“APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE PAVIMENTO TCP EN LAS CALLES PRINCIPALES DE TRUJILLO, LA LIBERTAD, PERU”

INTRODUCCION: El interés que involucra por investigar el sistema TCP (Thin Concrete Pavements) a las empresas se produjo tras el análisis previo de su tecnología, la cual consiste en cambiar el diseño de las losas de pavimento rígido tradicional por unas de geometría optimizada (losa optimizada), capaces de distribuir mejor la carga y evitar el agrietamiento. Normalmente las losas de concreto convencional son de 3,0 m de ancho por unos 4.5 m de largo, lo cual hace posible que varios de los sets de ruedas de un camión se posen en ella al mismo tiempo, generando así grandes tensiones. Esta circunstancia se evita con el pavimento tipo TCP, que propone un sistema de losas de dimensiones más pequeñas en que se recibe sólo un set de ruedas simultáneamente, lo que hace posible disminuir el espesor de las losas entre 4 y 10 cm, generando así un ahorro sustancial en materiales y, en consecuencia, disminuyendo la inversión requerida. El conocimiento y resultado de esta experiencia confirman que es una solución válida en que en un nuevo proyecto se puede disminuir el espesor de concreto. Indudablemente resultará más económico que un pavimento de concreto tradicional.

TIPO DE INVESTIGACIÓN: Inv. Cuasi – Experimental

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: En Trujillo se observó que en su mayoría las calles cuentan con un tipo de pavimento flexible, por ser la más comercial, sin embargo la mala conformación de las capas inferiores y mal proceso constructivo que se observó originan el deterioro prematuro de las vías asfaltadas ante el tránsito, estos problemas a lo largo de la vida “útil” del pavimento ameritan costos elevados en mantenimiento y reparaciones. Muy pocas zonas dentro de la ciudad se observa la construcción de pavimento rígido, sin embargo en las veredas de Trujillo Metropolitano por ser consideradas principales dentro de Trujillo se planteó utilizar una nueva tecnología de pavimento rígido. Esta atención especial a este tipo de pavimento, deberá mejorar el desempeño de la misma y por ende prolongar su tiempo de vida a comparación de los pavimentos convencionales.

Es por ello que nos planteamos la siguiente pregunta:

¿Será la aplicación del pavimento tipo TCP (Thin Concrete Pavements) en las calles principales de Trujillo la más adecuada para ser empleada en la zona en aspectos técnicos y económicos para mejorar su desempeño y prolongar su tiempo de vida?

OBJETIVOS - OBJETIVO GENERAL: Demostrar que la aplicación de la nueva tecnología de Pavimento tipo TCP en las calles principales de Trujillo cumplen con los requerimientos técnicos y económicos para tener una duración mayor. - OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Realizar el estudio de suelos de las calles principales de Trujillo. Realizar el diseño de la estructura del Pavimento tipo TCP en las calles principales de Trujillo. Realizar el diseño de mezcla, para el concreto a usar en los Pavimento tipo TCP. Determinar/calcular el costo y duración del Pavimento tipo TCP.

HIPOTESIS: Si se aplica el tipo de pavimento TCP, entonces se tendrá mayor duración y menor costo de pavimentación de las calles principales de Trujillo. - VARIABLE INDEPENDIENTE: Comportamiento del terreno de fundación en las calles principales de Trujillo. - VARIABLE DEPENDIENTE: Parámetros mínimos para el empleo del pavimento tipo TCP en las calles principales de Trujillo, como lo son estudio de suelos, diseño de mezcla, y proceso constructivo. Diseño de la estructura de pavimento tipo TCP.

Costo y duración de los Pavimento tipo TCP.

ESTRATEGIA DE TRABAJO - MÉTODO DE ESTUDIO: Para lograr demostrar que la alternativa de aplicación de la nueva tecnología de pavimento a ser empleadas en las calles 56 y 78 de la Habilitación Urbana Paseo del Mar, cumple con las expectativas técnicas y económicas a comparación de los pavimentos convencionales; primero se realizó y recolectó ensayos aplicados al concreto empleado en el pavimento, posteriormente se realizó una comparación económica entre los pavimentos convencionales y el propuesto en el presente trabajo. Paralelamente se realizó la descripción de las consideraciones en campo a tener en cuenta durante su construcción.

MATERIALES BASE A. BASE GRANULAR: La base del pavimento deberá tener un espesor de 150 mm, y contar con un valor de CBR sobre 80% en el caso de pavimentos de espesores menores a 12 cm y de CBR 50% a 80% para espesores mayores, dependiendo del diseño. Deberá ser granular con un porcentaje de finos inferior a 6%. No se colocará ningún material impermeable entre la base y las losas de concreto. La base no se mojará antes de colocar el concreto, a menos que el riego sea para bajarle la temperatura en verano. En caso que el material de sub rasante sea fino, se colocará un geotextil, que no permita el paso de finos, entre la sub rasante y la base.

B.- BASE ASFÁLTICA: Pavimento asfaltico: En el caso que exista un pavimento de asfalto antiguo y el pavimento nuevo este completamente apoyado sobre este, sin cambiar la geometría de diseño, se podrá utilizar como base.

En este caso el pavimento antiguo, deberá ser fresado en la menor profundidad posible para dejar una superficie rugosa, el diseño TCP* no considera el aporte estructural del pavimento antiguo, por lo que la adherencia no influye en el comportamiento del pavimento. En el caso que exista adherencia solo mejora dicho comportamiento. En el caso que el pavimento nuevo no coincida con el antiguo el pavimento de asfalto se fresará y se podrá utilizar como material de base granular. Recapado asfaltico: igual al caso anterior, pero el espesor del recapado asfaltico remanente no deberá ser inferior a 3 cm al colocar el pavimento nuevo. Base asfáltica: En vez de colocar una base granular y el Geotextil, se podrá colocar una base asfáltica abierta de 3 cm, en la cual se apoyara el pavimento.Propiedades del material del pavimento: El módulo Ec elástico y el módulo de 28 días de rotura del concreto Sc se requieren como parámetros de entrada. El dato de entrada para el suelo de fundación es el módulo resilente Mr, este valor luego es transformado en el módulo de reacción de la subrasante, tomando en cuenta la variación a través del año, este valor luego es corregido por la presencia de la sub-base y por la presencia de lecho rocoso en caso que este se encuentre a una profundidad menos a 3 metros.

RESULTADOS: Se obtuvo un espesor de losa de 0.10 m., mediante la aplicación del programa OptiPave v.3.23, haciendo uso de concreto MR = 48 kg/cm2 (sin fibra). Se realizaron los estudios de suelos del terreno natural, obteniendo como resultado un tipo de suelo A-2-4 (0), SUCS = SP, con un CBR = 18.56 % al 95% a una penetración de 0.1”. El diseño contempla losas con paños de dimensiones 1.80 x 1.65 m. las cuales transmitidas al terreno se llevaron en medidas 1.75 x 1.65 m., presentan juntas hechas con la cortadora Soft Cut de 2 mm de ancho y 3 cm de profundidad. Se obtuvo una Resistencia promedio a la Flexión de acuerdo a la Norma ASTM C-78 a los 7 días: 88.22% (DISEÑOS SIN FIBRA METÁLICA) y 98.59% (DISEÑOS CON FIBRA METÁLICA), mientras que a los 28 días: 111.25% (DISEÑOS SIN FIBRA METÁLICA) y 118.65%, TODOS con respecto a su resistencia de diseño (48 kg/cm2). Se obtuvo un mejor resultado con respecto al tipo de falla entre los diseños de mezcla 01 y 02 con los diseños 03 y 04, estos últimos por contar con fibra metálica muestran una falla controlada (dúctil), por lo que tienen un mejor comportamiento ante las cargas. Se desarrolló un formato de Protocolo de Liberación de Pavimento TCP teniendo en cuenta los criterios de proceso constructivo, la cual servirá para futuras construcciones aplicando el sistema de pavimento estudiado.

DISCUSIONES De acuerdo a los resultados de análisis estructural se tiene que los asentamientos y esfuerzos producidos por los ejes modelados sobre el pavimento no afectará significativamente el tiempo de vida de la estructura. Se debe tener sumo cuidado durante el diseño y el proceso constructivo de este tipo de pavimento (TCP), para lograr un buen acabado y evitar su fisuración. De los resultados obtenidos en las calicatas realizadas en la H.U. Paseo del Mar, se escogió el menor valor para el CBR, de modo que realizamos el diseño para las condiciones más desfavorables. La duración del pavimento, es recomendada por TCPavements, haciendo hincapié en que se debe tener todas las consideraciones estipuladas por esta patente, en el diseño, el proceso constructivo y el tráfico para el cual se diseña.

CONCLUSIONES

La tecnología de pavimentación TCP en el diseño presente, cumple con las características necesarias para la duración planteada (20 años) y resistencia ante los EE (160,000), en cuanto al precio se presenta una reducción en el costo del pavimento TCP frente al pavimento rígido tradicional, del 21.43 %, por lo tanto la hipótesis es aceptada. La tecnología de pavimento TCP, cumple con los requerimiento técnicos mínimos y económicamente muestra un ahorro, en cuanto a la duración por ser un concreto de f’c=330 kg/cm2, tendrá mayor duración. Se realizó el estudio de suelos del terreno natural obteniendo un CBR mínimo de 18.56% a 0.1” de penetración al 95% de la MDS. Se realizo el estudio de suelos del material de afirmado obteniendo un CBR mínimo de 86.54% a 0.1” de penetración al 95% de la MDS. Con esta nueva propuesta, donde se apoya un set de ruedas por cada losa, las tensiones se ven disminuidas con respecto a las producidas en las losas con dimensiones tradicionales, ello permitió reducir el espesor de pavimento a 10 cm. El costo de m3 de concreto premezclado para pavimento disminuye si se emplea solo piedra H57 (1”) y su resistencia al término de edad de 28 días supera el 100% de Resistencia de Diseño especificada (Mr = 48 kg/cm2). Se redujo un 50% al espesor de pavimento rígido tradicional con mejores características. Se concluye que el pavimento estudiado (tipo TCP) cumplirá su durabilidad durante el tiempo de diseño (20 años) pues los resultados en laboratorio realizadas a este concreto superan las resistencias de diseño (para el caso de Ensayo a la Flexión: 48 kg/cm2, y Ensayo de compresión: 330 kg/cm2)

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. MENÉNDEZ Acurio, José Rafael. Ingeniería De Pavimentos Materiales, Diseño Y Conservación. 2da ed. Perú: Lima, 2012. 2. MONTEJO Fonseca, Alfonso. Ingeniería de Pavimentos para Carreteras. 1º ed. Perú: Lima, 2006. 3. American Association of State of Highway and transportation AASHTO, guide for design of Pavement Structures. Estados Unidos: Washington, 2007. 4. http://www.slideshare.net/Jpcovarrubias/pavimentos-tcpr-presentation. 5. http://www.tcpavements.com/index.php?lang=es