nuevas tendencias en pavimentos de concreto - cpsaa

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NUEVAS TENDENCIAS EN NUEVAS TENDENCIAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETO PAVIMENTOS DE CONCRETO

LOSAS OPTIMIZADASLOSAS OPTIMIZADAS

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Clasificación de Pavimentos:- Rígidos: carpeta de rodadura de concreto hidráulico- Flexibles: carpeta de rodadura de concreto asfáltico, o carpeta de

rodadura de adoquines.


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LOSAS OPTIMIZADAS : IntroducciLOSAS OPTIMIZADAS : Introducci óónn

Es importante comprender el comportamiento de los pavimentos de concreto. Siempre que se hacen mediciones a las losas encontramos que se encuentran alabeadas o con los bordes levantados.

Esta forma que adoptan las losas de concreto es contraria a las consideraciones de diseño, ya que fueron diseñadas para trabajar de otra forma. Es por esta condición de las losas, que las cargas de los camiones generan las tensiones de tracción en la cara superior. El largo y ancho de las losas tiene un importante efecto en las tensiones en el concreto, que es la causa del agrietamiento producido por fatiga, debido a que mientras mas larga sea la losa, mayor será el alabeo de esta.

También tiene un efecto la posición de las ruedas sobre las losas. Esta combinación de posición de las ruedas y la geometría de las losas es una innovación que trataremos en esta charla ya que optimiza de forma sustantiva los costos de ejecución y mantenimiento, debido a su excelente diseño.

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LOSAS OPTIMIZADAS :LOSAS OPTIMIZADAS :

Para solucionar todos los problemas antes mencionados, ingenieros investigadores chilenos han formulado un software que permite optimizar al máximo posible nuestro diseño de las losas, logrando así un mayor ahorro de material y también un mayor ahorro en el mantenimiento debido al casi nulo daño que finalmente logra la losa, esta metodología recibe el nombre de Diseño TCP.i

Características Principales del Diseño TCP• Losas pequeñas (media pista x 1,20 a 2,5 m)• Base granular (finos < 6%) de 15 cm• Geotextil o capa impermeable entre sub rasante y base si es necesario• Corte de juntas delgado (2 mm)• No requiere sello de juntas• No requiere barras de transferencia de cargas ni de amarre entre pistas• Confinamiento lateral

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A partir del año 1995 surgen los Métodos Mecanicistas.Calcula en modelo matemático (elementos finitos), esfuerzos en el pavimento.Para un tráfico “X” se calcula un esfuerzo y un espesor de losa

LOSAS OPTIMIZADAS : PremisasLOSAS OPTIMIZADAS : Premisas

Metodología AASHTO 93. Método Empírico. Lev Khasanovic – Michael Darter.Interpreta lo sucedido (agrietamiento) mediante formulas (regresión)Compara daño vs. el tráfico � tráfico “X” se estima un daño y espesor de losa

La AASHTO 2007, plantea usar un Método Empírico-Mecanicista.Para un condiciones “X” (tráfico) compara esfuerzos vs. daño. Calcula un espesor de losa

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El Ing. Juan Pablo Covarrubias propone la reducción de los esfuerzos en las losas de concreto, dimensionándolas de tal manera que solo una rueda o un eje de ruedas, pase por dicha losa en un momento determinado

Usa para el diseño los mismos algoritmos que el AASHTO 2007. Método Empírico Mecanicista.

Esta idea da inicio a una investigación de 2 años, desarrollada en un laboratorio experimental a escala real de ensayo acelerado de fatiga para pavimentos en la Univ. de Illinois.

Dando origen al Sistema TCPavements

LOSAS OPTIMIZADAS : PremisasLOSAS OPTIMIZADAS : Premisas

NOTA: La tecnología TCP® es propiedad exclusiva de Comercial TCPavements® Ltda.

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LOSAS OPTIMIZADAS : Ensayo AceleradoLOSAS OPTIMIZADAS : Ensayo Acelerado

Advanced Transportation Research and Engineering Laborat ory (ATREL)

Laboratorio Avanzado de Ingeniería e Investigación en Transporte (ATREL)de la Universidad de Illinois (AASHTO)

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LOSAS OPTIMIZADAS : Ensayo AceleradoLOSAS OPTIMIZADAS : Ensayo Acelerado

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Tramos Losa Sur CBR Losa Norte CBR

8 cm 120.000 EE 4% 3.000 EE < 2%

8cm Fibra 234.000 EE* 4% 65.000 EE < 2%

15 cm 22.000.000 EE 6% 14.000.000 EE 2%

20 cm 20.000.000 EE* 6% 50.000.000 EE * 2-3%

10 cm sobre 21 cm Asfalto

10.000.000 EE 5% 2.000.000 EE 2-3%

15 cm sobre 14 cm Asfalto

57.000.000 EE* 5% 69.000.000 EE 2-3%

Urbanización: 50,000 EE, espesor: 9 cm

Carretera: 30´000,000 EE, espesor: 17cm

11σσσσt = 5.22 Kg./cm 2

σσσσt = 24.65 Kg./cm 2

σσσσt = 5.22 Kg./cm 2


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Esfuerzo Tracción = 24.65 kg/cm2Dimensiones: 4,50m x 3,60m Espesor: 25 cm


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LOSAS OPTIMIZADAS :LOSAS OPTIMIZADAS :El concepto de diseño “TCP” consiste en que cada los a del pavimento sea pisada, en lo posible, por un set de ruedas a la ve z. Esto permite reducir significativamente las tensiones superiores de la l osa, ya que con esta configuración de cargas versus las dimensiones de l as losas, no se produce el efecto “planchado” de estas, sino que cada losa sopo rta las cargas bajo las ruedas, apoyada en el suelo.

Para lograr la condición ideal, es necesario dimens ionar la losa de tal forma que dado un camión patrón; cada rueda, o set de ruedas, pise una losa a la vez. Como existen diferentes tipos de vehículos, se diseña pa ra el más dañino, salvo que se conozca el tráfico y se diseñe para el tipo de vehí culo que pasara mayoritariamente por dicha vía.

Disminuir las tensiones en la parte superior de la losa se traduce en una mayor vida útil del pavimento, o visto desde otro punto d e vista, permite reducir el espesor de este para lograr las mismas tensiones y vida útil obtenidas en el diseño tradicional.

Es en el último caso donde las tensiones generadas por las cargas son menores, donde por ende se puede utilizar un menor espesor d e hormigón.

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Thickness: 14 cm Concrete Slabs 2.5m x 1.8 m Top Stress = 24.4 kg/cm2


Thickness: 25 cm Concrete Slabs 4,5m x 3,6m Top Stress = 24.65 kg/cm2


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Esfuerzo Tracción = 24.65 kg/cm2Dimensiones: 1,40m x 1,80m Espesor: 13 cm


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4,50 m1,40 m

13 cm25 cm

Concreto de fć=210 Kg/cm2 Concreto de fć=315 Kg/cm2

σσσσt = 24.65 Kg./cm 2 σσσσt = 24.65 Kg./cm 2

Mr = 33.6 Kg/cm2 Mr = 50.4 Kg/cm2


NOTA: Adoquines se fabrican con concretos de fć=42 0 kg/cm2, equivalente a Mr=67 kg/cm2

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LOSAS OPTIMIZADAS : CostosLOSAS OPTIMIZADAS : Costos

Losa de 0.25x1x1= 0.25 m3/m2

Concreto MS f´c=210: 280 Soles/m3

Costo por m2 : 70.00 Soles/m2

Losa de 0.13x1x1= 0.13 m3/m2

Concreto MS f´c=315: 390 Soles/m3

Costo por m2 : 50.70 Soles/m2

28% MENOS

Pavimento Convencional Pavimento TCP

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4,50 m

25 cm


1”

Φ 3/8”, [email protected]

Junta de 5 mm. y sellado elastoméricoJunta de 25 mm. (1”), con sello de asfalto y barra de transferencia

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1,40 m

13 cm

2mm

Base con finos < 8% Junta de 2 mm sin sello

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LOSAS OPTIMIZADAS : Deflexiones y esfuerzos LOSAS OPTIMIZADAS : Deflexiones y esfuerzos

Deflexión : 2.42 mm

Esfuerzos: 14.02 Kg/cm2

Deflexión por Gradiente Térmico

Deflexión : 0.82 mm (64% menos)

Esfuerzos: 3.66 Kg/cm2 (74% menos)

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Importancia del Producto:– Pavimentos de menor costo con duración mayor a

20 años– Permite eliminar límite de carga– Sin costo de mantención de sellos– Evita congestión por mantención– Menor consumo de energía de iluminación (30%)– Menor costo para los usuarios– Facilidad de reemplazo de losas

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Conclusión• Diseño TCP permite:

– Adelgazar los pavimentos, disminuyendo su costo inicial y manteniendo el comportamiento tradicional de los pavimentos de concreto

– Aumentar las cargas de los camiones, abaratando el costo de transporte, disminuyendo congestión y contaminación

• Espesores de los pavimentos: – Calles de ciudad 8 – 12 cm. – Caminos rurales 12 – 15 cm.– Carreteras >15 cm

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LOSAS OPTIMIZADAS : Procedimiento Constructivo LOSAS OPTIMIZADAS : Procedimiento Constructivo

CompactaciónVaciado

Nivelación y planitud

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Corte

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Curado

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Pavimentadora de Concreto de Encofrados Deslizantes

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PavimentadoraPavimentadora GomacoGomaco CommanderCommander III III –– TecnologTecnolog íía de Primer Nivela de Primer Nivel

Dirección de pavimentación

Encofrado deslizante

TornilloSinfín

Orugas

Molde de pavimentadora

Panel de Control

Config 4 y 3 orugas, ancho, espesores.

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PavimentadoraPavimentadora GomacoGomaco CommanderCommander III III –– TecnologTecnolog íía Primer Nivela Primer Nivel

Estacado y tendido de línea guía Sensores realizan lectura denivelación y dirección

Vista posterior de moldeBatería de Vibradores

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Pavimentadora de Concreto de Encofrados Deslizantes

Molde

Vibradores

Tornillo Sinfin


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PavimentadoraPavimentadora GomacoGomaco CommanderCommander III III –– TecnologTecnolog íía Primer Nivela Primer Nivel

Dirección de pavimentación

Suministro de concreto frente a encofrados deslizantes

Descarga de concreto entreencofrados deslizantes

Sección geométrica de víaobtenida con la pavimentadora

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TEXTURATEXTURA

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LOSAS OPTIMIZADAS : PresupuestoLOSAS OPTIMIZADAS : Presupuesto

Ancho de calzada 7.2Pendiente talud: 1.5

7.30 2.502.50

1.5

1BASE

SUB BASE

RELLENO COMUN

PAVIMENTO FLEXIBLE

7.30 2.502.50

SUB BASE

RELLENO COMUN

PAVIMENTO RIGIDO

DESCRIPCION US$

OBRAS PRELIMINARES 13,230.97

MOVIMIENTO DE TIERRAS 163,228.00

PAVIMENTOS 105,993.74

VEREDAS 75,130.35

SARDINELES 18,725.66

BERMAS 3,512.27

COSTO DIRECTO 379,820.99

US$

13,230.97

105,349.00

169,727.89

75,130.35

3,512.27

366,950.48

US$

13,230.97

105,349.00

248,192.24

75,130.35

3,512.27

445,414.83

Asfalto TCPavement Concreto Conv.

3% MENOS 17% MAS

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EXPERIENCIASEXPERIENCIAS

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LOSAS OPTIMIZADAS: Cuesta Villalobos, GuatemalaLOSAS OPTIMIZADAS: Cuesta Villalobos, Guatemala

• 120.000.000 EE• 15 Años• 21 cm• Base: Granular y Asfalto deteriorado

•140 km

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LOSAS OPTIMIZADAS: Antigua, Guatemala 2007LOSAS OPTIMIZADAS: Antigua, Guatemala 2007

• 120.000.000 EE• 15 Años• 21 cm• Base: Granular y Asfalto deteriorado

•110 km.

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Proyectos


• 2009• 3.000.000 EE• Base Granular• 14 cm

LOSAS OPTIMIZADAS: Carretera a Mendoza Ruta 60LOSAS OPTIMIZADAS: Carretera a Mendoza Ruta 60

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LOSAS OPTIMIZADAS: Mall Santiago de ChileLOSAS OPTIMIZADAS: Mall Santiago de Chile

• 2008• 500.000 EE• 11 cm

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LOSAS OPTIMIZADAS: Sector IndustriaLOSAS OPTIMIZADAS: Sector Industria

• 2008• 500.000 EE• 11 cm

• Cliente: SOPROLE S.A.• Obra: Patio de Maniobra y Centro de Distribucion• Ubicación: Santiago, Chile.• M2 Ejecutados: 11,000

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EXPERIENCIAS EXPERIENCIAS EN PEREN PERÚÚ

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LOSAS OPTIMIZADAS: LOSAS OPTIMIZADAS: TerrapuertoTerrapuerto Norte ( E. Wong)Norte ( E. Wong)

• 7.000.000 EE• Base Granular• 14 cm

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LOSAS OPTIMIZADAS: CONFIPERU (LOSAS OPTIMIZADAS: CONFIPERU ( IcaIca))

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• 2009• 50.000 EE• Base Granular• 9 cm

LOSAS OPTIMIZADAS: Carabayllo (LOSAS OPTIMIZADAS: Carabayllo ( InvInv . Centenario). Centenario)

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LOSAS OPTIMIZADAS: Hoja Redonda (Chincha)LOSAS OPTIMIZADAS: Hoja Redonda (Chincha)

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LOSAS OPTIMIZADAS: CC Aventura Plaza (Trujillo)LOSAS OPTIMIZADAS: CC Aventura Plaza (Trujillo)

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LOSAS OPTIMIZADAS: VLOSAS OPTIMIZADAS: V íías de Acceso Planta CPSAAas de Acceso Planta CPSAA

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LOSAS OPTIMIZADAS: Los Sauces (LOSAS OPTIMIZADAS: Los Sauces ( InvInv . Centenario). Centenario)

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LOSAS OPTIMIZADAS: Los Sauces (LOSAS OPTIMIZADAS: Los Sauces ( InvInv . Centenario). Centenario)

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LOSAS OPTIMIZADAS : Paseo del Mar (Domus Hogares)LOSAS OPTIMIZADAS : Paseo del Mar (Domus Hogares)

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LOSAS OPTIMIZADAS : Paseo del Mar (Domus Hogares)LOSAS OPTIMIZADAS : Paseo del Mar (Domus Hogares)

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LOSAS OPTIMIZADAS : ConclusionesLOSAS OPTIMIZADAS : Conclusiones

En muchos lugares aún se trabaja con métodos ineficientes de construcción de pavimentos rígidos, y así, los comparamos con pavimentos flexibles, que no siempre son la mejor solución.

Es necesaria una actualización en los métodos de diseño y constructivos. Es tarea para inversionistas (privados y públicos), contratistas y empresas del sector, proponer e implementar Mejores Prácticas Constructivas .

El Sistema TCPavement, es una herramienta para brindar una solución en pavimentos rígidos, frente a los flexibles, al mismo o menor costo; ademasde otras ventajas como la durabilidad

Cementos Pacasmayo, con espíritu innovador, esta presto a brindar la asesoría necesaria para los proyectos que beneficien a la comunidad delNorte del País.

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