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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

“APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE PAVIMENTO TCP EN LAS CALLES 56 Y 78 DE LA HABILITACIÓN URBANA PASEO DEL MAR – NUEVO CHIMBOTE – ANCASH – PERU”

TESIS PARA OPTAR POR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL

TESISTAS:



Bach. ESTACIÓN CASANOVA, Oscar Eduardo.



Bach. VALVERDE BALTAZAR, David Osmar.

ASESOR: Ms.Ing. LEON BOBADILLA, Abner Itamar.

NUEVO CHIMBOTE – PERU 2012



“APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE PAVIMENTO TCP EN LAS CALLES 56 Y 78 DE LA HABILITACIÓN URBANA PASEO DEL MAR – NUEVO CHIMBOTE – ANCASH – PERU” BACHILLERES: VALVERDE BALTAZAR, OSMAR DAVID ESTACION CASANOVA, OSCAR EDUARDO

SUSTENTADA Y APROBADA POR EL SIGUIENTE JURADO EL DÍA 30 DE JULIO DEL 2012

________________________________ Ing. Julio Rivasplata Díaz Presidente

________________________________ Ms. Ing. Abner León Bobadilla Secretario

______________________________________ Ing. Cirilo Lino Olasccuaga Cruzado Integrante



“APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE PAVIMENTO TCP EN LAS CALLES 56 Y 78 DE LA HABILITACIÓN URBANA PASEO DEL MAR – NUEVO CHIMBOTE – ANCASH – PERU”

REVISADO POR:

___________________________________________ Ms.Ing. León Bobadilla, Abner Itamar

ASESOR

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

TESIS:

“APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA

E.A.P. INGENIERÍA CIVIL

DE PAVIMENTO TCP EN LAS CALLES 56 Y 78 DE LA HABILITACIÓN URBANA PASEO DEL MAR – NUEVO CHIMBOTE – ANCASH – PERU”

DEDICATORIA A DIOS, quien me guía con su luz y verdad y está presente en todos los pasos de mi vida.

A mi Madre Adriana Baltazar, por estar siempre presente con ese amor incomparable, sabios consejos, abnegada labor y enseñarme a valorar todas las cosas que se logran en la vida. A mi Padre David, porque de ti aprendí a diferenciar las cosas buenas de las malas, y que no todo es fácil en la vida.

A mis hermanas Rocío y Sheyla y a mi sobrino Nicolás; por esa unidad, por su cariño, por ese apoyo incondicional y por ser también mis motivos para seguir adelante.

A mis entrañables Amigos, Mixuri, Julio, Mariños, Oscar, por esos desvelos, paciencia y el apoyo frente a las adversidades, por esa amistad, la cual no puedo definir, pero sí intuir su grandeza.

OSMAR DAVID

Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 3 

Bach. Valverde Baltazar, Osmar David


TESIS:




DEDICATORIA

A DIOS, por regalarme la vida y por guiarme en cada paso que doy en ella.

A mi Madre María Isabel, por cuidar de mí desde que estuve en su vientre, por dedicarme su vida entera, por estar siempre a mi lado, porque de niño me llevaste de la mano y porque te mereces muchas alegrías, te amo mucho Mamá. A mi Padre Juan, porque de ti aprendí cosas buenas, por ser como eres y como siempre serás, te quiero Papá.

A mis hermanos Rocío, Karina, Juan Carlos por su cariño, paciencia, y conocimientos que me transmitieron a lo largo de mi vida.

A todos mis Familiares, Compañeros de Trabajo e Ingenieros, por las muestras de aprecio y oportunidades brindadas.

OSCAR EDUARDO


 4 



TESIS:




AGRADECIMIENTO En forma muy especial agradecemos a Dios, a nuestros padres, hermanos y familiares; por estar siempre presentes, por ese cariño y apoyo incondicional en todo momento.

A nuestros amigos de ayer, hoy y siempre, por los consejos, la motivación y el apoyo que nos brindaron oportunamente para dar un paso más en nuestra vida profesional.

A nuestro asesor Ms. Ing. Abner Itamar León Bobadilla, por su orientación y apoyo durante el desarrollo de la presente Tesis.

Al Ing. Victor Ulloa, Supervisor de Control de Calidad de la empresa DINO, por su guía y apoyo durante el desarrollo de nuestra tesis.

A nuestros Docentes y Secretaria de la Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil, por los conocimientos brindados, dándonos una formación ética y profesional.

A todos muchas gracias, pues en el momento en que las palabras no son suficientes para expresar lo que el alma desea, simplemente queda decir aquello que por su significado extenso y sin límites es, GRACIAS. VALVERDE & ESTACIÓN


 5 



TESIS:




INDICE PÁG. INTRODUCCION

10

CAPITULO I: ASPECTOS GENERALES 1.1.

1.2.

ASPECTO INFORMATIVO

12

1.1.1. TITULO

12

1.1.2. TIPO DE INVESTIGACION

12

1.1.3. UBICACIÓN

12

PLAN DE INVESTIGACIÓN

12

1.2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

12

1.2.2. OBJETIVOS

13

1.2.2.1. OBJETIVO GENERALES:

13

1.2.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

13

1.3.

HIPOTESIS

14

1.4.

VARIABLES

14

1.4.1. VARIABLE INDEPENDIENTE

14

1.4.2. VARIABLE DEPENDIENTE

14

1.5.

TIPO DE DISEÑO

15

1.6.

ESTRATEGIA DE TRABAJO

15

1.6.1. MÉTODO DE ESTUDIO

15

1.6.2. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

17

1.6.3. TECNICAS DE PROCESAMIENTO DE DATOS

17

CAPITULO II: MARCO TEORICO 2.1.

PAVIMENTO TIPO TCP

19

2.1.1

FILOSOFIA DEL DISEÑO TCP

19

2.1.2

CONCEPTO DE DISEÑO DE LOSA CON GEOMETRIA 23

OPTIMIZADA 2.1.3 2.2.

CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL DISEÑO TCP

ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL PAVIMENTO TCP


 6 


28 30


TESIS:




2.3.

MODELACION DE SUELO

43

2.4.

MODULO DE RUPTURA

45

2.5.

GENERALIDADES DEL PROGRAMA OPTIPAVE

47

2.6.

GENERALIDADES DEL METODO AASHTO 93 – 47 PAVIMENTOS RIGIDOS

2.7.

PROCESO CONSTRUCTIVO DEL PAVIMENTO OPTIMIZADO

2.8.

APLICACIONES DE PAVIMENTO TCP EN DISTINTAS

62 70

PARTES DEL MUNDO

CAPITULO III: MATERIALES Y METODOS 3.1.

DESCRIPCION DEL AREA DE PROYECTO

73

3.2.

DISEÑO REALIZADO EN PROGRAMA OPTIPAVE V 3.23

74

3.3.

ANALISIS ESTRUCTURAL DEPAVIMENTO EMPLEADO 80 EVERFE 2.25

3.4.

APLICACIÓN DEL METODO ASHTO 93

84

3.5.

ENSAYOS REALIZADOS

85

3.6.

EVALUACIÓN DE DISEÑO DE MEZCLA

87

3.7.

PROTOCOLO DE CALIDAD

90

3.8.

EVALUACION ECONÓMICA

91

CAPITULO IV:RESULTADOS Y DISCUSION

4.1.

RESULTADOS

94

4.2.

DISCUSION

97

CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1.

CONCLUSIONES

5.2.

RECOMENDACIONES

99 101

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

102

ANEXOS

103


 7 



TESIS:




RESUMEN Dentro de la política de visión de la Habilitación Urbana “Paseo del Mar” es consolidarse como una Urbanización ejemplo, uno de los puntos más importantes son las vías de comunicación dentro de sus calles, es por ello que en las Calles 56 y 78 como se muestran en los planos, forman parte de las calles principales de ingreso a la Habilitación Urbana, la cual a futuro se proyecta tener concurrencia continua de tráfico vehicular, teniendo dichas consideraciones se implantó una nueva tecnología de aplicación de pavimentación de calles denominado TCP (Thin Concrete Pavements), puesto que los pavimentos convencionales: rígido y flexible ante cargas solicitadas de tráfico no llegan a cumplir el tiempo de vida útil, generando gastos elevados de mantenimiento a futuro.

El presente Proyecto de investigación pretende dar a conocer una nueva tecnología de aplicación de pavimento, llamado TCP (Thin Concrete Pavements), en las calles 56 y 78 de la Habilitación Urbana “Paseo del Mar” – Nuevo Chimbote, las cuales deberán ser capaces de responder solicitaciones de carga por ser vías principales y las que deberán tener mayor tiempo de vida útil en comparación con los pavimentos convencionales, teniendo en cuenta antecedentes satisfactorios con este tipo de pavimento, visto que en Nuevo Chimbote y Chimbote se construyen las pistas con pavimento flexible, muchos de ellos deteriorándose antes de llegar a su tiempo útil de vida.


 8 



TESIS:




ABSTRACT Inside of the politician’s vision of the Urban Habilitation “Paseo del Mar”, is consolidated like an example Urbanization, one of the most important things are the communication’s ways at their streets, that’s the reason that the streets 56 and 78 as show in the drawings are part of the main streets entry of the Urban Habilitation, which have been projected to have continuously concurrency of vehicular traffic, having these considerations had been implanted a new technology of pavement’s application called TCP (Thin Concrete Pavement), as conventional pavement: rigid and flexible applied to traffic loads, doesn’t comply the time of useful life, generating elevated costs of maintenance.

The present project of investigation pretend give to know a new technology of pavement’s application called TCP (Thin Concrete Pavement), at the streets 56 and 78 of the urban habilitation “Paseo del Mar” – Nuevo Chimbote, which should have the capacity to respond good to loads, because they’re principal roads and they should have a longer useful life in comparison which conventional pavements, having as satisfactory antecedents which this type of pavement, as we know in Chimbote and Nuevo Chimbote, are constructed the roads with flexible pavement, a lot of these roads is deteriorating before to reach its time of useful life.


 9 



TESIS:




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.


 10 



TESIS:




CAPITULO I

ASPECTOS GENERALES


 11 



TESIS:




CAPITULO I: ASPECTOS GENERALES

1.1.

ASPECTOS INFORMATIVOS 1.1.1. TÍTULO: “APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE PAVIMENTO TCP EN LAS CALLES 56 Y 78 DE LA HABILITACIÓN URBANA PASEO DEL MAR – NUEVO CHIMBOTE – ANCASH – PERU”

1.1.2. . TIPO DE INVESTIGACIÓN: Investigación Cuasi – Experimental

1.1.3.

1.2.

UBICACION: DISTRITO

:

NUEVO CHIMBOTE

PROVINCIA

:

SANTA

DEPARTAMENTO :

ANCASH

REGION

ANCASH

:

PLAN DE INVESTIGACION 1.2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

En Chimbote y Nuevo Chimbote 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 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.


 12 



TESIS:




Muy pocas zonas dentro de la ciudad se observa la construcción de pavimento rígido, sin embargo en la Habilitación Urbana Paseo del Mar, en las calles 56 y 78 por ser consideradas vías principales dentro de la Habilitación Urbana 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 la Habilitación Urbana Paseo del Mar en las calles 56 y 78 la más adecuada para ser empleada en la zona en aspectos técnicos y económicos para mejorar su desempeño y prolongar su tiempo de vida?

1.2.2. OBJETIVOS 1.2.2.1. 

OBJETIVO GENERAL: Demostrar que la aplicación de la nueva tecnología de Pavimento tipo TCP en las calles 56 y 78 de la Habilitación Urbana Paseo del Mar cumplen con los requerimientos técnicos y económicos para tener una duración mayor.

1.2.2.2. 

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Realizar el estudio de suelos de las calles 56 y 78 de la Habilitación Urbana Paseo del Mar.


 13 



TESIS:






Realizar el diseño de la estructura del Pavimento tipo TCP en las calles 56 y 78 de la Habilitación Urbana Paseo del Mar, empleando el programa de computo OptiPave v2.23.



Realizar el diseño de mezcla, para el concreto a usar en los Pavimento tipo TCP.



1.3.

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 56 y 78 de la Habilitación Urbana Paseo del Mar.

1.4.

VARIABLES 1.4.1. VARIABLE INDEPENDIENTE 

Comportamiento del terreno de fundación en las calles 56 y 78 de la Habilitación Urbana Paseo del Mar.

1.4.2. VARIABLE DEPENDIENTE 

Parámetros mínimos para el empleo del pavimento tipo TCP en las calles 56 y 78 de la Habilitación Paseo del Mar, 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.


 14 



TESIS:

1.5.




TIPO DE DISEÑO Diseño Cuasi-experimental. G

:

X

O

Donde: G: Habilitación Urbana “Paseo del Mar”. O: Alternativa de aplicación de pavimento de alto tránsito dentro de la ciudad de Nuevo Chimbote o Chimbote. X: Parámetros mínimos para el empleo del pavimento tipo TCP ubicada en la Habilitación Urbana “Paseo del Mar”.

1.6.

ESTRATEGIA DE TRABAJO 1.6.1. 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.


 15 


UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA “APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA

Pre - Procesamiento

TESIS:



Se recolectó datos de la Habilitación Urbana Paseo del Mar, tales como geometría de la vía a pavimentarse

Identificar puntos específicos en la Habilitación Urbana Paseo del Mar-Nuevo Chimbote-Ancash-Perú

Se realizó los estudios de suelo de fundación y material afirmado, como datos indispensables para realizar el diseño estructural.

Se determinó los parámetros para el diseño de las calles analizadas en el proyecto con el programa OptiPave.

Se Realizó el diseño de losa optimizada de concreto.

Se Comparó económicamente el pavimento tipo TCP y el pavimento de concreto tradicional.


 16 



TESIS:




1.6.2. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS En el presente Proyecto de investigación se realizó y recolectó ensayos de campo al terreno natural y material de base, aplicados al pavimento de las calles 56 y 78 de la Habilitación urbana “Paseo del Mar”, se verificó el diseño del pavimento tipo TCP para ello se empleó los programas OptiPave V 3.23 y EverFe 2.25, asimismo se realizó una comparación con el pavimento rígido convencional. Se tomó como hitos experiencias en campo en las cuales se desarrollaron este tipo de pavimento tal es el caso de la Planta de Embotellamiento Coca Cola – Trujillo.

1.6.3. TECNICAS

DE

PROCEDIMIENTO

DE

DATOS,

INTERPRETACIÓN Y ANALISIS DE RESULTADOS La metodología propuesta requirió el uso combinado de diferentes herramientas: Método AASHTO para diseño de Pavimentos Rígidos, especificaciones del TCP Pavements (patente original), el empleo del programa OptiPave v 3.23, bibliografía sobre tipos de pavimentos (tecnología del pavimento).


 17 



TESIS:




CAPITULO II

MARCO TEORICO


 18 



TESIS:




CAPITULO II: MARCO TEORICO

2.1.

PAVIMENTO TIPO TCP 2.1.1. FILOSOFIA TCP Este diseño fue planteado en Chile por el Ingeniero Juan Pablo Covarrubias, como una alternativa de solución ante el ineficiente desempeño de los pavimentos tradicionales, a lo largo de su vida útil, lo cual no solo genera mayores gastos, también genera congestionamiento vehicular durante la etapa de mantenimiento o reparación de las vías.

Se llegó al diseño TCP empezando por un concepto simple; se deben dimensionar las losas de tal forma que, cada losa sea cargada solamente por una rueda o por un set de ruedas, de este modo las losas no sean sobrecargadas, gracias a este concepto, se llegó a demostrar mediante en AASHTO Roas Test, el cual fue realizado por la Universidad de ILLINOIS (EE.UU.), donde se realizó un modelo a escala real de una vía con este pavimento, de manera que se pueda observar

y supervisar el

comportamiento real ante el tráfico.

Figura 1.- Vía tomada como unidad de análisis. Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 19 



TESIS:




Lo cual comprobó la teoría que se afirmaba, haciendo uso de programas de cómputo como el ISLAB2000 y el EverFE, mediante los cuales se hallan los esfuerzos aplicados en las diferentes capas de la estructura del pavimento, asimismo sus deformaciones.

La tecnología TCP propone reemplazar las losas de pavimentación tradicional (AASHTO) por un sistema de losas con geometría optimizada que permiten una distribución más eficiente de la carga para evitar los problemas de agrietamiento. Normalmente las dimensiones de las losas son de 3,5m de ancho por 4m de largo, lo que implica que gran parte de la carga de un vehículo se concentre en ella generando tensión, lo cual se evita con la metodología TCP, cuyas losas no admiten más de un set de ruedas de camión a la vez.

El nuevo concepto del diseño “TCP” es que cada losa del pavimento sea cargada, en lo posible, por un set de ruedas a la vez. Esto permite reducir significativamente las tensiones superiores de la losa, ya que con esta configuración de cargas versus las dimensiones de las losas, no se produce el efecto “planchado” de estas, sino que cada losa soporta las cargas bajo las ruedas, apoyada en el suelo.

Es importante comprender el comportamiento de los pavimentos de concreto. Esta geometría de las losas es contraria a las consideraciones de diseño. Por esta condición de las losas, las cargas de los camiones generan Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 20 



TESIS:




las tensiones de tracción en la cara superior. Las dimensiones de las losas tienen un importante efecto en las tensiones en el concreto, lo que es causa del agrietamiento producido por fatiga. 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 la principal característica de este tipo de pavimentos.

Para lograr esta condición, es necesario dimensionar 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 para el más dañino, salvo que se conozca el tráfico y se diseñe para el tipo de vehículo que pasara mayoritariamente por dicha vía.

1.4m largo

1.75m largo

2.50m largo

4.50m largo

Figura 2.- Esquema Lateral carga Vehículo Patrón


 21 



TESIS:




Gráfico 1.- Diagrama “Importancia de la Carga en la Geometría de la Losa”.

Disminuir las tensiones en la parte superior de la losa se traduce en una mayor vida útil del pavimento, o visto desde otro punto de 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 de concreto.

Considerando un camión tipo “normal” con un eje simple rueda simple delantero y un eje doble de rueda doble trasero se puede optimizar el diseño del espesor de losa de los pavimentos de concreto. Para este camión, una reducción de largo de las losas de 4,5 metros a 1,8 metros genera una reducción de espesor de entre 6-10 cm para iguales tensiones en el concreto de la losa. El ancho de la losa es igual a media pista.


 22 



TESIS:




2.1.2. CONCEPTO DE DISEÑO DE LOSA CON GEOMETRIA OPTIMIZADA Geometría de losa (Dimensiones)

Posición de ruedas

PAVIMENTO TCP



Largo de losa es parte del diseño del espesor (1,3 a 2,5 m. de largo).



Tamaño de losa optimizada por posición de las cargas del camión de diseño.

Figura 3.- Distribución de set de ruedas en el pavimento.

El concepto general de capas delgadas de concreto es que mediante la reducción de esfuerzos de tracción en el pavimento, conlleva a la reducción del espesor de la losa. Los esfuerzos de tracción en una losa de concreto son una función de las condiciones ambientales y de la carga. Estos esfuerzos de tracción se reducen mediante la modificación del tamaño de la losa de los más comunes de 4.50 m por 3.60 m. a aproximadamente losas de 1.80 m x 1.80 m. Con una losa de menores dimensiones propuesto por el diseño TCP, de esta forma solo una rueda carga sobre la losa en cualquier momento o situación. La tensión crítica en la superficie de la losa por la aplicación de ejes de carga

en

ambas

direcciones

en

losas

típicas

de

dimensiones

aproximadamente 3.60 x 4.50 m) es calculado como se ve en la tabla Nº1.


 23 



TESIS:




Tabla Nº 1.- Resultados dimensiones de losa vs. Esfuerzo máximo ESFUERZO MAX

DIMENSIONES DE LOSA

(KG/CM2)

LONGITUD (m)

ANCHO (m)

ESPESOR (m)

25.035

4.50

3.60

0.25

24.613

2.5

1.80

0.14

25.105

1.80

1.80

0.16

24.824

1.40

1.80

0.13

FUENTE: ILLONIS CENTER FOR TRANSPORTATION. PERFORMANCE OF CONCRETE PAVEMENTS WITH OPTIMIZED SLAB GEOMETRY, AGOSTO 2009.

La geometría de la losa (tamaño y espesor), se modificó para lograr similares esfuerzos en tracción. Reduciendo el tamaño de la losa la carga y esfuerzos decrecen y así el espesor de la losa requerido para un nivel de tensión dada es significativamente menor.

Con la reducción de tamaño y espesor de la losa, las deflexiones del pavimento aumentan significativamente, por lo tanto el potencial de bombeo, la erosión y la deformación permanente de las capas de base y subbase llegan a ser fundamentales. En forma similar al problema adoptado por el método PCA para el diseño de pavimento rígido lo que demuestra que en cierto espesor de losa podría proporcionar una vida de fatiga infinita, pero la erosión o bombeo podrían ser el factor de control.

Por lo tanto la menor geometría de la losa del diseño TCP requiere especial atención durante las fases de diseño y construcción con una particular atención en el diseño y las especificaciones de las capas de soporte y sistema de juntas, de los cuales hablaremos posteriormente.


 24 



TESIS:




Mediante el AASHTO Road Test, de acuerdo a los ensayos a escala real realizados, se determinó las siguientes posiciones de carga, son estas zonas, las que sufren la máxima fatiga y el elemento muestra una respuesta mayor, por lo que el análisis que se debe realizar es de acuerdo a estas posiciones de carga y se escoge el modelo de diseño, el que presente una respuesta mayor.

Figura 4.- Posiciones de ejes de ruedas en un área de pavimento.

Tabla Nº 2: Porcentaje de pasadas POSICIÓN

PASADAS (%)

Borde

8%

Huella (40 cm borde)

30 %

Corte longitudinal

8%

FUENTE: PROGRAMA OPTIPAVE (AYUDA).

Gráfico 2.- Porcentaje de pasadas sobre cada lugar en las losas, que genera el mayor daño por fatiga.


 25 



TESIS:




Análisis realizado en ISLAB2000: Haciendo una comparación entre los esfuerzos resultantes por la aplicación de cargas en losas de concreto de distintas dimensiones, y propiedades similares, para obtener la misma vida útil, se obtiene:

ESFUERZOS PRINCIPALES

ESPESOR: 25 cm (concreto) LOSA : 4.50 x 3.60 Esfuerzo en la superficie: 24.65 kg/cm2







Gráfico Nº3 .- Distribución de esfuerzos para distintos espesores de pavimento


 26 



TESIS:




Se puede observar que las tensiones resultantes, son similares, se comprueba que para un área menor de losa se requiere un espesor considerablemente menor.

TAMAÑO LOSA Vs ESPESOR 30

Espesor (cm)

25 20 15 10 5 0

450 x 360 cm

350 x 300 cm

180 x 180 cm

140 x 180cm

25

23

16

13

Espesor (cm)

Gráfico Nº 4.- Tamaño de Losa vs Espesor de pavimento

A medida que reducimos el área de la losa, el alabeo se incrementa, por lo que se debe tener mayor cuidado en las etapas de diseño y construcción Se tiene en cuenta la aplicación de una carga similar, para un espesor de losa de 18 cm y una gradiente térmica Delta T° = -14° Linear

LOSA= 4.5m x 3.60m ALABEO= 2.41 mm TENSION= 14.02 kg/cm2

Gráfico Nº 5.- Esfuerzos en losa con dimensiones 4.50 x 3.60 m


 27 



TESIS:




LOSA= 1.40m x 1.80m ALABEO= 0.49 cm TENSION= 1.83 kg/cm2

Gráfico Nº 6.- Esfuerzos en losa con dimensiones 1.40 x 1.80 m

El alabeo es más pronunciado en las losas de menor tamaño, aplicándose una determinada carga similar en ambos pavimentos.

2.1.3. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES 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.  Este tipo de pavimento es conocido como pavimento “verde”, por: • Menor Consumo de energía durante la construcción (menor traslado de material). • Menor consume de cemento (Más delgado). Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 28 



TESIS:




• Menor consumo de energía de iluminación (30% con respecto a pavimentos oscuros).

Figura Nº 5.- Pavimento tipo TCP iluminado en la noche • Menor consumo de combustible en la operación. • Longevidad ( concreto no se degrada en el tiempo) • Menor temperatura en servicio (no absorbe radiación Solar). • Evita congestión por mantención. • Sin costo de mantención de sellos. • Facilidad de reemplazo de losas.

Figura Nº 6.- Representación exagerada de una rueda de camión sobre asfalto (izquierda) y concreto (derecha)


 29 



TESIS:

2.2.




ESPECIFICACIONES TECNICAS DE PAVIMENTOS TCP.

2.2.1.

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. El cual debe cumplir con: •

Resistencia a La tracción > 500N

•

Resistencia Al punzonamiento > 300N

•

Abertura Poros <= 0.149 mm

Figura Nº 7.- Nivel de Base Granular Compactada. Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 30 



TESIS:


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.

2.2.2. CONCRETO Para la construcción del pavimento, el concreto tendrá una resistencia de flexotracción con carga en los tercios mínima (Según Diseño) de 4,5 a 5,2 MPa a 28 días con un 80% nivel de confianza y 40 o 20 mm de tamaño máximo del árido (40 mm para espesores iguales o mayores a 12 cm).


 31 



TESIS:




El asentamiento de cono debe ser de 5 cm -7 cm en el caso de usar tren pavimentador y de 8 cm - 14 cm en el caso de cerchas y vibradores manuales.

Figura Nº 8.- Vaciado de concreto en pavimento.

Membranas de curado: Se deben utilizar dos tipos de membranas:

Retardador de evaporación: El compuesto a utilizar deberá ser capaz de formar una película protectora a la evaporación sobre el agua de exudación del concreto. Para esto se recomienda utilizar un retardador de evaporación del agua tipo Confilm (BASF) como primera capa protectora.


 32 



TESIS:




Figura Nº 9.- Curado de superficie de pavimento.

Membrana de Curado Tradicional. Se aplica una vez seca la superficie del concreto.

Confinamiento lateral (Pines) Se colocarán 2 fierros de 16 mm de diámetro por losa de pavimento, colocados verticales al costado externo de las losas. La longitud de estos fierros será de al menos 40 cm, pero de largo tal que asegure un buen anclaje en la base (la longitud dependerá del tipo de base). La ubicación será a 50 cm de la junta pegados al concreto de la losa. La finalidad de estos fierros es evitar el desplazamiento lateral de las losas. Otra posibilidad es que el contorno del pavimento sea confinado con elementos externos como soleras de borde. A su vez estas soleras se afirmaran sobre un emplantillado y se deberá colocar un relleno lateral compactado.


 33 



TESIS:




Figura Nº 10.- Confinamiento lateral al borde del pavimento.

2.2.3. CONSTRUCCION: Espesor y dimensiones de losas: Se utilizaron estrictamente los espesores indicados en el método de construcción y diseño TCP para pavimentos delgados, donde se comprenden losas de tamaños de 1,35m x 1,75m hasta 2,5m x 1,75m.

Figura Nº 11.- Dimensiones del paño de pavimento.


 34 



TESIS:




Figura Nº 12.- Espesor de losa de pavimento.

Terminación Superficial: La terminación

deberá asegurar la menor rugosidad posible,

y

preferentemente lograr una rugosidad inicial (IRI) de 2.0 m/km de media y 2,8 m/km máxima. Para ello, se deberán utilizar las tecnologías y recursos adecuados que permitan asegurar que estas exigencias se cumplan. En el caso de construir los pavimentos de forma manual se sugiere la utilización de alisadores manuales de dimensión igual o mayor a 3 m. de ancho y mango largo para asegurar la mejor planeidad posible de terminación del concreto. La terminación superficial del pavimento se deberá realizar sobre la superficie terminada y fresca con una esterilla mojada o rayada con escobillón que permita dejar una terminación sobre la superficie. Se sugiere que el sentido del rayado sea transversal a la dirección de la vía.


 35 



TESIS:




Figura Nº 13.- Terminación final de la superficie de pavimento.

Curado: Una vez terminados los trabajos de hormigonado, es decir realizado el rayado de la superficie del concreto, este se deberá curar. La especificación del Diseño TCP* contempla un curado en dos etapas:

Colocar Retardador de fraguado: este producto se debe colocar una vez realizada la terminación superficial del concreto, con el concreto fresco. Este producto evitara las primeras fisuras por retracción plástica y disminuirá el alabeo de construcción por secado de la superficie.

Colocar membrana de curado Tradicional: Una vez realizados los cortes al pavimento, es decir una vez endurecido éste, se aplicara la membrana de curado tradicional protegiendo el concreto de la evaporación de la superficie con efectos similares descritos en el punto anterior.


 36 



TESIS:




En caso de que la temperatura en la noche sufra descensos importantes (mayor a 10°C) se recomienda complementar este curado, mediante la colocación de una aislación térmica superficial como geotextil grueso o polietileno con burbujas (las burbujas tocando la superficie del pavimento), materiales que deberán cubrir el concreto por lo menos la primera noche, colocado 1 hora después de realizada la última etapa de curado. Esta aislación permite disminuir el alabeo inicial de las losas, además de acelerar la apertura al tráfico.

Corte de Juntas: Se deberá cortar las juntas de contracción longitudinal y transversal en el pavimento a partir del momento en que se pueda colocar una máquina de corte sobre la superficie de rodadura sin dejar marcadas las huellas (aproximadamente 6 horas). Se debe considerar que el endurecimiento del concreto y la temperatura ambiente para definir el momento cuando se debe efectuar el corte de juntas, el cual deberá realizarse lo antes posible para evitar fisuras por retraso de corte y disminuir tensiones de alabeo en las losas. Se deberá contar con la cantidad de recursos, equipos y sierras de corte necesarios para realizar esta tarea. En el caso, de que no se pueda disponer de una cantidad suficiente de equipos, se deberá comenzar cortando la junta o juntas longitudinales más cercanas a los bordes del pavimento construido (cuando se pavimenta a dos carriles a la vez) y transversales por lo menos una por el medio, y luego el corte longitudinal restante y realizándose el Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 37 



TESIS:




resto de los cortes intermedios, tan pronto como sea posible. La secuencia de los cortes es importante para el comportamiento futuro. Se deberá disponer de por lo menos 6 equipos de corte para efectuar la faena de corte del concreto. El corte se deberá realizar con sierra delgada de 1,9 mm de ancho para evitar el ingreso de partículas dañinas al interior de la junta.

Figura Nº 14.- Corte de juntas transversales de pavimento. Se debe enfatizar la importancia de las etapas de corte para juntas y curado del concreto, para contrarrestar la formación de grietas por alabeo de la estructura del pavimento, que se presenta con efectos de contracción y por gradiente de temperatura.


 38 



TESIS:




Contracción. El calor de hidratación y temperatura del pavimento normalmente alcanza su valor máximo muy poco tiempo después de su colocación y una vez alcanzado su valor máximo, la temperatura del concreto baja debido a la reducción de la actividad de hidratación y también debido al efecto de la baja temperatura ambiente durante la primer noche del pavimento. Otro factor que contribuye a la contracción inicial es la reducción de volumen a causa de la pérdida de agua en la mezcla.

Figura Nº 15.- Agrietamiento inicial en un pavimento de concreto sin juntas.

El espaciamiento de las grietas iniciales del pavimento varían entre 1.20 y 5.00 metros y dependen de las propiedades del concreto, espesor, fricción de la base y de las condiciones climáticas durante y después de la colocación.

Gradiente Gradiente de temperatura. La cara superior del pavimento (expuesta a la superficie) experimenta diariamente grandes variaciones en temperatura y en contenido de humedad, y estos cambios diarios son muchos menores en el fondo o cerca del fondo del pavimento. El alabeo de las losas es principalmente el resultado del Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 39 



TESIS:




gradiente de temperatura a través de la profundidad de la estructura del pavimento. Estos gradientes de temperatura varían con las condiciones del clima y la hora del día.

Gradiente de humedad. El alabeo por humedad es un factor que intenta contrarrestar el alabeo por gradientes de temperatura de día. Este pandeo por humedad es provocado por un diferencial de humedad desde la parte superior hasta el fondo de la losa. La parte superior se encuentra más seca que el fondo de la losa y un decremento en el contenido de humedad provoca una contracción, mientras que un incremento provoca una expansión.

Figura Nº 16.- Alabeo Diurno

Figura Nº 17.- Alabeo Nocturno


 40 



TESIS:




Dowels. Las barras de amarre se deben utilizar en las juntas longitudinales para amarrar o ligar dos losas contiguas, con la finalidad de que se mantengan juntas y de que se asegure una buena transferencia de carga

Para pavimentos de bajo tráfico, las juntas de construcción, no llevan barras de traspaso de carga. Se deberá tratar la junta puntereando la superficie lateral del concreto endurecido, aumentando la rugosidad y la transferencia de carga. Luego se colocara el concreto procurando vibrar el bordo contiguo a la junta realizada. Se debe cortar la parte superior junta con la cierra descrita en el punto anterior.

No llevará barra de traspaso de carga, ni de amarre, Salvo en los siguientes casos: -

Junta de construcción transversal: Llevara barras de traspaso de cargas de 20 a 32 mm lisas cada 30 cm de 35 a 45 cm de longitud de acuerdo al proyecto.

-

Junta de construcción longitudinal, se colocaran barras de amarre de 8 mm corrugadas 65 cm de largo distanciado cada 80 cm. En el caso de construir el pavimento en el ancho total (2 pistas) estas barras no son necesarias.


 41 



TESIS:




Juntas. Se debe considerar en el diseño la utilización de juntas con el propósito de aliviar los esfuerzos y evitar que las grietas inducidas se presenten de manera desordenada y sin patrones geométricos debido a la contracción por secado del concreto, cambios de humedad y temperatura, aplicación de las cargas por tránsito, restricciones del terreno de apoyo y características de los materiales empleados.

Las funciones específicas de las juntas son las que se mencionan a continuación:

a. Control del agrietamiento transversal y longitudinal provocado por las restricciones de contracción combinándose con los efectos de pandeo o alabeo de las losas, así como las cargas de tráfico. b. Dividir el pavimento en incrementos prácticos para la construcción (carriles de circulación). c. Absorber los esfuerzos provocados por los movimientos de las losas. d. Proveer una adecuada transferencia de carga. e. Darle forma a la caja para el sellado de la junta.


 42 



TESIS:




Figura Nº 18.- Vista en planta de pavimento

Sello de Juntas: El Diseño de pavimentos TCP no contempla sello de juntas. El corte de 2 mm evita el ingreso de partículas incompresibles y la base con menor de 6% de finos generalmente es drenante, por lo que saca el agua bajo las losas. Esta base debe continuarse hasta el borde del camino y conectarla a los drenajes y en calles urbanas conectarla a las alcantarillas.

Apertura al tráfico: El pavimento se podrá abrir al tráfico cuando tenga una resistencia a flexotracción de 2,5 MPa para losas de espesor igual o mayor a 12 cm y de 3,5 MPa para losas de espesor menor a 12 cm. La verificación de la resistencia para apertura al tráfico se puede realizar por medio de la relación madurez del concreto y resistencia.


 43 



TESIS:

2.3.




MODELACIÓN SUELO Otro aspecto importante en el diseño TCP es la modelación del suelo. Siempre se ha considerado que la losa de concreto son suficientemente resistentes para soportar la cargas de los vehículos y no tener tensiones por punzonamiento, en este caso de losas gruesas, es preferible utilizar bases blandas (CBR 20%-50%) para mejorar el apoyo de ésta en el suelo.

SOPORTE SUELO (CBR %) Vs ESPESOR LOSA Tensiones Punzonamiento Kg/cm2

60 50 40 30 20 10 0

3

10

20

50

100

20 cm

48.349

41.977

40.180

37.095

34.634

10 cm

15.173

14.113

13.568

12.399

11.378

Gráfico Nº 7.- Soporte de Suelo vs. Espesor de losa

Como se aprecia en el gráfico anterior, las losas con espesores menores a 12 cm, requieren que la base sea más rígida y que colabore con las cargas bajo las ruedas, que producen tensiones de punzonamiento. Es por esto que para estos espesores la base debe tener una rigidez suficiente para tomar estas cargas (CBR > 80%).


 44 



TESIS:

2.4.




MODULO DE RUPTURA

Figura Nº 19.- Ensayo de Flexotracción.

Las características principales del concreto para el diseño de pavimentos son la resistencia a la flexión o módulo de ruptura (MR) y el Módulo de Elasticidad (Ec). El valor del módulo de ruptura (MR) es según el resultado de los ensayos practicados, un promedio del 15% de la resistencia de compresión (f’c) que es especificado a los 28 días debe ser medido mediante ensayos, utilizando una viga simple con carga en los tercios del claro (AASHTO T 97, ASTM C 78,), la Tabla 3 indica los valores de MR que deben ser tomados en cuenta como parámetro de diseño.


 45 



TESIS:




Tabla Nº 3.- Valores de MR. Módulo de Ruptura (MR) recomendado 2

Tipo de pavimento

MR (kg/cm )

Autopistas

48

Carreteras

48

Zonas Industriales

45

Urbanas principales

45

Urbanas secundarias

42

FUENTE: Parámetros de diseño (TCP Pavements – OptiPave).

Para las calles 56 y 78 de la Habilitación Urbana “Paseo del Mar” se optó por un parámetro de diseño Módulo de Rotura (MR) de 48 kg/cm2. Según la tabla anterior las calles de acuerdo con el criterio de los métodos mencionados para el diseño de losas soportadas sobre el terreno, como es el caso de pavimentos de concreto, el concreto a emplearse en este tipo de losas será especificado de acuerdo a su resistencia a la flexión por tensión o módulo de ruptura (MR), además de la resistencia tradicional a la ompresión (f’c) que es comúnmente usada en otro tipo de estructuras de concreto.

Lo anterior se fundamenta al considerar que en una losa de concreto sometida a cargas dinámicas, los esfuerzos de flexión internos se encuentran más cercanos a su resistencia ultima a la flexión (MR), que los esfuerzos internos de compresión contra su resistencia ultima a la compresión (f’c).


 46 



TESIS:

2.5.




GENERALIDADES DEL PROGRAMA OPTIPAVE Datos iniciales Ejes Equivalentes El método de diseño AASHTO transforma los diferentes ejes que circulan por una ruta, a un eje simple de rueda doble (E.S.R.D) de 80 KN (18 Kips) de peso, considerado como eje patrón (Daño Equivalente). El factor de equivalencia es el cociente que resulta entre el número de ejes de una configuración y peso, necesarios para originar una determinada pérdida de serviciabilidad, respecto del número de ejes patrón requerido para producir la misma pérdida de serviciabilidad; el valor de este cociente es el Factor de Ejes Equivalentes.

Transferencia de carga La transferencia en este caso es producida por la trabazón mecánica de los áridos, en el caso de los pavimentos TCP®, esta trabazón es mayor a lo normal debido a una fisura de menor espesor que en un losa de más de 3,3 m de longitud. Esta transferencia además se ha demostrado que se mantiene en el tiempo. El Valor recomendado en condiciones normales es de 50% El Software presenta tres posibles valores que son: -

30%: Para casos de baja transferencia de carga.

-

50%: Valor recomendado de diseño.


 47 



TESIS:


-



70%: Valor en casos donde la transferencia de cargas es muy alta. Este valor se deberá utilizar en el caso de considerar barras de traspaso de carga.

Porcentaje de Losas Agrietadas y Vida de Diseño El software entrega finalmente el espesor recomendado para un umbral de daño determinado con una confiabilidad especificada. Este daño se denomina “porcentaje de losas agrietadas” este valor representa el porcentaje de losas con grietas al final de la vida de diseño. Se recomiendan los siguientes valores: Tabla Nº 4.- Tabla de Daño Admitido (TTcracks). Clasificación del Camino

% losas Agrietadas

Calles secundarias y pasajes

50%

Calles principales < 15^6 EE

30%

Caminos Nacionales y Alto transito > 15^6 EE

10%


Confiabilidad Según la recomendación AASHTO los valores recomendados son: Tabla Nº 5.- Confiabilidad recomendada. Confiabilidad Recomendada Clasificación Funcional Urbano Rural 85-97 80-95 Carreteras 80-95 75-90 Arterias Principales 75-85 70-80 Colectores 50-75 50-75 Local FUENTE: American Association of State of Highway and Transportation AASHTO. Guide for Design of Pavements Structures 1986. Washington: AASHTO 1986, P.V.


 48 



TESIS:

2.6.




GENERALIDADES DEL MÉTODO AASHTO 93 – PAVIMENTOS RÍGIDOS La guía de diseño para pavimentos rígidos fue desarrollada al mismo tiempo que para los pavimentos flexibles, y fue publicado en el mismo manual. El diseño está basado en ecuaciones

empíricas obtenidas del ensayo de

carreteras de la AASHTO con algunas modificaciones posteriores basadas en teoría y experiencia. El procedimiento de diseño descrito en la Guía AASHTO 1993, fue desarrollada en base a las conclusiones de la AASHO Road Test (Consejo de Investigación de Carreteras, 1962). La idea central es proporcionar un espesor suficiente a la losa y que nos garantice un periodo de vida útil del pavimento. AASHTO define el desempeño del pavimento en términos del índice de servicio actual (PSI) que varía de 0 a 5. El PSI de un pavimento nuevo es 4.50. Para pavimentos de las carreteras principales, el final de su vida útil se considera alcanzado cuando PSI = 2,5. Un valor final de PSI = 2,0 puede ser usado para los caminos secundarios.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO 

Estimar el tráfico para el Periodo de diseño (W18)



Determinar la confiabilidad R y la desviación estándar total So.



Establecer el módulo de reacción efectivo de la subrasante k.



Determinar la pérdida de servicialidad de diseño.



Obtener el espesor de la losa D (ábaco o fórmula)



Establecer los espesores que satisfagan Sn.


 49 



TESIS:




Confiabilidad. La Guía AASHTO incorpora en el diseño un factor de confiabilidad R% para tener en cuenta la incertidumbre en la predicción del tráfico y el desempeño del pavimento. R% indica la probabilidad de que el pavimento diseñado tendrá un nivel de desempeño más alto que el nivel de servicialidad final al concluir periodo de diseño. Los rangos de R% sugerido por la AASHTO son 85 a 99.9%, del 80 al 99%, 80 a 95% y de 50 a 80%, respectivamente,

por

las

carreteras

interestatales

urbanas,

arterias

principales, colectoras y carreteras locales. Los rangos correspondientes para los caminos rurales son de 80 a 99.9%m 75 a 95%, y de 50 a 80%. La desviación estándar global So; para un rendimiento pavimento rígido es de 0.35 a 0.40.

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.


 50 



TESIS:




Periodo de diseño El periodo de diseño se refiere al tiempo desde que la estructura de pavimento entra en servicio hasta antes que necesite algún trabajo de rehabilitación. Tabla Nº 6.- Periodo de diseño. Condiciones con alto volumen Periodo de Análisis (años) Vías urbanas con alto volumen

30 – 50

Vías rurales con alto volumen

20 – 50

Pavimentadas con bajo volumen

15 - 25

Superficie granular con bajo volumen

10 - 20

FUENTE: American Association of State of Highway and Transportation AASHTO. Guide for Design of Pavements Structures 1986. Washington: AASHTO 1986, P.V.

Tránsito El diseño considera el número de ejes equivalentes (ESAL) para el periodo de análisis (W18) en el carril de diseño. A partir de conteos vehiculares y conversión a ejes equivalentes, el diseñador debe afectar el ESAL en ambas direcciones por factores direccionales y de carril (si son más de dos), aplicando la siguiente ecuación:

Donde: 

DD = factor de distribución direccional



DL = factor de distribución por carril



W18 = tráfico total en ambas direcciones para el periodo de diseño.


 51 



TESIS:




Factor de distribución direccional (DD) El factor de Sentido es un coeficiente que nos sirve para discriminar que porcentaje del TPDA se considera en el sentido de diseño. Normalmente el valor del TPDA considera la suma del tráfico en ambas direcciones de la vía, excepto para vías que obviamente son de un solo sentido. Es muy importante verificar que al realizarse el estudio de tráfico estas consideraciones se hayan tomado en cuenta, de lo contrario conocer los criterios adoptados para poder estimar adecuadamente el tráfico de diseño.

De acuerdo con el comportamiento general se puede suponer que el 50% del tráfico en vías de dos sentido circula en cada dirección. o Doble sentido = 0.50 o Un solo sentido = 1.00 Factor de distribución por carril (DL) El factor de Carril es un coeficiente que nos permite estimar que tanto del tráfico en el sentido de diseño circula por el carril de diseño. En una vía de un solo carril en el sentido de circulación de diseño, obviamente el 100% del tráfico circulará por ese carril que al mismo tiempo será nuestro carril de diseño.

Una vía con dos carriles en el sentido de diseño, dependiendo del tipo de camino: carretero o urbano, y de que tan saturada esté la vía, pueda ser que


 52 



TESIS:




sobre el carril de diseño circule entre un 50% a un 80% del tráfico en ese sentido.

De manera análoga se comportan los caminos con más de dos carriles de circulación. Tabla Nº 7.- Factor de distribución por carril. NÚMERO DE CARRILES FACTOR DE CARRIL 1

1.00

2

0.80 a 1.00

3

0.60 a 0.80

4

0.50 a 0.75


Valores comunes de tasas de crecimiento Dependiendo de muchos factores, tales como el desarrollo económicosocial, la capacidad de la vía, etc. Es normal que el tráfico vehicular vaya aumentando con el paso del tiempo, hasta que llega a un punto tal de saturación en el que el tráfico se mantiene prácticamente sin crecer.

Es conveniente prever este crecimiento del tráfico, tomando en consideración una tasa de crecimiento anual misma con la que se calcula un factor de crecimiento del tráfico. La tasa de crecimiento pudiera variar de acuerdo a los tipos de vehículos, pueden crecer más unos tipos que otros.


 53 



TESIS:




A medida que un camino se va congestionando de tráfico su crecimiento se va haciendo más lento, este efecto debemos considerarlo pudiendo estimar una Tasa de Crecimiento Equivalen- te, para considerar las variaciones en el crecimiento durante la vida útil. Es importante investigar adecuadamente la tasa de crecimiento apropiada para el caso en particular que se esté considerando. A continuación se muestran algunos valores típicos de tasas de crecimiento, sin embargo estos pueden variar según el caso. Tabla Nº 8.- Valores comunes de tasas de crecimiento Caso

Tasa de Crecimiento en %

Crecimiento Normal

1% a 3%

Vías Completamente Saturadas

0% a 1%

Con tráfico inducido

4% a 5%

Alto crecimiento

mayor al 5%


Factor de Crecimiento del Tráfico (FCT) El factor del crecimiento del tráfico considera los años de vida útil más un número de años adicionales debido al crecimiento propio de la vida.

Donde: g = Tasa de Crecimiento n = Años de Vida Útil


 54 



TESIS:




Confiabilidad R

Es una medida que incorpora algún grado de certeza en el proceso de diseño para asegurar que los diferentes parámetros alcancen el periodo de análisis.

Tabla Nº 9.- Niveles sugeridos de confiabilidad Nivel recomendado de confiabilidad Clasificación Funcional

Urbano

Rural

Interestatal y otras vías

85 – 99.9

80 – 99.9

Arterias principales

80 – 99

75 – 95

Colectores

80 – 95

75 – 95

Local

50 – 80

50 - 80


Desviación Estándar Normal (ZR) La desviación estándar normal está en función de la confiabilidad del proyecto, R. En la tabla 7.6 se muestran los valores de desviación estándar correspondiente a diferentes niveles de confiabilidad. Tabla Nº 10.- Desviación Estándar Normal Confiabilidad R%

Desviación Estándar Normal Zr

50

-0.000

60

-0.253

70

-0.524

75

-0.674

80

-0.841

85

-1.037

90

-1.282

91

-1.340

92

-1.405

93

-1.476

94

-1.555

95

-1.645

96

-1.751

97

-1.881


 55 



TESIS:




98

-2.054

99

-2.327

99.9

-3.090

99.99

-3.750


Pérdida de servicialidad La servicialidad se define como la calidad de servicio del pavimento. La primera medida de la servicialidad es el Índice de Servicialidad Presente PSI, que varía de 0 (carretera imposibles de transitar) a 5 (carretera perfecta). El PSI se obtiene midiendo la rugosidad y daño (agrietamiento, parchado y deformación permanente) en un tiempo en particular durante la vida de servicio del pavimento. La rugosidad es el factor dominante para estimar el PSI del pavimento.

Donde: Po = índice de servicialidad inicial. Pt = índice de servicialidad final, que es el más bajo índice tolerable antes de la rehabilitación.

Servicialidad Inicial y Final La serviciabilidad se define como la habilidad del pavimento de servir al tipo de tráfico (autos y camiones) que circulan en la vía, se mide en una escala del 0 al 5 en donde 0 (cero) significa una calificación para pavimento intransitable y 5 (cinco) para un pavimento excelente.


 56 



TESIS:




La serviciabilidad es una medida subjetiva de la calificación del pavimento, sin embargo la tendencia es poder definirla con parámetros medibles como los son: el índice de perfil, índice de rugosidad internacional, coeficiente de fricción, distancias de frenado, visibilidad, etc.

La serviciabilidad inicial es la calificación que tendrá el pavimento inmediatamente después de terminar su construcción. Tabla Nº 11.- Servicialidad Inicial. Índice de Servicio

Calificación

5

Excelente

4

Muy bueno

3

Bueno

2

Regular

1

Malo


La serviciabilidad final tiene que ver con la calificación que esperamos tenga el pavimento al final de su vida útil.7 Tabla Nº 12.- Servicialidad Final. Pavimento

Pt

Autopistas

2.5

Carreteras

2.0

Zona Industrial

1.8

Urbana Principal

1.8

Urbana Secundaria

1.5



 57 



TESIS:




Modulo de Ruptura (Sc) Debido a que los pavimentos de concreto trabajan principalmente a flexión es recomendable que su especificación de resistencia sea acorde con ello, por eso el diseño considera la resistencia del concreto trabajando a flexión, que se le conoce como resistencia a la flexión por tensión (Sc) o Módulo de Ruptura (MR) normalmente especificada a los 28 días.

El módulo de ruptura se mide mediante ensayos de vigas de concreto aplicándoles cargas en los tercios de su claro de apoyo. Esta prueba está normalizada por la ASTM C78. Existe una prueba similar con la aplicación de la carga al centro del claro que genera resultados diferentes de resistencia a la tensión (aproximadamente 15% a 20% mayores) pero que no son los que considera AASHTO para el diseño.

Especificación del Módulo de Ruptura Recomendado Los valores recomendados para el Módulo de Ruptura varían desde los 41 kg/cm2 (583 psi) hasta los 50 kg/cm2 (711 psi) a 28 días dependiendo del uso que vayan a tener. En seguida se muestran valores recomendados, sin embargo el diseñador deberá elegir de acuerdo a un buen criterio.


 58 



TESIS:




Tabla Nº 13.- Módulo de Ruptura recomendado. Pavimento Módulo de Ruptura Kg./Cm2

psi

Autopistas

48.00

682.70

Carreteras

48.00

682.70

Zonas industriales

45.00

640.10

Urbanas principales

45.00

640.10

Urbanas secundarias

42.0

597.40


Módulo de Elasticidad (Ec) El Módulo de Elasticidad del concreto está relacionado con su Módulo de Ruptura, existen varios criterios con los que se puede estimar el Módulo de Elasticidad a partir del Módulo de Ruptura.

Coeficiente de transferencia de carga El coeficiente de transferencia de carga J es un índice numérico introducido para dar cuenta de la eficiencia de la transferencia de carga de diferentes diseños de conjunto. En la tabla siguiente presenta los valores de J para las condiciones de la pista de prueba. Los valores más bajos se asocian con dispositivos de transferencia de carga (tales como pasadores) y bermas.


 59 



TESIS:




Tabla Nº 14.- Coeficiente de transferencia de carga Berma

Asfalto

Dispositivo de

Si

No

Si

No

3.2

3.8 – 4.4

2.5 – 3.1

3.6 – 4.2

2.9 – 3.2

NA

2.3 – 2.9

NA

transferencia de carga Tipo Pavimento: Con juntas y con refuerzo CRCP

PCC


Coeficiente de drenaje Para tener en cuenta cambios en el requisito de espesor a las diferencias en las propiedades de drenaje de las capas de pavimento y el subsuelo, el coeficiente de drenaje Cd se incluyó en el diseño de espesor AASHTO. Se considera un valor Cd = 1 para las condiciones del AASHO Road test. El porcentaje de tiempo durante el año de la estructura del pavimento se verían expuestos a niveles de humedad se acerca la saturación puede estimarse a partir de la precipitación anual y la condición de drenaje predominante. Tabla Nº 15.- Coeficiente de drenaje. % del tiempo que la estructura del pavimento está expuesta Calidad del drenaje Excelente Bueno Regular Malo Muy Malo

a niveles de humedad próximas a la saturación. <1%

1 – 5%

5 – 25%

>25%

1.25 – 1.20 1.20 – 1.15 1.15 – 1.10 1.10 – 1.00 1.00 – 0.90

1.20 – 1.15 1.15 – 1.10 1.10 – 1.00 1.00 – 0.90 0.90 – 0.80

1.15 – 1.10 1.10 – 1.00 1.00 – 0.90 0.90 – 0.80 0.80 – 0.70

1.10 1.00 0.90 0.80 0.70



 60 



TESIS:




Espesor de la losa requerida El espesor de la losa se requiere se obtiene utilizando el nomograma siguiente o la ecuación correspondiente. El efecto de aspectos ambientales tales como la expansión de la capa de soporte, el hinchamiento por congelamiento y el deterioro debido al desgaste podría resultar en una pérdida de servicio. Esta pérdida de capacidad de servicio se puede agregar la carga de tráfico por motivos de diseño. *

[

(

)

+

]

Donde: 

W18 = Tráfico



Zr = Desviación Estándar Normal



So = Error Estándar Combinado (Se recomienda 0.40 para pavimentos rígidos)



D = Espesor de la losa de concreto



ΔP = Diferencia de Servicialidad



pt = Servicialidad Final



Sc = Módulo de Ruptura (psi)



Cd = Coeficiente de Drenaje



J = Coeficiente de Transferencia de Carga



Ec = Módulo de Elasticidad (6,750 * Sc) kg/cm2



K = Modulo de Reacción de la Sub-Rasante (4.51 . log CBR ) kg/cm2/cm


 61 



TESIS:

2.7.




PROCESO CONSTRUCTIVO DEL PAVIMENTO OPTIMIZADO 2.8.1. CONSIDERACIONES PRELIMINARES 1.-TERRENO BASE El Cliente realizara los trabajos correspondientes a nivel de Sub Base y Base con pruebas CBR y PROCTOR MODIFICADO a un porcentaje de compactación no menor al 95% y nivelación en la superficie con márgenes de error +/- 10 mm. Promedio, recepcionada diariamente previa a los vaciados.

2.- ENCOFRADO Los encofrados son de una plancha de triplay grueso, de 10 cm de altura (requerido para este proyecto) en ancho es de 2 cm. De acuerdo al tipo de triplay requerido, se colocarán fijados con tornapuntas de madera cuadrada tornillo de 2” x 2”, los durmientes serán de maderas tornillo de 3”x2”, fijadas al suelo con estacas de 1”. La madera será perforada para recibir las barras conectoras de cargas (Dowells) de acero corrugado 3/8” al eje central del pavimento o de la superficie de piso terminado esto es para las juntas de construcción entre diferentes paños contiguos ejecutados en tiempos diferentes. Las barras conectoras serán acomodados durante el proceso

diario del

vaciado del concreto, el proceso será realizado por 2 ayudantes que realizan otras labores adicionales, garantizando las medidas especificadas y su colocación obligatoria a lo largo del eje de la vía y donde sea requerido. La colocación de los moldajes de encofrado se realiza con una cuadrilla de 5 carpinteros quienes usaran estacas metálicas para afirmar el encofrado a la Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 62 



TESIS:




base, aproximadamente 3 estacas por moldaje de 2.44m., la parte superior del moldaje estará a nivel de piso terminado operación garantizada por equipos de niveles ópticos y láser de precisión. La misma cuadrilla desencofrará y harán el mantenimiento necesario para el uso posterior a una nueva faena., el mantenimiento de los moldajes consta de una limpieza mecánica de los orificios, lubricación de las partes metálicas y barnizado con laca desmoldante de la parte de madera cuando así lo requiera.

3.-CONCRETO Se realizará reuniones de coordinación con el cliente o la empresa ejecutora y la planta de concreto premezclado para dejar en claro los requerimientos y especificaciones técnicas para esta obra y crear una responsabilidad de tal manera que ante un incumplimiento de lo pactado se devolverá el mixer de concreto siempre y cuando los requerimientos del mismo no se cumplan. En esta reunión el cliente establece lo siguiente: a) La cantidad de cubos diarios según el área a ejecutar. b) El método de colocación del concreto, que puede ser director del mixer hacia el terreno o con algún tipo de bomba (de ser necesario). c) La resistencia a la compresión ( f´c). d) Revenimiento (slump) de 4.5” a 5.5” a pie de obra con una diferencia máxima de Slump entre mixers de 1”. e) Temperatura del concreto no mayor de 30° C. f) Frecuencia de llegada de mixers que en este caso está definida a 20 min. Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 63 



TESIS:




2.8.2. TAREAS PREVIAS AL VACIADO a) Coordinar la llegada del concreto al horario estipulado. b) Verificar los niveles de la base. c) Humedecer la base. d) Verificar los encofrados nivelados, alineados. e) Verificar suministro de aditivos para el curado. f) Verificar ubicación de la vibradora de concreto, para facilitar su movilización. g) Verificar paso de los mixers. h) Check List de máquinas y herramientas. i) Verificar iluminación. j) Verificar Cerramiento lateral y coberturas (de ser necesario) k) Verificar que el personal cuente con los implementos necesarios para trabajar adecuadamente. l) Verificar la limpieza de la zona de trabajo.

2.8.3. PROCEDIMIENTO DEL VACIADO

a) Verificación del Slump del concreto MR = 48 KG/CM2 F`C=330 KG/CM2 Este procedimiento consiste en observar el slump (asentamiento del concreto) para confirmar la trabajabilidad de la mezcla del concreto, de llegada a obra del concreto, este proceso se realiza con la ayuda de un Cono de Abrams y el resultado del revenimiento debe ser en un valor (entre 4.5” y 5.5”). Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 64 



TESIS:




b) Colocación del concreto MR = 48 KG/CM2 F`C=330 KG/CM2 Este partida consta de esparcir el concreto de lado a lado sin dejar espacios vacíos, el vaciado debe ser continuo para que el hidratado del concreto también sea continuo, esta partida se realizara en forma manual con ayuda de una cuadrilla de vaciados que consiste de 8 operarios y 2 peones, y con las herramientas necesarias para realizar un trabajo de calidad.

c) Vibrado del concreto MR = 48 KG/CM2 F`C=330 KG/CM2 Esta partida consta que un solo operario encargado del vibrado debe hacerlo de forma vertical y espaciado cada 30 cm. dependiendo del cabezal y del espesor de la losa debe darle énfasis a los bordes por ser puntos fijos donde la regla vibradora no logra vibrar adecuadamente, con especial cuidado en los puntos donde están colocadas las barras de traspaso de cargas (dowells).

d) Regleado del concreto MR = 48 KG/CM2 F`C=350 KG/CM2 La partida se realizara en forma mecánica con máquinas NIVELADORA COPPER HEAD, con vibración regulada para mejor compactación de losa de concreto.

e) Retardante de fragua Esta partida se realizara con un aditivo retardante el cual será aplicado en la superficie del pavimento después del regleado, con la finalidad de prolongar su fraguado, de modo que permita darle los acabados superficiales en el modo que lo requiera el pavimento, debido a la naturaleza pedregosa del


 65 



TESIS:




concreto, este será rociado con ayuda de un pulverizador de mochila manual.

f) Acabado final losas Esta partida se realizara en forma mecánica con máquinas

alisadoras

simples o doble con paletas metálicas de terminación para el piso pulido y con paletas metálicas para el piso peinado (Área pavimentos exteriores) que luego será culminado con un escobillón de fibra que le dará la apariencia final a la losa (peinado), todo esto según sea el caso de terminación del mandante y siguiendo los procedimientos adecuados que exigen las reglas del buen arte para la ejecución de pavimentos.

Los bordes del pavimento donde no pueda llegar el acabado mecánico deberán realizarse en forma manual con una plancha metálica. 

La superficie debe tener la rugosidad suficiente para asegurar la adherencia de las ruedas de los vehículos que circularán por ella.



Al revisarla con una regla de al menos 3 m de longitud, no debe presentar, en sectores sin cambio de pendiente, diferencias mayores de 5 mm.



No debe presentar protuberancias mayores de 5 mm.


 66 



TESIS:




Figura Nº 20.- Características del Peine Texturizador Tabla Nº 16.- Dimensiones del peine texturizador. Concepto Medidas Separación entre dientes

20 mm

Ancho de dientes

3 mm

Profundidad de penetración máxima

6 mm

Profundidad de penetración mínima

3 mm

FUENTE: Especificaciones técnicas de la Empresa TCPavements.

g) Corte Pavimento. El corte primario se realiza tan pronto el concreto permita hacer un corte fino sin despostillar los bordes de la junta de contracción y también a manera de controlar las fisuración en el piso realizando cortes para juntas de contracción esto se realiza entre 2 a 6 horas de acabada la losa, con una cortadora de pavimento en fresco aluminio “Soft Cut”.

Las columnas serán aisladas con tecno por y la losa se vaciara contra ellas. Los rombos se cortaran a las 2 horas de acabada la losa para evitar en la unión columna – losa fisuras posteriores.


 67 



TESIS:




Figura Nº 20.- Corte de Juntas

h) Curado El curado se realiza en dos partes y tiempos diferentes, en un primer instante se realiza el curado con un curador acrílico colocado en una mochila de aspersión, para así lograr una dosis de aplicación pareja que puede estar entre los 5 m2/l de curador aproximadamente para toda el área de la losa en la zona de los pavimentos exteriores, para los pavimentos de las naves interiores el curado se realizará con el uso de un manto geotextil y polietileno con una película fina de agua potable durante 7 días, luego del periodo de curado se realizara una limpieza exhaustiva del área para su entrega.

i) Sellado de juntas El pavimento espesor optimizado no requiere el uso de sello de juntas posterior.


 68 



TESIS:




j) Varillas de transferencia d=10mm de 0.60m, acero fy=4200 kg/cm2 Toda armadura será cortada a la medida y fabricada estrictamente como se indica en los detalles y dimensiones mostradas en los planos del proyecto. La tolerancia en la fabricación en cualquier dimensión será de  1 cm. Las barras no deberán enderezarse y volverse a doblar en forma tal que el material sea dañado. No se usarán barras con ondulaciones o dobleces no mostrados en los planos. Se descartarán las barras con roturas o fisuras. No se permite el calentamiento del acero ni ningún tipo de soldadura, salvo que el acero tenga la característica de soldable. La colocación de la armadura será efectuada en estricto acuerdo con los planos y con una tolerancia no mayor de  1 cm.

Figura Nº 21.- Detalle de dowells.


 69 



TESIS:

2.8.




APLICACIONES DE PAVIMENTO TCP EN DISTINTAS PARTES DEL MUNDO

Figura Nº 22.- Pavimento 1 • Longitud: 11.07km

• Espesor: 17cm.

• Tráfico: 80.000.000 Esals

• Base granular y de asfalto.

Figura Nº 23.- Pavimento 2 

Lugar: Tottus Mall Trujillo -



Tráfico: 3.000.000 EE

Centro de Distribución



Espesor: 14 cm


 70 




TESIS: “APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE PAVIMENTO TCP EN LAS CALLES 56 Y 78 DE LA HABILITACIÓN URBANA PASEO DEL MAR – NUEVO CHIMBOTE – ANCASH – PERU”


Lugar: Chincha - Centro de




Distribución



Espesor: 14 cm


Lugar: Empresa: Confiperú -




Planta de Procesamiento de



Espesor: 12 cm

alimentos Bach. Estación Casanova, Oscar Eduardo

 71 





CAPITULO III

MATERIALES Y METODOS


 72 





CAPITULO III: MATERIALES Y METODOS 3.1.

DESCRIPCION DEL AREA DE PROYECTO Zona: Habilitación Urbana “Paseo del Mar”

Figura Nº 26.- Áreas donde se aplicó tipo de pavimento TCP.

Según la Norma de Diseño Geométrico las calles a ser estudiadas (56 y 78) pertenecen según: 

Su función: Red Vial Terciaria o local.



La Demanda: Carretera de 2da clase.



Condiciones Orográficas: Carretera tipo 1

FACTORES DE DISEÑO El diseño del pavimento rígido involucra el análisis de diversos factores: tráfico, drenaje, clima, características de los suelos, capacidad de


 73 





transferencia de carga, nivel de serviciabilidad deseado, y el grado de confiabilidad al que se desea efectuar el diseño acorde con el grado de importancia de la carretera. Todos estos factores son necesarios para predecir un comportamiento confiable de la estructura del pavimento y evitar que el daño del pavimento alcance el nivel de colapso durante su vida en servicio. 3.2.

DISEÑO REALIZADO EN PROGRAMA Optipave V3.23. PARAMETROS DE DISEÑO Se presentan los datos a considerar para ser utilizados en la nueva metodología de diseño TCP. 

Periodo de diseño: 20 años



Trafico: 160,000 EE DISTRIBUCIÓN DE EJES (Recomendado por TCP) -

ESRS:

20%

-

ESRD:

40%

-

EDRD:

30%

-

ETRD:

10%

TRÁNSITO (Recomendado por TCP) -

BORDE:

8%

-

HUELLA:

30%

-

CORTE:

8%

CARGA -

EE:

-

EE CON SOBRECARGA:


100%

 74 

0%









IRI: -

IRI inicial: 2.8 (recomendado por TCPavements.)

-

IRI final: 4.5 (serviciabilidad final)

Capacidad de soporte del suelo de fundación: -

CBR de 18.57 %, obtenido al 95% de M.D.S. a una penetración de 0.1”, equivalente a 7.1 kg/cm3

-



Clasificación SUCS: A-2-4(0).

Base granular -

CBR de 86.54 %, obtenido al 95% de M.D.S. a una penetración de 0.1”, equivalente a 20.6 kg/cm3

-



Clasificación SUCS: A-1-a(0).

Propiedades del concreto -

MR = 48 kg/cm2.

-

Sin fibra metálica.

-

Módulo de elasticidad (E) = 26714.56

-

Módulo de Poisson= 0.15

-

Coeficiente de dilatación térmica = 0.00001

-

Retracción a 365 días (m/m) = 0.001



Confiabilidad: 80 % (ver tabla N° 5)



Escalonamiento final: 0.25


 75 







Porcentaje de losas agrietadas: 30% ( ver tabla N° 4) Tabla Nº 17.- Vida de diseño recomendada Por TCP

Vida de diseño Clasificación del Camino (años) Calles secundarias y pasajes

15 - 20

Calles principales < 15E6 EE

20

Caminos Nacionales y Alto 20 - 40 Transito > 15E6 EE




Clima -

HUMEDO – NO HELADIZO

-

GRADIENTE DE CONSTRUCCIÓN: -10%

-

TEMPERATURA MEDIA ANUAL: 20

-

DIFERENCIA ENTRE T° CONSTRUCCION Y T° MEDIA ANUAL: 7 °C



Sello de Juntas: NO REQUIERE



Barras de amarre: AL EJE CENTRAL



Confinamiento lateral: BERMAS DE CONCRETO, VEREDA.


 76 





ESPESOR DETERMINADO POR EL PROGRAMA = 10 cm ANALISIS DE DIAGRAMAS RESULTANTES:

Gráfico Nº 8.- Resultados Espesor

Línea azul (arriba)

= agrietamiento superior

Línea verde (abajo) = agrietamiento inferior Línea punteada

= Chequeo de flexión por eje TANDEM

Línea roja

= Agrietamiento final para nivel de confianza dado (80%).

La imagen de la derecha indica un paño típico de losa, y los números indicados, se refieren a el daño por fatiga ejercido en esa zona del pavimento, mientras el daño se acerca más al valor 1.00, el daño al final de la vida del pavimento es el mayor, los números de la parte superior, se refieren a los daños ejercidos en la parte superior de la losa, y los de abajo, se refieren a los daños en la parte inferior de la losa. Se debe tener en cuenta que el diseño se está realizando para la posición más desfavorable a la que puede estar sometido el paño de pavimento


 77 





.

Gráfico Nº 9.- Resultados por Agrietamiento Se verifica que el agrietamiento superior (azul) e inferior (verde),

no

sobrepasen el porcentaje de losas agrietadas de diseño.

Gráfico Nº 10.- Resultados de Resistencia El gráfico muestra como el espesor del pavimento va reduciéndose a medida que aumenta la resistencia de diseño, para el espesor resultante, es necesario la resistencia de MR=48 kg/cm2.


 78 





Gráfico Nº 11.- Resultados por Rigidez Se verifica que el Kc (capacidad de soporte conjunto del suelo basesubrasante), sea igual o mayor al requerido para un espesor de losa de 10 cm, en este caso se requiere de un Kc = 7.4 kg/cm3, y el Kc (real) = 8.1 kg/cm3.

Gráfico Nº 12.- Resultados de Escalonamiento. El escalonamiento entre juntas final (rojo), cuyo valor es de 0.95 cm, menor al asumido 0.25 cm


 79 





Gráfico Nº 13.- Resultados IRI

El índice de rugosidad Internacional, se encuentra menor al límite en los 20 años de diseño del pavimento. Ver Anexo 6 (Reporte de diseño de pavimento propuesto empleando el programa Optipave).

3.3.

ANALISIS ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO EMPLEANDO EVERFE 2.25 El programa emplea el método de Elementos Finitos y útil para modelar losas con Pasajuntas o dowells como transferencia de carga. Se puede determinar tres zonas críticas de aplicación de carga que pueden ser asumidos.


 80 





Figura Nº 27.- Posiciones de set de ruedas más críticos en un paño de losa de pavimento. Ingreso de datos -

Dimensiones de losa idealizada: 1.65 x 1.80 m

-

Espesor de la Losa: 0.10 m.

-

Espesor de Base Granular: 0.15 m.

-

Cargas de ejes: Se consideró Eje Simple Rueda Simple y Eje simple Rueda Doble, cada una aplicada sobre un paño de losa.

Gráfico Nº 14.- Pantalla inicial de ingreso de datos


 81 





APLICANDO LA CARGA A LOS 0.15 m del borde.

Gráfico Nº 15.- Diagrama de esfuerzos, respuesta superficial de la losa.

Gráfico Nº 16.- Diagrama de esfuerzos, respuesta inferior de la losa.


 82 





Figura Nº 28.- Deflexiones en losa de concreto.

Gráfico Nº 17.- Resultados de losa con mayor esfuerzo.


 83 





Se observa que los pasajuntas que se ubican al eje de la losa disminuyen los esfuerzos producidos por el set de ruedas en el borde de la losa, el máximo esfuerzo sucede al borde del paño de losa siendo esta de 4.62 MPa.

3.4.

APLICACIÓN DEL METODO AASHTO 93 Datos de ingreso:

Para una confiabilipdad de 80% Para pavimentos de concreto. Servicialidad inicial recomendada por AASHTO Servicialidad final recomendada por AASHTO

Aplicando la formula siguiente obtenemos: *

[

+

(

)

]

, con un espesor de base de 0.15 m.


 84 





3.5.

ENSAYOS REALIZADOS La resistencia del concreto se incrementa con el tiempo pero no se puede medir directamente in situ por ninguno de los métodos de pruebas disponibles. Sin embargo, diferentes métodos de laboratorio pueden ser empleados para probar la resistencia del concreto. Ninguna de las pruebas de laboratorio simula de forma exacta el tipo de esfuerzos que se producen en el pavimento, pero dan una idea adecuada de su respuesta que puede ser empleada en el diseño o en el control de calidad durante la ejecución.

3.5.1. Resistencia a la tracción por flexión La resistencia a la flexión (también llamada módulo de ruptura) es un parámetro de diseño específico para pavimento rígido. Esto se debe al hecho de que los pavimentos son esforzados en flexión durante la carga de tráfico. Las pruebas de flexión se pueden ejecutar mediante dos ensayos diferentes: carga en el centro y carga a los dos tercios, dicho ensayo se denomina “viga simple con carga en los tercios del claro” y esta normada por AASHTO T 97, ASTM C 78, dicho procedimiento de ensayo se adjunta en el anexo Nº 17.


 85 





Tabla Nº 25.- Resultados de Ensayo flexocompresión aplicados en vigas de concreto. CONCRETO A FLEXION MR=48 Kg/CM2 Tipo MS DIRECTO Ensayos obtenidos durante la construcción de pavimento Estructura: Aditivo Longitud de apoyos:

Losas optimizadas Rheobuild SP (Retardante Superplastificante) 45 CM Mr Promed Mr Promedi io/Mr (Kg/cm2) o (%) (kg/cm2)

CODIGO

Resistencia a la Flexión Mr

Fecha de Toma de muestra

Edad (días)

Carga Máxima (Lbf)

Carga Máxima (Kgf)

V004

48

11/01/2012

7 Días

8200.00

3719.00

47.61

V004

48

11/01/2012

7 Días

8000.00

3629.00

46.7

V004

48

11/01/2012

28 Días

9800.00

4445.00

56.9

V004

48

11/01/2012

28 Días

9600.00

4354.00

56.04

V010

48

19/01/2012

7 Días

8200.00

3719.00

47.3

V010

48

19/01/2012

7 Días

7900.00

3583.00

45.87

V010

48

19/01/2012

28 Días

10800.00

4899.00

63.58

V010

48

19/01/2012

28 Días

11200.00

5080.00

65.79

V011

48

20/01/2012

7 Días

7600.00

3447.00

43.84

V011

48

20/01/2012

7 Días

7700.00

3493.00

44.71

V011

48

20/01/2012

28 Días

9100.00

4128.00

55.37

V011

48

20/01/2012

28 Días

9500.00

4309.00

55.8

V012

48

21/01/2012

7 Días

8150.00

3696.80

47.01

V012

48

21/01/2012

7 Días

9100.00

4127.70

52.83

V012

48

21/01/2012

28 Días

9200.00

4173.00

54.16

V012

48

21/01/2012

28 Días

9000.00

4082.30

52.87

V013

48

23/01/2012

7 Días

7500.00

3401.90

43.26

V013

48

23/01/2012

7 Días

8000.00

3628.70

46.45

V013

48

23/01/2012

28 Días

9500.00

4309.10

55.92

V013

48

23/01/2012

28 Días

9250.00

4195.70

54.33

V014

48

24/01/2012

7 Días

8000.00

3628.70

46.14

V014

48

24/01/2012

7 Días

8500.00

3855.50

49.35

V014

48

24/01/2012

28 Días

10000.00

4535.90

58.87

V014

48

24/01/2012

28 Días

10400.00

4717.30

61.09

V015

48

25/01/2012

7 Días

7800.00

3538.00

44.99

V015

48

25/01/2012

7 Días

8800.00

3991.60

51.09

V015

48

25/01/2012

28 Días

10200.00

4626.60

60.05

V015 48 25/01/2012 28 Días 10400.00 4717.30 FUENTE: Ensayos realizados por Distribuidora Norte Pacasmayo (DINO).

61.09

47.16

98.24%

56.47

117.65 %

46.59

97.05%

64.69

134.76 %

44.28

92.24%

55.59

115.80 %

49.92

104.00 %

53.52

111.49 %

44.86

93.45%

55.13

114.84 %

47.75

99.47%

59.98

124.96 %

48.04

100.08 %

60.57

126.19 %

** Ver Anexo 07


 86 





3.5.2. Resistencia a la compresión

Ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. Asimismo la resistencia a la compresión simple es la característica mecánica principal del concreto, dada la importancia que reviste esta propiedad, dentro de una estructura convencional de concreto reforzado, la forma de expresarla es, en términos de esfuerzo, generalmente en kg/cm2.

3.6.

EVALUACIÓN DE DISEÑO DE MEZCLA

Se realizaron distintas evaluaciones de diseño para el concreto MR=48 kg/cm2, para poder analizar de una manera más detallada su proceso constructivo, propiedades, a manera de comprobación y rediseño, con la finalidad de encontrar nuevas opciones mejoradas para ser utilizado en la construcción de este tipo de pavimentos.

RESUMEN DE DISEÑOS:

Tabla Nº 26.- Dosificación de los diversos diseños de mezcla propuestos.

FUENTE: Diseño de mezcla realizados en DINO.

**Ver Anexo 08


 87 





RESUMEN DE RESULTADOS:

Tabla Nº 27.- Resultado de ensayos realizados a probetas y vigas.

FUENTE: Resultados de Ensayos realizados a Vigas y probetas.

** Ver Anexo 12 GRAFICOS – RESULTADOS:

DISEÑO VS. COSTO DISEÑO 4 DISEÑO 3 DISEÑO 2 DISEÑO 1 0.00 COSTO

50.00

100.00

DISEÑO 1 241.75

150.00

200.00

DISEÑO 2 234.07

250.00

300.00

DISEÑO 3 344.22

350.00

400.00

DISEÑO 4 346.77

Gráfico Nº 18.- Costo de cada diseño de mezcla aplicada por m3.


 88 





DIAS DE CURADO VS. RESISTENCIA (COMPRESION) 28 DIAS

7 DIAS

3 DIAS

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

350.00

DISEÑO 4

3 DIAS 216.12

7 DIAS 297.37

28 DIAS 369.23

DISEÑO 3

218.34

293.57

367.93

DISEÑO 2

219.48

299.36

365.35

DISEÑO 1

221.31

295.90

365.35

400.00

Gráfico Nº 19.- Días de curado vs. Resistencia a compresión.

DIAS DE CURADO VS. RESISTENCIA (FLEXOTRACCIÓN) 28 DIAS

7 DIAS

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

DISEÑO 4

7 DIAS 50.22

28 DIAS 58.04

DISEÑO 3

44.43

55.86

DISEÑO 2

40.03

53.79

DISEÑO 1

44.66

53.01

70.00

Gráfico Nº 20.- Días de curado vs. Resistencia a flexotracción.


 89 





3.7.

PROTOCOLO DE CALIDAD Los tesistas en función a la construcción del pavimento tipo TCP adaptó un modelo de protocolo de liberación para los fines estudiados, la cual servirá para verificar en campo en futuras construcciones de estas características. Tabla Nº 28.- Protocolo de inspección.

PROTOCOLO DE INSPECCION

Código

CONCRETO LOSA DE PISO OBRA

Fecha:

Nivel:

Sector: ETAPAS

FECHAS

CUMPLIMIENTO

CRITERIOS

REECEPCIÓN

Base

Compactado 95% del proctor modificado.

Aislación

Instalación de geotextil, correspondientes anchos y traslapos.

Niveles

Cota de llenado, nivel de superficie de rodadura.

Enfierradura

Amarras, patas, separadores, fierros a nivel, limpieza.

Encofrado

Cortado, alineado y afianzado

Tratamiento de Juntas

Aseo, soplado y lavado.

Equipos

Vibradores, nivel, iluminación

Instalaciones

Uso de elementos de protección personal, señalización y delimitación sector de trabajo. Ubicación según planos y especificaciones.

Recepción concreto Tipo de Concreto Asentamiento Cono

Guía de remisión (tipo de concreto, cantidad, hora, aditivo, sello) Según corresponda f´c = 350 kg/cm2 Mr = 48 kg/cm2 Cono = 5 (±1”)

Esparcimiento Concreto

Esparcimiento Uniforme

Vibrado

Introducción vertical, extracción lenta

Barras

Correcta colocación de barras de traspaso de carga. Distanciamiento cada 60cm.

Nivel de vaciado

Concreto a nivel.

Nivel de llenado Terminación superficial Limpieza

Espesor losa de piso e= 10cm Platachada y semipulido. Sector de trabajo limpio y ordenado Colocar sobre manga de polietileno en capas de espesor máx 10mm. Luego de fraguado el concreto, previa autorización de supervisión, a no más de 24 hrs. Colocar cinta en el perímetro del piso.

Seguridad

EJECUCIÓN

/

Plano:

SÍ

ENTREGA

/

Sobrante de concreto Corte de Pavimento Señalizar losa de piso

NO

NA

OBSERVACIONES :

Ingeniero Residente Contratista

Supervisor Contratista

Supervisor

Cargo: Nombre

Cargo: Nombre

Cargo: Nombre

Firma Fecha

Firma Fecha

Firma Fecha

FUENTE: PROTOCOLOS DE EJECUCIÓN DE OBRA, HABILITACION URBANA PASEO DEL MAR.


 90 





3.8.

EVALUACIÓN ECONÓMICA Se desarrolló el presupuesto para pavimentos tipo TCP y rígido convencional.

TIPO TCP Presupuesto planteado en Expediente Técnico METODOLOGIA DE PAVIMENTO TCP PAVIMENTO TCP

Subpresupuesto

001

Cliente


Lugar

ANCASH - SANTA - NUEVO CHIMBOTE

Item

Descripción

01

PAVIMENTO TCP

01.01

MOVIMIENTO DE TIERRAS

01.01.01

TRAZO, NIVELACION Y REPLANTEO

m2

1.00

1.46

1.46

01.01.02

CORTE SUPERFICIAL HASTA SUBRASANTE C/MAQUINA

m3

0.20

5.36

1.07

01.01.03

RELLENO COMPACTADO CAPAS DE 0.20M C/MATERIAL PROPIO.

m3

0.20

22.05

4.41

01.01.04

PREPARACION DE SUBRASANTE

m2

1.00

5.26

5.26

01.01.05

COLOCACION BASE E=0.15M

m2

1.00

10.09

10.09

01.01.06

ELIMINACION DE MATERIAL EXCEDENTE C/MAQUINA D<4KM

m3

0.24

12.35

2.96

01.02

PAVIMENTO RIGIDO

01.02.01

SUMINISTRO DE CONCRETO Mr = 48 kg/cm2 - f’c = 350 kg/cm2

m3

0.10

350.00

35.00

01.02.02

CORTE DE JUNTAS TRANSVERSALES

m

2.32

5.62

13.04

01.02.03

CURADO DE LOSA

m2

1.00

2.56

2.56

01.02.04

VARILLAS DE TRANSFERENCIA D 10mm de 0.60m

kg

0.52

4.03

2.10

01.02.05

ENCOFRADO, VACEADO Y ACABADO DE PAVIMENTO

m2

1.00

13.19

13.19

Und.

Precio S/.

Parcial S/. 91.14 25.25

65.89

Costo Directo SON :

Metrado

91.14

NOVENTIUNO Y 14/100 NUEVOS SOLES


 91 





CONVENCIONAL Presupuesto empleando Pavimento rígido convencional METODOLOGIA DE PAVIMENTO TCP Subpresupuesto

002

Cliente


PAVIMENTO RIGIDO

Lugar

ANCASH - SANTA - NUEVO CHIMBOTE

Ítem

Descripción

01

PAVIMENTO RIGIDO

01.01

MOVIMIENTO DE TIERRAS

01.01.01

TRAZO, NIVELACION Y REPLANTEO

m2

1.00

1.46

1.46

01.01.02

CORTE SUPERFICIAL HASTA SUBRASANTE C/MAQUINA

m3

0.20

5.36

1.07

01.01.03

PREPARACION DE SUBRASANTE

m2

1.00

5.26

5.26

01.01.04

COLOCACION SUB-BASE E=0.20M

m2

1.00

11.52

11.52

01.01.05

COLOCACION BASE E=0.20M

m2

1.00

11.52

11.52

01.01.06

ELIMINACION DE MATERIAL EXCEDENTE C/MAQUINA D<4KM

m3

0.24

12.35

2.96

01.02

PAVIMENTO RIGIDO

01.02.01

SUMINISTRO DE CONCRETO FC = 280 kg/cm2

m3

0.20

308.00

61.60

01.02.02

CURADO DE LOSA

m2

1.00

2.56

2.56

01.02.03

JUNTA ASFALTICA DE CONSTRUCCIÓN Y/O DILATACIÓN

m

1.11

4.38

4.86

01.02.04

ENCOFRADO, VACEADO Y ACABADO DE PAVIMENTO

m2

1.00

13.19

13.19

Und.

Metrado

Precio S/.

Parcial S/. 116.00 33.79

82.21

Costo Directo SON :



116.00

CIENTO DIECISEIS Y 00/100 NUEVOS SOLES

Obteniéndose costos mucho menores que los pavimentos rígidos convencionales.


 92 





CAPITULO IV

RESULTADOS Y DISCUSIONES


 93 





CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIONES 4.1. 

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). (ANEXO 06).



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”. (ANEXO 04).



Se realizaron los ensayos de suelos del afirmado, obteniendo como resultado un tipo de suelo AASHTO = A1-a (0), SUCS = GW, con un CBR = 86.54 % al 95% de la M.D.S. a una penetración de 0.1”. (ANEXO 05).



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. (ANEXO 13, FOTOS 7, 8, 15).



Se obtuvo una Resistencia promedio a la Flexión de acuerdo a la Norma ASTM C78 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). (ANEXO 12).



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. (ANEXO 12).


 94 







La hora promedio para realizar el vaciado de este tipo de concreto, es a partir de las 3 pm, en días soleados, debido a la elevada temperatura que nos encontramos, el fraguado se acelera y se presentan las fisuras por contracción antes de hacer los cortes de las juntas. (ANEXO 12 - TEMPERATURA)



El slump puesto en obra, requerido para este tipo de concreto, es de 4” – 5.5”. (ANEXO 13, FOTOS 7, 8, 15)



La dosificación del concreto propuesto en el proyecto para pavimento TCP fue de: (ANEXO 01).

DOSIFICACION DE MEZCLA DE CONCRETO – PROPUESTO EN EL PROYECTO ORIGINAL Tipo de concreto:

Mr = 48 kg/cm2 TMS (directo)

MATERIAL

CANTIDAD

UNIDAD

Cemento Tipo MS

411

kg

Agua

190

litros

Arena zarandeada

577

kg.

Piedra Huso 57

802

kg.

Piedra Huso 67

468

kg.

4.11

kg.

2452.11

kg.

Aditivo RHEOBUILD sp (Retardante Superplastificante) Peso Unitario por m3

Tabla Nº 31.- Dosificación propuesta durante la construcción. 

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. (ANEXO 16).


 95 







Se determinó que el diseño Nº 2, resulta ser el más económico siendo el costo por m3 S/. 234.97, como se demuestra en la tabla Nº 28, la dosificación empleada se muestra a continuación, nótese que ya no se empleó piedra H67 (3/4”): (ANEXO 12).

DOSIFICACION DE MEZCLA DE CONCRETO – DISEÑO 2 Tipo de concreto:

Mr = 48 kg/cm2 TMS (directo)

MATERIAL

CANTIDAD

UNIDAD

Cemento Tipo MS

397

kg

Agua

196

litros

Arena zarandeada

635

kg.

Piedra Huso 57

1227

kg.

3.97

kg.

2458.97

kg.

Aditivo RHEOBUILD sp (Retardante Superplastificante) Peso Unitario por m3



Asimismo se determinó el costo y duración del pavimento TCP es de S/. 91.14 /m2. (ANEXO 15).



De acuerdo al análisis estructural efectuado en el programa EverFe 2.25 se tiene el esfuerzo máximo en la parte inferior de la losa de 4.57 MPa = 46.6 Kg/cm2, y un esfuerzo máximo en la parte superior de la losa de 2.56 MPa = 26.11 kg/cm2. (PAG. 80, ANALISIS ESTRUCTURAL DE PAVIMENTO EMPLEANDO EVERFE 2.25)


 96 





4.2. 

DISCUSIONES El diseño de losas optimizadas fue realizado mediante el programa OPTIPAVE la cual es la más cercana en cuanto a sus resultados.



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.



El chequeo por medio del programa EverFe, es para comprobar las cargas máximas a las que estará sometido el pavimento y si la resistencia del concreto a usarse es la indicada, debido a que el programa Optipave, ya posee en su Base de Datos, dicha relación obtenida por medio de la realización de simulaciones y ensayos en el AASHTO Road Test, por esto se conoce a este diseño de pavimento mecánico – empírico.



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.



Para la realización de los ensayos de flexotracción se le hizo un acople a la máquina de compresión, que cumple con la norma MTC E 709 – 2000, en el inciso 2 (APARATOS).



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.


 97 





CAPITULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


 98 





CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1. 

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.



Se aplicó el programa OptiPave de la patente TCP pavements obteniendo losas optimizadas para un periodo final de 20 años, dada un tráfico de 160,000.00 EE dada las condiciones ambientales y el tipo de suelo, las dimensiones optimas son losas de 1.65 x 1.75 m con un espesor de 10 cm, con 15 cm de base granular.


 99 







Se realizaron 4 diseños de mezcla concluyéndose que el diseño usado en la Habilitación Urbana Paseo del Mar es correcto pero puede ser mejorada en características técnicas y económicas por el diseño 02. DOSIFICACION DE MEZCLA DE CONCRETO – DISEÑO 2

Tipo de concreto:

Mr = 48 kg/cm2 MATERIAL

CANTIDAD

UNIDAD

Cemento Tipo MS

397

kg

Agua

196

litros

Arena zarandeada

635

kg.

Piedra Huso 57

1227

kg.

Aditivo RHEOBUILD sp (Retardante Superplastificante)

3.97

kg.

Peso Unitario por m3

2458.97

kg.



Se verifica que el espesor aplicado en las calles 56 y 78 de la Habilitación Urbana “Paseo del Mar” es la correcta concordante a los resultados que nos arrojó el diseño.



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) como se muestra en el gráfico Nº 18.



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)


 100 





5.2. 

RECOMENDACIONES Se recomienda el uso de concreto premezclado, por la garantía en cuanto a durabilidad y resistencia comprobadas en os ensayos de calidad de materiales (anexo 09) y ensayos de resistencia (anexo 12).



Se recomienda el corte de las juntas transversales no mayor a 1.80 m, por ser dato de ingreso en el programa, y modificaría la distribución de cargas. En cuanto al ancho, este depende de la sección de la vía en este caso es de 1.65 m de ancho cada paño, lo cual es una medida correcta.



Se recomienda tener operarios con experiencia en este tipo de trabajos pues por ser un método de pavimentación no muy difundida se debe tener sumo cuidado en el proceso constructivo.



Se recomienda usar agregado grueso de mayor diámetro, en los diseños de mezcla se realizaron ensayos con piedra H57 (1”), disminuyendo costos y aumentando la resistencia, lo cual se demuestra en el diseño de mezcla 02.



De acuerdo a las condiciones de suelo en tramos críticos, en vías principales se recomienda colocar geosintético para evitar que las sales afloren a la superficie de la base, porque el contenido mínimo aceptable de sales es sobrepasado (anexo 4)



Se recomienda que los dowells se empleen a lo largo de las juntas longitudinales del pavimento para garantizar la transferencia de cargas, y la adherencia de las losas al eje de la vía.



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; además de otras ventajas como la durabilidad.


 101 





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


 102 






 103 


45803067.pdf

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