinación de características específicas que realizarían las mejoras bajo las superficies de pavimentos de concreto. Las normas y especificaciones eventualmente fueron desarrolladas por la Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), el equivalente alemán de la Administración Federal de carreteras (FHWA). La experiencia alemana continúa creciendo, BMVBS continúa actualizando estas publicaciones en consecuencia.

Los sujetadores y clavos de acero garantizan la sujeción del geotextil en la base. Esta foto muestra los dispositivos utilizados en el proyecto de Missouri.

Este corazón del proyecto de Missouri muestra el geotextil no tejido consolidado adecuadamente a la superficie del concreto y no a la base.

Durante este proyecto, se reveló que el éxito de la experiencia alemana diseminaba la orientación adecuada que se basó en su experiencia. Utilizando las traducciones de las especificaciones publicadas y las normas, junto con los resultados de las entrevistas con los profesionales alemanes, se elaboraron recomendaciones iníciales para la selección adecuada de materiales, métodos de diseño y técnicas de construcción. Estas recomendaciones están documentadas en el informe de la FHWA, “separadores de geotextil no tejido para las capas de separación de pavimento cementante. Práctica y ensayos de campo Alemán en Estados Unidos.” También están documentados en el informe los


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Innovación

costos estimados de material y los resultados de ensayos de campo recientes en Missouri y Oklahoma. Según el informe de la FHWA, el costo de instalación por metro cuadrado de geotextil no tejido oscila entre 1,25 y 2.00. Tras el informe, el interés y el uso de esta técnica ha crecido rápidamente en los Estados Unidos, que a su vez ha estimulado la competencia entre los fabricantes de geotextil. Esto ha llevado a precios aún más bajos y un mayor número de fuentes. En comparación con la alternativa tradicional de HMA, los geotextiles no tejidos son por lo tanto atractivos para su uso como una capa intermedia en pavimentos de concreto. Los ensayos de campo en Missouri y Oklahoma habían demostrado éxito en la incorporación de geotextiles no tejidos en la práctica de construcción típica. El proyecto de Missouri, ubicado en la ruta D al sur de Kansas City, implementó un geotextil no tejido como parte de una aplicación de revestimiento de concreto. El proyecto en Oklahoma, a lo largo de la Interestatal 40, implementó el tejido en una nueva aplicación de construcción similar a la aplicación común alemana. En ambos casos, fueron introducidos los ajustes mínimos a los métodos de construcción típica, y los contratistas se mostraron complacidos con la facilidad con la que puede ser colocado el geotextil no tejido. Las recomendaciones para las prácticas de construcción identificadas en el informe de la FHWA fueron en gran medida adheridas durante los ensayos de campo. Algunas de esas recomendaciones incluyen la colocación e instalación del geotextil no tejido sobre una superficie limpia razonablemente libre de detritos, para proteger el material de la materia prima subyacente sin excesivas arrugas o pliegues y minimizar el tráfico sobre el material después de la instalación. Los Contratistas consideran ambos proyectos exitosos, reportando una total reducción de costos y facilidad en la construcción. El éxito a largo plazo se medirá por el desempeño de pavimento en los años venideros. Mientras que no hay razón para dudar, el tiempo dirá si las aplicaciones en los Estados Unidos comparten el mismo éxito que la experiencia alemana.

El futuro La innovadora técnica alemana del uso de geotextiles no tejidos como una alternativa a los separadores HMA en pavimentos de concreto está ganando impulso en Estados Unidos. Actualmente, hay más proyectos de implementación en marcha en todo el país. Las expectativas son optimistas para que los separadores de geotextil no tejido sean difundidos entre todos los Estados, particularmente en la aplicación de revestimientos de concreto no adherente como una técnica de rehabilitación del pavimento.

Colocación del geotextil no tejido para la demostración de los proyectos Missouri y Oklahoma involucra equipo simple y un pequeño número de trabajadores para minimizar las arrugas y pliegues

Los Estados Unidos desarrollan sus propios conocimientos a través de proyectos de aplicación continua, más la investigación y continua comunicación con expertos alemanes, así como las recomendaciones para especificaciones de materiales y pruebas, para mejores prácticas para la construcción, seguirán evolucionando. Los Geotextiles no tejidos pueden ser una alternativa exitosa a los separadores HMA mientras se seleccionan los materiales adecuados y métodos de construcción de mejores prácticas adoptados. La experiencia alemana ha demostrado que funciona; FHWA apoya, a la pavimentación industrial que el concreto necesita.

Referencias Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen Arbeitsgruppe Betonstaßen, 2001, Richtlinie für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen (RStO). Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen Arbeitsgruppe Betonstaßen, 2001, Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken aus Beton (ZTV Beton StB), updated 2007. Leykauf, G., and D. Birmann, Concrete Pavements with Nonwoven Geotextile Interlayer in Germany – Measurements and Long Term Behavior, Munich University of Technology, Munich, Germany. Hall, K., et. al., 2007, Long-Life Concrete Pavements in Europe and Canada, Report FHWA-PL-07-027, Federal Highway Administration, Washington. Rasmussen, Robert Otto, and Sabrina I. Garber, 2009, Nonwoven Geotextile Interlayers for Separating Cementitious Pavement Layers: German Practice and U.S. Field Trials, Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportati


Tegnologías

36

Pavimentos de concreto:

Innovación chilena que reduce el

los

costo de

pavimentos

E

sta tecnología tiene un menor espesor de concreto, que los diseñados de forma tradicional. Una nueva tecnología está generando grandes cambios en calles de ciudades, carreteras, estacionamientos y pavimentos industriales. Se trata de los pavimentos de concreto, método que considera la posición de las cargas de manera novedosa, ya que dimensiona las losas de tal forma, que estas nunca sean cargadas por más de un set de ruedas del vehículo, logrando disminuir significativamente las tensiones. Esta disminución de tensiones resulta en el diseño de pavimentos de concreto con espesores considerablemente menores que los métodos normales, siendo incluso más económicas que una solución equivalente en asfalto.


Tegnologías

38 Con el fin de diseñar pavimentos de forma óptima, se elaboró un programa de computo que calcula las tensiones generadas por el tráfico en losas con diseño optimizado y entrega como resultado menores espesores. Además, permite el diseño mediante fibras estructurales en el concreto, las cuáles producen un cambio en el comportamiento del material, reduciendo aún más el espesor y mejorando la serviciabilidad en condiciones de suelo de mala calidad.  Este programa se ha calibrado con la investigación realizada en la prestigiosa Universidad de Illinois, EE.UU.

- La construcción se efectúa de manera tradicional, incluso al no tener barras dentro del concreto y al necesitar una menor cantidad de concreto por km, es más sencilla. Esta tecnología se encuentra actualmente aprobada y utilizada en diferentes proyectos del Ministerio de Obras Públicas. Adicionalmente, ha sido aplicado en más de 3.000.000 de m2 de distintos proyectos privados en el país, en Guatemala y en Perú. Proyecto: Walmart Lo Aguirre (2011) (20.000.000 EE). Losas de concreto de 1,75 x 1,75 m y 17 cm de espesor ←

Este nuevo sistema desarrollado por la empresa TCPaviments, tiene las siguientes ventajas: - Los pavimentos diseñados y construidos tienen un menor espesor de concreto, que los diseñados de forma tradicional, para una misma solicitación de carga y tráfico. - Ahorro en sello de juntas ya que el diseño considera una base con menos de 8% de finos y las juntas son cortadas con sierra delgada de 1,9 mm que deja una abertura mínima lo que impide la rotura de la junta. - Pavimento “Verde”: la elaboración de cemento genera CO2, que es emitido al   ambiente en cambio, este pavimento por ser más delgado necesita menos cemento, por lo que se emite menos CO2. - Los pavimentos de concreto necesitan un 30% menos de energía eléctrica para generar el mismo nivel de iluminación. - El diseño de estos pavimentos se realiza de manera específica para los requerimientos y condiciones de cada proyecto, permitiendo optimizarlo. - Permite construir en invierno, pudiendo realizar faenas continuas durante todo el año.

Proyecto: Terrapuerto Lima, Perú (2010) (10.000.000 EE). Tránsito de 120.000.000 EE, concreto de 22 cm Losas de concreto de 1,75 x 1,75 m y 15 cm de espesor →

Andrés de Fuenzalida 47, Piso 6, Providencia :: Santiago, Chile :: Fono: (56 2) 335 3468


Pavimentos de concreto:

Equipos y Proceso Constructivo

Esta productividad apoyada con una buena planeación, han hecho posible optimizar los recursos y eficientar el proceso constructivo. Antes de iniciar el proceso de elabora-

39

Ingeniería

E

n pavimentos de concreto se considera el uso de la cimbra deslizante como la herramienta necesaria para la formación del pavimento mediante el deslizamiento continuo de una cimbra al rededor de la masa plástica del concreto, la pavimentadora de cimbra deslizante es la maquinaria autopropulsada en la cual va montada la cimbra. Por lo general este tipo de pavimentaciones manejan grandes volúmenes de concreto y producciones diarias que pueden variar entre los 1,500 m3 a los 2,800 m3.


Ingeniería

40 ción de concreto, se deberán estudiar las características de los bancos de materiales disponibles en la zona para la elaboración del concreto. Además, deberá de seleccionarse el sitio apropiado para la ubicación de la planta de mezclado central buscando minimizar las distancias de acarreo tanto de los agregados para el concreto como del propio concreto elaborado.

PROCESO DE PAVIMENTACIÓN Tendido de Línea Guía. Con la información del cadenamiento y cotas de los puntos que sirven para la localización de las barras de soporte de la línea, se procede a colocar cada barra o “pin” en su sitio correspondiente. Estos puntos físicos normalmente están marcados con elementos como clavos metálicos en trozos de madera y pintados para su fácil reconocimiento, normalmente están localizados a una distancia de 150 cm del borde de la losa. La barra o “pin” debe quedar a una distancia aproximada de 25 cm del punto proyectado y debe estar clavada lo suficiente dentro de la base como para garantizar la estabilidad de la línea ante el paso de la pavimentadora, la texturizadora y el personal de obra. Los hilos o cuerdas de la línea pueden ser de alambre, cable, nylon tejido, cuerda de poliestireno o cualquier otro material similar, deben ser suficientemente fuertes como para resistir la tensión a que se somete y ligero para que no mueva el alineamiento. La razón de la tensión es reducir las catenarias entre apoyos, el tensionamiento se realiza manualmente y debe hacerse antes de insertar o montar el hilo en los soportes a fin de garantizar un tensionamiento uniforme.

Preparación de equipos.

El tráfico dentro de la planta y el que circula en dirección al frente de pavimentación debe ser cuidadosamente analizado, para lograr completar adecuadamente el ciclo de suministro de concreto, buscando minimizar los tiempos de recorrido y garantizando la seguridad en planta. Es fundamental desarrollar los patrones de flujo de tránsito interno para todos los vehículos, en ellos se debe separar el tráfico de entrega de materiales y el de acarreo de concreto, además se deben incluir áreas de espera, zonas de lavado de camiones y estacionamientos. Se deben instalar y construir todos los drenajes que permitan el correcto manejo de las aguas de lavado, limpieza, desperdicios de producción y de servicio humano así como las de lluvia.

Todos los equipos que participan en el tirado o extendido del concreto en la obra deben ser probados en vacío antes de iniciar la recepción del concreto. En el caso de la pavimentadora, deben activarse sus sistemas hidráulicos tanto motrices como de transporte, compactación y vibrado del concreto detectando fugas y conductos en mal estado y con énfasis en la respuesta a las indicaciones de los sensores tanto en altura como en dirección. Es muy importante conocer que el perfil de la vía obtenido por la pavimentadora será el definitivo para el proyecto. En cuanto a la texturizadora se debe probar la respuesta de los sensores a las variaciones de la línea guía, el estado de los elementos de texturizado (tanto yute como peine de cerdas metálicas o plásticas según sea el proyecto) y el estado de los orificios de las espreas o aspersores de membrana de curado, así como el estado del depósito de membrana y de los tubos conductores.


42 lo puede ocasionar fisuramientos y fracturas de los bordes de la misma.

Ingeniería

El concreto una vez que llega al frente de pavimentación, debe ser revisado, primeramente por el jefe de pavimentación para determinar rápidamente si se puede descargar, y de ser así, una vez descargados, deberán ser revisados por el laboratorio, de esta forma se determina la pérdida de trabajabilidad que ha sufrido el concreto durante el viaje y se procede a ajustar la producción de la planta.

Inicio de los Trabajos. Antes de iniciar la jornada de pavimentación deben revisarse todas las medidas de seguridad y tomar todas las precauciones para el personal de la obra, es importante tener la base o rasante saturada para recibir el concreto, las bases con falta de agua pueden absorber agua del concreto y reducir la hidratación del cemento ocasionando bajas resistencias. Debe tenerse especial cuidado con el vibrado en el borde de la losa. Cualquier falla en un vibrador se manifestará inmediatamente en el aspecto de la losa de concreto, en este caso debe apoyarse en vibradores manuales y ampliando la zona de influencia de los adyacentes. Finalmente encontramos la placa extrusora del concreto (Profile pan), en la cual el concreto toma la forma de la losa, en esta sección es importante el perfecto alineamiento de las placas que la conforman y el perfecto estado, libre de abolladuras o deformaciones que incidan en el perfil, por insignificantes que parezcan. Las pasajuntas pueden ser colocadas mediante su montaje en canastas metálicas que garantizan su correcta disposición en la losa de concreto y que permiten un libre movimiento de las losas de concreto, ó pueden insertarse mediante elementos mecánicos que aseguren su correcta posición. Los pasajuntas deben haber sido bañados con grasa, diesel o pintura para evitar que se adhieran al concreto. La canasta se debe colocar en el lugar indicado por la comisión de tendido de la línea guía y debe ser fijada a la base mediante pernos de fijación bien sea con ayuda de pistola de impacto o mediante golpes de martillo, también se pueden usar ganchos metálicos o laminas y clavos. Es importante garantizar la correcta fijación de la canasta y evitar su movimiento ante la presión de la máquina, si la canasta se mueve al momento de colocar el concreto, la losa no tendrá la libertad para moverse longitudinalmente,

Los puntos a cuidar en esta etapa son: - Controlar la trabajabilidad de la mezcla - Mantener la relación Agua / Cemento de diseño - Ajustar los volúmenes suministrados en cada viaje - Verificar el espesor colocado - Evaluar la calidad de la superficie dejada por la pavimentadora - Ajustar la velocidad de avance del tren con respecto al suministro de concreto (recordar que los equipos de pavimentación en lo posible no deben parar) - Iniciar la rutina de cálculo de rendimiento.

Acabado superficial del pavimento. Primero se realiza el afine, con el que se busca conseguir una superficie adecuada para obtener un buen texturizado, resistente a la fricción del tráfico y sin afectar la geometría dejada por el extrusado. No se debe hacer el terminado mientras se observe la presencia de agua en la superficie, el éxito en el intento de obtener un buen acabado radica en buena parte en el criterio de elección del equipo más adecuado, las variables más comunes son el tipo de concreto, el clima reinante y la velocidad y condición del concreto dejada por la máquina. En pavimentaciones con cimbra deslizante es necesario usar llanas de gran dimensión para cubrir un gran espacio y mantener el ritmo y la velocidad de la pavimentadora, normalmente son llanas a las que se les monta un largo mango para cubrir todo el ancho de la carretera desde un solo lado, en la unión entre mango y llana se instala un pivote que permite ajustar el ángulo de ataque de la llana y evitar que penetre la losa.


44

Ingeniería

Microtexturizado longitudinal. Buena parte de la seguridad que una carretera nos pueda ofrecer está dada por la correcta ejecución de esta etapa, la distancia de frenado de los vehículos tiene relación directa con el grado de adherencia o fricción que hay entre las superficies de contacto neumático - concreto. El microtexturizado se realiza corriendo una tela de yute húmeda a lo largo del tramo de concreto una vez que se ha logrado un buen afinado y que la superficie está seca para que permita la presencia de granos de arena después del paso de la tela. Las variables a controlar son: la humedad de la tela, el tiempo de aplicación y la velocidad de aplicación. El exceso de humedad se percibe con la presencia de burbujas de agua detrás del paso de la manta, por el contrario la falta de humedad causa levantamiento de concreto. El agua se puede aplicar, rociando con la ayuda de una bomba manual. El tiempo de aplicación debe ser al cambio de tono del concreto de brillante a mate, la velocidad debe ser suficiente para no levantar concreto.

Macrotexturizado transversal. El macrotexturizado o texturizado transversal que normalmente se realiza con peine metálico, permite la rápida evacuación de agua de la superficie del pavimento, permitiendo el contacto entre los neumáticos de los vehículos a alta velocidad y el pavimento y evitando el peligroso acuaplaneo. El proceso constructivo se logra mediante el uso de una texturizadora. Los sensores de la texturizadora usan como referencia para su movimiento las línea guía de la pavimentadora lo que le permite obtener un correcto manejo de los traslapes y separaciones de las líneas sobretodo en las curvas horizontales. Las variables a tener en cuenta son el tiempo de aplicación, la profundidad del texturizado y la separación de las cerdas. El tiempo de aplicación depende de la experiencia del operador de la texturizadora bajo el control del jefe de pavimentación. La profundidad de texturizado debe estar entre los 3 mm y los 6 mm que es suficiente como para que se marque suficientemente el peine, pero de tal forma que el agregado grueso no se levante o se mueva y no se marque en exceso. Es importante utilizar peines de texturizado en buen estado, con todos sus dientes, limpios y bien alineados a fin de no producir un efecto irregular.

Curado del Concreto. Esta operación se efectuará aplicando en la superficie una membrana de curado a razón de un litro por metro cuadrado (1 lt/m2), para obtener un espesor uniforme de aproximadamente un milímetro (1 mm), que deje una membrana impermeable y consistente de color claro que impida la evaporación del agua que contiene la mezcla del concreto fresco. La aplicación de la membrana de curado se hace mediante la irrigación de compuestos curadores sobre la losa de concreto fresco con ayuda de la texturizadora — curadora. El compuesto curador se aplica inmediatamente después de efectuarse el texturizado transversal, aunque en ocasiones y con el fin de proteger el concreto de la acción del sol y vientos fuertes rasantes, se puede hacer en dos etapas aplicando la primera antes del microtexturizado y la segunda después del texturizado transversal.

Modulación de las losas. La modulación de las losas es proveer la geometría de tableros diseñada por el Especificador para inducir el agrietamiento de manera controlada. El mayor cuidado se debe tener en garantizar que la junta quede en el mismo sitio donde fueron colocadas las pasajuntas y donde fue indicado inicialmente. La señal para la localización de las canastillas y de la junta debe quedar suficientemente separada de la losa y del sector de tránsito de la máquina para que no sea borrada en el trabajo de pavimentación y revise que la modulación se haga con base a las marcas de los dos extremos de la losa y que la señal se haga siempre de la misma forma a fin de evitar confusiones.


Ingeniería

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Juntas Frías.

Ensanche de juntas.

Es necesario realizar una planeación adecuada de juntas frías, para mantener la uniformidad en el pavimento y evitar desperdicios o faltantes de concreto. La junta fría se debe construir en todo el ancho de colado, se deben utilizar canastas de barras pasajuntas para garantizar la transferencia de cargas entre las losas. La alineación de las pasajuntas y su correcta instalación dependen en gran medida de la cimbra utilizada para formar la junta. Siempre que sea posible se deberá de tratar de hacer coincidir la junta fría con una junta de contracción.

El ensanche de la junta o segundo corte se realiza para obtener suficiente espacio donde alojar el material que se usara en el sello y de esta forma ofrecer un factor de forma apropiado (en profundidad y ancho) para el correcto desempeño del sellador. El factor de forma especificado para cada proyecto debe ser incluido en las especificaciones constructivas. El corte de ensanche se hace con cortadoras de corte húmedo y la forma se obtiene ya sea con un disco de 6 mm de espesor o apilando dos discos de 3 mm de espesor y cortando a una profundidad menor.

Corte de Juntas en el Concreto.

Limpieza y sello de juntas.

El corte de las losas de concreto es una generalidad de todos los pavimentos de concreto, en pavimentos construidos con cimbra deslizante se debe hacer énfasis en el estado, el tipo y el número de equipos necesarios para garantizar un trabajo de buena calidad, continuo y principalmente que permita que se alcance a cortar toda el área pavimentada en una jornada. En proyectos carreteros las cortadoras deben ser con potencias del orden de los 50 a 60 kW, autopropulsadas y diseñadas para hacer corte en húmedo, o sea que el disco de corte es enfriado continuamente por agua. La profundidad del corte es de un tercio del espesor de la losa. Este corte deberá realizarse cuando el concreto presente las condiciones de endurecimiento propicias para su ejecución y antes de que se produzcan agrietamientos no controlados. Es importante iniciar el corte en el momento adecuado, ya que de empezar a cortar antes de tiempo podemos generar despostillamientos de las losas, en el caso de realizar el corte en forma tardía se estaría permitiendo que el concreto definiera los patrones de agrietamiento y de nada servirían los cortes por realizar. Este tiempo depende de las condiciones de humedad y clima en la zona, así como de la mezcla de concreto, por lo general el proceso de corte debe iniciar deberá iniciar entre las 4 ó 6 horas de haber colocado el concreto y deberá terminar antes de 12 horas después del colado del pavimento.

La limpieza de juntas es necesaria para evitar que dentro de la junta se alojen materiales incompresibles y permitir una perfecta adherencia entre el sellador y el concreto. Las actividades generales de esta etapa son: - Lavado de la junta con agua a presión - Limpieza de la junta o rasqueteo - Secado con aire a presión. - Inserción de la Cintilla de Respaldo o Backer- Rod - Aplicación del material de sello.

Para más información se puede acceder al texto completo de la conferencia sobre el Estado del Arte de los Pavimentos de Concreto Compactados de Rodillo Deslizante auspiciado por la ASOCEM


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Libros

MANUAL CENTROAMERICANO PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS

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onstituyendo el sistema de transporte la base primordial para desarrollar la integración tanto económica, como social y cultural y para fomentar la convivencia entre los habitantes de los países centroamericanos, será la red vial que los interconecta, el factor medular sostenible para tal fin. La SECRETARÍA DE INTEGRACIÓN ECONÓMICA CENTROAMERICANA, SIECA, con visión integral, permanente y futurista de integración, procedió con el apoyo de la AGENCIA INTERNACIONAL PARA EL DESARROLLO DE LOS ESTADOS UNIDOS, USAID, a elaborar una serie de normas y manuales para: Planificar, Construir, Mejorar, Mantener y Fortalecer la red vial centroamericana, reduciendo su vulnerabilidad ante los desastres naturales. Como parte de esos documentos, se presenta el “MANUAL CENTROAMERICANO PARA DISEÑO DE PAVIMENTOS” el cual coadyuvará a construir mejores y más durables superficies de rodaduras de las carreteras, para seguridad y comodidad de los usuarios, desafiando a las nuevas tecnologías de fabricación de equipo rodante, de las propiedades de los materiales y las inclemencias del tiempo. CONTENIDO: Condiciones actuales de los pavimentos en Centroamérica Antecedentes, Diseños utilizados, Tránsito, Drenaje, Mitigación, Rehabilitación Materiales, Capacidad instalada, Controles, Diseño versus lo construido y Mantenimiento. Consideraciones para el diseño, Clasificación de calles y carreteras, Selección de variables de diseño, Criterios de diseño, Características de los materiales, Efectos de la temperatura en la estructura de pavimento y Costos del ciclo de vida.

Análisis de Tránsito, Volúmenes de tránsito, Consideraciones para cálculo de ejes Equivalentes, Determinación y cálculo de ejes equivalentes de diseño, Factor de distribución por dirección y Factor de distribución por carril. Evaluación de Subrasantes, Propiedades físico-mecánicas de los suelos para Subrasante, Clasificación de suelos y Ensayo de suelos Elementos de la estructura de pavimento, Tipos de pavimento, Elementos que integran el Pavimento Flexible y Elementos que integran el Pavimento Rígido,. Definiciones de drenajes en pavimentos y Drenaje de pavimentos. Diseño de espesores, Pavimentos flexibles, Pavimentos rígidos y Adoquines. Rehabilitación de pavimentos existentes Pavimentos flexibles Pavimentos rígidos Sobrecarpetas, Diseño de sobrecarpetas por el método AASHTO. Descripción de procedimientos analíticos, empíricos y mecanísticos, para diseño y evaluación de estructuras de pavimentos, Introducción, Modelo de respuesta Criterios de falla, Comprobaciones finales, Métodos empíricos, Beneficios de los métodos analíticos, Marco para el desarrollo de aplicación, Implementación y Consideraciones de diseño Ingreso de datos.


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nº 63 marzo 2014 Pavimentos "Pavimento estabilizado con asfalto espumado"