pavimentos eficientes para caminos...

PAVIMENTOS EFICIENTES PARA CAMINOS VECINALES

Juan Pablo Covarrubias V.(presentado por E.Kohler)

Prueba Construcción de una Clínica en el cerro

• Agosto 2011 (invierno, lluvias)

• Sin Base, directo sobre el cerro

• 8 cm de espesor

• H 40 con fibra con Dm 40 mm

• Solamente para tráfico de construcción de la clínica

10 Meses en funcionamiento, 8 cm de espesor sin base, sin drenaje …. “sin expectativas”

Pavimentos U-TCP

• Extensión ultradelgada de la tecnología TCP con OptiPave2®

• Tráficos menores a 1 mm EE

• Se colocan sobra la plataforma existente, con fibrasestructurales

• Tienen “vida post-agrietamiento” (concepto interesante)

• Costo es comparable a Dobles Tratamientos Asfálticos

• Caminos de bajo tránsito, básicos- básicos intermedios

Características

Pavimentos Ultra-delgados (U-TCP)

Solución alternativa al doble tratamiento asfáltico en caminos de bajotránsito, existentes, con carpetas granulares.

8-12 cm de hormigón con fibra

Plataforma existente, sin base

Calibración software de diseño

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0.000 0.010 1.000 100.000

Porc

enta

je d

e Lo

sas

Agr

ieta

das

Daño Por Fatiga

Agrietamiento Longitudinal

Illinois

Uandes

UTCP R.M.

Brotec-Melon

Polpaico

Curva AAShto

Otros Tramos

Desarrollo de UTCP

• Idea de losas cortas → TCPavements, pensado para carreteras

• Pruebas de ensayo acelerado en Univ de Illinois, concreto con fibras

• Construcción de la clínica en el cerro, experimento de solución temporal

• Interés de particulares →más pruebas a escala real → calibración

• Sistema de diseño, calibrado, probado … utilizado!

Tramos

• Tramos de calibración (interés particular):1. Prueba de ensayo acelerado en Illinois2. Prueba clínica Universidad de Los Andes3. Prueba planta Hormigonera cementos Bío Bío4. Prueba contratista Brotec - Icafal en urbanización en Lampa5. Prueba planta de áridos el Trebal

• Tramos en servicio (interés público):6. Ruta Mahuidanche - Misión Inglesa7. Ruta G848. Otros

1- Univ de Illinois

Resultados Estudio Univ. de Illinois

Se considera como vida útil un daño de 30% de losas Agrietadas* 0% losas agrietadas

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%

Univ. de Illinois

Tramos



2- Clínica

Clínica los Andes

• Pavimento de 8 cm deespesor promedio

• 2,5 kg de fibra Barchip

• Subrasante CBR 15%

• 12% de losas agrietadas

• 35 camiones al día por masde un año

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

Tramos



3-Prueba Ready-Mix Quilicura

• Construcción: 2011

• Tramo de Prueba Realizado en plantaCementos Biobío, Quilicura.

• 6, 8 y 10cm de espesor.

• Búsqueda de recomendaciones constructivaspara este tipo de Pavimentos.

Planta Ready Mix Quilicura

Subtramo Espesor Pavimento

Tipo de Hormigón Resistencia Residual de Diseño

Tamaño Máximo del árido

1 6 cm Reforzado c/ Fibra 1 Mpa 20mm




Hormigón HF4,8(80) 2,5 kg de fibra plástica

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

11 12 13 14 15 16 17 18 19

21 22 23 24 25 26 27 28 29

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Losa N°

Losa N°

Losa N°

Losa N°

Subtramo 4

Subtramo 3

Subtramo 2

Subtramo 1

Tramos

• Tramos de calibración (interés particular):1. Prueba de ensayo acelerado en Illinois

2. Prueba clínica Universidad de Los Andes

3. Prueba planta Hormigonera cementos Bío Bío

4. Prueba contratista Brotec - Icafal en urbanización en Lampa

5. Prueba planta de áridos el Trebal

• Tramos en servicio (interés público):6. Ruta Mahuidanche - Misión Inglesa

7. Ruta G84

8. Otros

4-Prueba Melón/Brotec Icafal


• Sector Altos de Lampa

• 8 y 10 cm espesor

• Hormigón HF4,8(80) 2,5 kg defibra plástica

Subtramo Espesor Hormigón

Espesor Mejoramiento

CBR>20%

Losas Agrietadas (%)

Transversales Longitudinales Esquina

1 8 - 0% 61% 78%

2 8 35 cm 0% 46% 62%

3 10 - 0% 27% 38%

Tramos







7. Ruta G84

8. Otros

5-El Trebal- Polpaico


• 6, 8, 12 y 14 cm espesor

• Salida de Planta de Áridos

• 50 Camiones de 45 Toneladas de Pesodiarios durante 6 semanas

• Distintos Tipos de Fibra Plástica y Dosis

El Trebal

Ancho Losa (m) --> 3.4 0

: 50

:

:

6

2.5

Enduro 600

8

2.5

Enduro 600

12

Sin Fibra

Sin Fibra

6 7

14

Sin Fibra

Sin Fibra

321 4 5

12

2.5

FM 650S

8

3

Enduro 600

8

2.7

FM 650S

Espesor de Losa (cm)

Dosificación Fibra (kg/m3)

Tipo de Fibra

El Trebal- Polpaico

Porcentaje de Losas con Fisura

Fecha Repeticiones E. Equivalentes Acumulados

Transversal Longitudinal Esquina

04/07/2013 1.147 7.661 0% 5% 20%

02/08/2013 1.611 10.761 0% 10% 20%

Porcentaje de Losas con Fisura

Fecha Repeticiones E. Equivalentes Acumulados

Transversal Longitudinal Esquina

13/06/2013 282 1.884 0% 20% 0%

21/06/2013 660 4.409 0% 20% 15%

27/06/2013 962 6.426 0% 25% 15%

02/08/2013 1.611 10.761 0% 25% 20%

-

20

40

60

80

100

120

140

1 2 3 4 5 6 7

Kc

( M

Pa/

m

Sección

Capacidad Soporte Suelo

85%

90%

95%

100%

105%

110%

1 2 3 4 5 6 7

Tran

sefe

ren

cia

Car

ga P

roe

dio

Seccion

Transferencia de Carga

El Trebal- Polpaico

Tramo 1

Tramo 2

Tramo 3

Top-Bottom crack vs Bottom-Top crack

• Top-Bottom cracks

• Borde libre, sin restricción (base) que impida eldesplazamiento

• La fibra no es capaz de soportar grandes desplazamientos (salvo dosis Grandes)

• Bottom-Top cracks

• Debido a la geometría, las grietas no se pueden abrir como enel caso de grietas desde arriba hacia abajo

• El soporte bajo la losa induce tensión contraria aldesplazamiento aumenta el confinamiento del hormigón

• Se produce fricción que restringe la apertura de la grieta

• Se redistribuyen esfuerzos

Incidencia de la fibra en grietas (arriba y abajo)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Resi

sten

cia

a fle

xión

(M

Pa)

Deformación (mm)

S/ Fibras

Fibras 1,5 Kg/m3

Fibras 3 Kg/m3

Fibras 5 Kg/m3

Covarrubias et al. 20100

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Maximum Surface Deflection at the Slab's Center (mm)

Lo

ad

(k

N)

Plain

0.48% Synthetic Fiber

0.32% Synthetic Fiber

0.35% Hooked End Steel Fiber

0.50% Crimped Steel Fiber

WWR

Tramos







7. Ruta G84

8. Otros

Espesor

Tráfico

Año de construcción

6-Mahuidanche – Misión Inglesa (antes)

8 cm (3.1 in)

50,000 ESALs

2012

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


Espesor

Tráfico


6-Mahuidanche – Misión Inglesa (después)

8 cm (3.1 in)

50,000 ESALs

2012

Directamente sobre granular exitente



Espesor

Tráfico


6-Mahuidanche – Misión Inglesa (después)

8 cm (3.1 in)

50,000 ESALs

2012


6 years later


Mahuidanche – Misión Inglesa

• FRC: 8 cm

• Resistencia Residual: 1 MPa

• Subrasante CBR 10%

• Tráfico: 50,000 ESALs


• FRC: 8 cm

• Residual Strength: 1 MPa

• Subgrade CBR 10%

• Traffic: 50,000 ESALs

Tramos







7. Ruta G84

8. Otros

7-Ruta G-84 Quilamuta – La Manga (U-TCP)

Ruta G-84 Quilamuta – La Manga (U-TCP)

Espesor

Tráfico


Ruta G-84 Quilamuta – La Manga

10 cm (3.9 in)

1,000,000 ESALs

2013

Placed directly overthe existing granular road

https://www.youtube.com/watch?v=Ru9uqfVu2YE&t=18s

Service lifespan surpassed

https://www.youtube.com/watch?v=Ru9uqfVu2YE&t=18s

Macro-Fibra estructural en el hormigón para pavimentos

• Proyecto G84

• Distribución de fisuras en interfaz base-pavimento

• Aumento de la resistencia a cargas cíclicas o fatiga

• Permite unión del hormigón entre fisuras

• Mejora la vida post-agrietamiento del pavimento

Ruta G-84 Ruta G-84

Ruta G-84 Quilamuta – La Manga (U-TCP)

Failure in FRC

Service lifespan surpassed

Ruta G-84 Quilamuta – La Manga (DTS)

Failure in Asphalt

Espesor

Tráfico


8-Otros U-TCP: Craighouse School

11 cm (4.3in)

250,000 ESALs

2012


2 years later


Espesor

Tráfico


U-TCP: Craighouse School

11 cm (4.3in)

250,000 ESALs

2012


6 years later


Espesor

Tráfico


U-TCP: Craighouse School

11 cm (4.3in)

250,000 ESALs

2012


7 years later


Espesor

Tráfico


Bahía Murta

10 cm con Fibra

350.000 EE

2016

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

https://www.youtube.com/watch?v=IReXiqhV_sI&t=8s

https://www.youtube.com/watch?v=IReXiqhV_sI&t=8s

Espesor

Tráfico


Sara de Lebu – Pangue (antes)

8 cm con fibra

50.000 EE

2015


Espesor

Tráfico


Sara de Lebu – Pangue (después)

8 cm con fibra

50.000 EE

2015


Espesor

Tráfico


Cuesta Balsadero San Rosendo

8 cm con Fibra

50.000 EE

2017

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

Espesor

Tráfico


Camino Cuesta el Colo

8 cm con Fibra

200.000

2017

Proyecto MOP

Espesor

Tráfico


Torres del Paine – Acceso Sarmiento

8 cm con Fibra

50.000 EE

2018


https://www.youtube.com/watch?v=O8VlP9NnHsY

https://www.youtube.com/watch?v=O8VlP9NnHsY

Espesor

Tráfico


Camino a Lago Pollux, Coyhaique

10 cm con Fibra

200.000 EE

2019

Ejecutado Vía Administración Directa MOP

Proyectos TCP®

www.tcpavements.cl/esp/proyectos

Seguimiento con

Tipo de proyecto

http://www.tcpavements.cl/esp/proyectos

Aplicaciones

Cualquier pavimento apoyado en el suelo en que circulen vehículos

Carreteras Bajo tránsito Industriales Urbanizaciones Estacionamientos

Características Principales y recomendaciones del Diseño TCP®

• Losas pequeñas (media pista x 1,20 a 2,5 m)

• Base granular (finos < 8%), base asfáltica o BTC

• Geotextil entre sub rasante y base, si es necesario

• Corte de juntas delgado (1,9mm- 2,5mm)

• No requiere sello de juntas

• No requiere barras de transferencia de cargas ni de amarre entre pistas(salvo juntas construcción)

• Confinamiento lateral

Historia de TCPavements

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

2005

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

2007

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

2009

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

Guatemala

2006

Desarrollo e investigación del sistema con pruebas aceleradas en Illinois,

Estados Unidos, con sistema ATLAS

2008

Primera aplicación de TCP® en proyecto industrial, Centro de

Distribución de Sodimac

2009

Historia de TCPavements

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

2012

Premio de Nacional de la Innovacíónpara TCPavements: Avonni

2013

Incorporación en Código de Normas y Especificaciones técnicas del MINVU

2016

Lanzamiento de Software de diseño para pavimentos de hormigón con

losas de geometría optimizada: OptiPave2

2012

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

con hormigón

2014

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

pavimentos industriales

2017

Designed & Constructed Projects

Pavimentos Construidos con tecnología TCP®

-

1,000,000

2,000,000

3,000,000

4,000,000

5,000,000

6,000,000

-

500,000

1,000,000

1,500,000

2,000,000

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

Metros Cuadrados Construidos

TCP Hormigoneras Perú Colombia EEUU y Canada México Ecuador Costa Rica RCR Acumulado

Análisis comparación entre losa larga y losa corta

Cargadas por un mismo camión, tensiones desde arriba

AASHTO4,5m x 3,5m25 cm espesorMáx. tensión: 22,4 kg/cm2

TCP®1,75m x 1,75m15 cm espesorMáx. tensión: 20,7 kg/cm2

TCP®1,75m x 1,75m25 cm espesorMáx. tensión: 4,36 kg/cm2

TCPavements

Pavimentos Eficientes Para Caminos Vecinales

2do Congreso Nacional de Pavimentos, ILIEV, Octubre 2019

pavimentos eficientes para caminos...

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