PAVIMENTOS EFICIENTES PARA CAMINOS VECINALES Juan Pablo Covarrubias V. (presentado por E.Kohler)
PAVIMENTOS EFICIENTES PARA CAMINOS VECINALES
Juan Pablo Covarrubias V.(presentado por E.Kohler)
Prueba Construcción de una Clínica en el cerro
• Agosto 2011 (invierno, lluvias)
• Sin Base, directo sobre el cerro
• 8 cm de espesor
• H 40 con fibra con Dm 40 mm
• Solamente para tráfico de construcción de la clínica
10 Meses en funcionamiento, 8 cm de espesor sin base, sin drenaje …. “sin expectativas”
Pavimentos U-TCP
• Extensión ultradelgada de la tecnología TCP con OptiPave2®
• Tráficos menores a 1 mm EE
• Se colocan sobra la plataforma existente, con fibrasestructurales
• Tienen “vida post-agrietamiento” (concepto interesante)
• Costo es comparable a Dobles Tratamientos Asfálticos
• Caminos de bajo tránsito, básicos- básicos intermedios
Características
Pavimentos Ultra-delgados (U-TCP)
Solución alternativa al doble tratamiento asfáltico en caminos de bajotránsito, existentes, con carpetas granulares.
8-12 cm de hormigón con fibra
Plataforma existente, sin base
Calibración software de diseño
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0.000 0.010 1.000 100.000
Porc
enta
je d
e Lo
sas
Agr
ieta
das
Daño Por Fatiga
Agrietamiento Longitudinal
Illinois
Uandes
UTCP R.M.
Brotec-Melon
Polpaico
Curva AAShto
Otros Tramos
Desarrollo de UTCP
• Idea de losas cortas → TCPavements, pensado para carreteras
• Pruebas de ensayo acelerado en Univ de Illinois, concreto con fibras
• Construcción de la clínica en el cerro, experimento de solución temporal
• Interés de particulares →más pruebas a escala real → calibración
• Sistema de diseño, calibrado, probado … utilizado!
Tramos
• Tramos de calibración (interés particular):1. Prueba de ensayo acelerado en Illinois2. Prueba clínica Universidad de Los Andes3. Prueba planta Hormigonera cementos Bío Bío4. Prueba contratista Brotec - Icafal en urbanización en Lampa5. Prueba planta de áridos el Trebal
• Tramos en servicio (interés público):6. Ruta Mahuidanche - Misión Inglesa7. Ruta G848. Otros
1- Univ de Illinois
Resultados Estudio Univ. de Illinois
Se considera como vida útil un daño de 30% de losas Agrietadas* 0% losas agrietadas
Tramos Losa Sur CBR Losa Norte CBR
8 cm 120.000 EE 4% 3.000 EE < 2%
8cm Fibra 234.000 EE* 4% 65.000 EE < 2%
15 cm 22.000.000 EE 6% 14.000.000 EE 2%
20 cm 20.000.000 EE* 6% 50.000.000 EE * 2-3%
10 cm sobre 21 cm Asfalto 10.000.000 EE 5% 2.000.000 EE 2-3%
15 cm sobre 14 cm Asfalto 57.000.000 EE* 5% 69.000.000 EE 2-3%
Univ. de Illinois
Tramos
• Tramos de calibración (interés particular):1. Prueba de ensayo acelerado en Illinois2. Prueba clínica Universidad de Los Andes3. Prueba planta Hormigonera cementos Bío Bío4. Prueba contratista Brotec - Icafal en urbanización en Lampa5. Prueba planta de áridos el Trebal
• Tramos en servicio (interés público):6. Ruta Mahuidanche - Misión Inglesa7. Ruta G848. Otros
2- Clínica
Clínica los Andes
• Pavimento de 8 cm deespesor promedio
• 2,5 kg de fibra Barchip
• Subrasante CBR 15%
• 12% de losas agrietadas
• 35 camiones al día por masde un año
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
Tramos
• Tramos de calibración (interés particular):1. Prueba de ensayo acelerado en Illinois2. Prueba clínica Universidad de Los Andes3. Prueba planta Hormigonera cementos Bío Bío4. Prueba contratista Brotec - Icafal en urbanización en Lampa5. Prueba planta de áridos el Trebal
• Tramos en servicio (interés público):6. Ruta Mahuidanche - Misión Inglesa7. Ruta G848. Otros
3-Prueba Ready-Mix Quilicura
• Construcción: 2011
• Tramo de Prueba Realizado en plantaCementos Biobío, Quilicura.
• 6, 8 y 10cm de espesor.
• Búsqueda de recomendaciones constructivaspara este tipo de Pavimentos.
Planta Ready Mix Quilicura
Subtramo Espesor Pavimento
Tipo de Hormigón Resistencia Residual de Diseño
Tamaño Máximo del árido
1 6 cm Reforzado c/ Fibra 1 Mpa 20mm
2 6 cm Reforzado c/ Fibra 1 Mpa 40mm
3 8 cm Reforzado c/ Fibra 1 Mpa 40mm
4 10 cm Reforzado c/ Fibra 1 Mpa 40mm
Hormigón HF4,8(80) 2,5 kg de fibra plástica
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
11 12 13 14 15 16 17 18 19
21 22 23 24 25 26 27 28 29
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
Losa N°
Losa N°
Losa N°
Losa N°
Subtramo 4
Subtramo 3
Subtramo 2
Subtramo 1
Tramos
• Tramos de calibración (interés particular):1. Prueba de ensayo acelerado en Illinois
2. Prueba clínica Universidad de Los Andes
3. Prueba planta Hormigonera cementos Bío Bío
4. Prueba contratista Brotec - Icafal en urbanización en Lampa
5. Prueba planta de áridos el Trebal
• Tramos en servicio (interés público):6. Ruta Mahuidanche - Misión Inglesa
7. Ruta G84
8. Otros
4-Prueba Melón/Brotec Icafal
• Construcción: 2012
• Sector Altos de Lampa
• 8 y 10 cm espesor
• Hormigón HF4,8(80) 2,5 kg defibra plástica
Subtramo Espesor Hormigón
Espesor Mejoramiento
CBR>20%
Losas Agrietadas (%)
Transversales Longitudinales Esquina
1 8 - 0% 61% 78%
2 8 35 cm 0% 46% 62%
3 10 - 0% 27% 38%
Tramos
• Tramos de calibración (interés particular):1. Prueba de ensayo acelerado en Illinois
2. Prueba clínica Universidad de Los Andes
3. Prueba planta Hormigonera cementos Bío Bío
4. Prueba contratista Brotec - Icafal en urbanización en Lampa
5. Prueba planta de áridos el Trebal
• Tramos en servicio (interés público):6. Ruta Mahuidanche - Misión Inglesa
7. Ruta G84
8. Otros
5-El Trebal- Polpaico
• Construcción: 2013
• 6, 8, 12 y 14 cm espesor
• Salida de Planta de Áridos
• 50 Camiones de 45 Toneladas de Pesodiarios durante 6 semanas
• Distintos Tipos de Fibra Plástica y Dosis
El Trebal
Ancho Losa (m) --> 3.4 0
: 50
:
:
6
2.5
Enduro 600
8
2.5
Enduro 600
12
Sin Fibra
Sin Fibra
6 7
14
Sin Fibra
Sin Fibra
321 4 5
12
2.5
FM 650S
8
3
Enduro 600
8
2.7
FM 650S
Espesor de Losa (cm)
Dosificación Fibra (kg/m3)
Tipo de Fibra
El Trebal- Polpaico
Porcentaje de Losas con Fisura
Fecha Repeticiones E. Equivalentes Acumulados
Transversal Longitudinal Esquina
04/07/2013 1.147 7.661 0% 5% 20%
02/08/2013 1.611 10.761 0% 10% 20%
Porcentaje de Losas con Fisura
Fecha Repeticiones E. Equivalentes Acumulados
Transversal Longitudinal Esquina
13/06/2013 282 1.884 0% 20% 0%
21/06/2013 660 4.409 0% 20% 15%
27/06/2013 962 6.426 0% 25% 15%
02/08/2013 1.611 10.761 0% 25% 20%
-
20
40
60
80
100
120
140
1 2 3 4 5 6 7
Kc
( M
Pa/
m
Sección
Capacidad Soporte Suelo
85%
90%
95%
100%
105%
110%
1 2 3 4 5 6 7
Tran
sefe
ren
cia
Car
ga P
roe
dio
Seccion
Transferencia de Carga
El Trebal- Polpaico
Tramo 1
Tramo 2
Tramo 3
Top-Bottom crack vs Bottom-Top crack
• Top-Bottom cracks
• Borde libre, sin restricción (base) que impida eldesplazamiento
• La fibra no es capaz de soportar grandes desplazamientos (salvo dosis Grandes)
• Bottom-Top cracks
• Debido a la geometría, las grietas no se pueden abrir como enel caso de grietas desde arriba hacia abajo
• El soporte bajo la losa induce tensión contraria aldesplazamiento aumenta el confinamiento del hormigón
• Se produce fricción que restringe la apertura de la grieta
• Se redistribuyen esfuerzos
Incidencia de la fibra en grietas (arriba y abajo)
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Resi
sten
cia
a fle
xión
(M
Pa)
Deformación (mm)
S/ Fibras
Fibras 1,5 Kg/m3
Fibras 3 Kg/m3
Fibras 5 Kg/m3
Covarrubias et al. 20100
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Maximum Surface Deflection at the Slab's Center (mm)
Lo
ad
(k
N)
Plain
0.48% Synthetic Fiber
0.32% Synthetic Fiber
0.35% Hooked End Steel Fiber
0.50% Crimped Steel Fiber
WWR
Tramos
• Tramos de calibración (interés particular):1. Prueba de ensayo acelerado en Illinois
2. Prueba clínica Universidad de Los Andes
3. Prueba planta Hormigonera cementos Bío Bío
4. Prueba contratista Brotec - Icafal en urbanización en Lampa
5. Prueba planta de áridos el Trebal
• Tramos en servicio (interés público):6. Ruta Mahuidanche - Misión Inglesa
7. Ruta G84
8. Otros
Espesor
Tráfico
Año de construcción
6-Mahuidanche – Misión Inglesa (antes)
8 cm (3.1 in)
50,000 ESALs
2012
https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM
Espesor
Tráfico
Año de construcción
6-Mahuidanche – Misión Inglesa (después)
8 cm (3.1 in)
50,000 ESALs
2012
Directamente sobre granular exitente
https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM
Espesor
Tráfico
Año de construcción
6-Mahuidanche – Misión Inglesa (después)
8 cm (3.1 in)
50,000 ESALs
2012
Directamente sobre granular exitente
https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM
Espesor
Tráfico
Año de construcción
6-Mahuidanche – Misión Inglesa (después)
8 cm (3.1 in)
50,000 ESALs
2012
https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM
6 years later
Mahuidanche – Misión Inglesa
• FRC: 8 cm
• Resistencia Residual: 1 MPa
• Subrasante CBR 10%
• Tráfico: 50,000 ESALs
Mahuidanche – Misión Inglesa
Mahuidanche – Misión Inglesa
• FRC: 8 cm
• Residual Strength: 1 MPa
• Subgrade CBR 10%
• Traffic: 50,000 ESALs
Tramos
• Tramos de calibración (interés particular):1. Prueba de ensayo acelerado en Illinois
2. Prueba clínica Universidad de Los Andes
3. Prueba planta Hormigonera cementos Bío Bío
4. Prueba contratista Brotec - Icafal en urbanización en Lampa
5. Prueba planta de áridos el Trebal
• Tramos en servicio (interés público):6. Ruta Mahuidanche - Misión Inglesa
7. Ruta G84
8. Otros
7-Ruta G-84 Quilamuta – La Manga (U-TCP)
Ruta G-84 Quilamuta – La Manga (U-TCP)
Espesor
Tráfico
Año de construcción
Ruta G-84 Quilamuta – La Manga
10 cm (3.9 in)
1,000,000 ESALs
2013
Placed directly overthe existing granular road
https://www.youtube.com/watch?v=Ru9uqfVu2YE&t=18s
Service lifespan surpassed
Macro-Fibra estructural en el hormigón para pavimentos
• Proyecto G84
• Distribución de fisuras en interfaz base-pavimento
• Aumento de la resistencia a cargas cíclicas o fatiga
• Permite unión del hormigón entre fisuras
• Mejora la vida post-agrietamiento del pavimento
Ruta G-84 Ruta G-84
Ruta G-84 Quilamuta – La Manga (U-TCP)
Failure in FRC
Service lifespan surpassed
Ruta G-84 Quilamuta – La Manga (DTS)
Failure in Asphalt
Espesor
Tráfico
Año de construcción
8-Otros U-TCP: Craighouse School
11 cm (4.3in)
250,000 ESALs
2012
https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM
2 years later
Espesor
Tráfico
Año de construcción
U-TCP: Craighouse School
11 cm (4.3in)
250,000 ESALs
2012
https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM
6 years later
Espesor
Tráfico
Año de construcción
U-TCP: Craighouse School
11 cm (4.3in)
250,000 ESALs
2012
https://www.youtube.com/watch?v=3JEQRtej0BM
7 years later
Espesor
Tráfico
Año de construcción
Bahía Murta
10 cm con Fibra
350.000 EE
2016
Proyecto U-TCP, colocado sin base directamente sobre camino granular
https://www.youtube.com/watch?v=IReXiqhV_sI&t=8s
Espesor
Tráfico
Año de construcción
Sara de Lebu – Pangue (antes)
8 cm con fibra
50.000 EE
2015
Proyecto U-TCP, colocado sin base directamente sobre camino granular
Espesor
Tráfico
Año de construcción
Sara de Lebu – Pangue (después)
8 cm con fibra
50.000 EE
2015
Proyecto U-TCP, colocado sin base directamente sobre camino granular
Espesor
Tráfico
Año de construcción
Cuesta Balsadero San Rosendo
8 cm con Fibra
50.000 EE
2017
Proyecto U-TCP, colocado, sin base, construido por administración directa MOP
Espesor
Tráfico
Año de construcción
Camino Cuesta el Colo
8 cm con Fibra
200.000
2017
Proyecto MOP
Espesor
Tráfico
Año de construcción
Torres del Paine – Acceso Sarmiento
8 cm con Fibra
50.000 EE
2018
Proyecto U-TCP, colocado sin base directamente sobre camino granular
https://www.youtube.com/watch?v=O8VlP9NnHsY
Espesor
Tráfico
Año de construcción
Camino a Lago Pollux, Coyhaique
10 cm con Fibra
200.000 EE
2019
Ejecutado Vía Administración Directa MOP
Proyectos TCP®
www.tcpavements.cl/esp/proyectos
Seguimiento con
Tipo de proyecto
Aplicaciones
Cualquier pavimento apoyado en el suelo en que circulen vehículos
Carreteras Bajo tránsito Industriales Urbanizaciones Estacionamientos
Características Principales y recomendaciones del Diseño TCP®
• Losas pequeñas (media pista x 1,20 a 2,5 m)
• Base granular (finos < 8%), base asfáltica o BTC
• Geotextil entre sub rasante y base, si es necesario
• Corte de juntas delgado (1,9mm- 2,5mm)
• No requiere sello de juntas
• No requiere barras de transferencia de cargas ni de amarre entre pistas(salvo juntas construcción)
• Confinamiento lateral
Historia de TCPavements
Invención de la patente para construcción de pavimentos con losas de geometría optimizada
2005
Creación de la Empresa TCPavements, encargada de promover y desarrollar el diseño TCP®
2007
Aprobación MOP, con incorporación de la tecnología en Instructivo de Vialidad
2009
Primer proyecto TCP, ejecutado en el Camino a Antigua, carretera en
Guatemala
2006
Desarrollo e investigación del sistema con pruebas aceleradas en Illinois,
Estados Unidos, con sistema ATLAS
2008
Primera aplicación de TCP® en proyecto industrial, Centro de
Distribución de Sodimac
2009
Historia de TCPavements
Primera aplicación de TCP® en dos proyectos MOP: Cauquenes Chanco y Cerro Sombrero
2012
Premio de Nacional de la Innovacíónpara TCPavements: Avonni
2013
Incorporación en Código de Normas y Especificaciones técnicas del MINVU
2016
Lanzamiento de Software de diseño para pavimentos de hormigón con
losas de geometría optimizada: OptiPave2
2012
Incorporación de la National Concrete Pavement Technology Center, Estados Unidos, en guía para capas de refuerzo
con hormigón
2014
Método TCP® Oficializado por la American Concrete Institute, en ACI 330.2R-17 Diseño y construcción de
pavimentos industriales
2017
Designed & Constructed Projects
Pavimentos Construidos con tecnología TCP®
-
1,000,000
2,000,000
3,000,000
4,000,000
5,000,000
6,000,000
-
500,000
1,000,000
1,500,000
2,000,000
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
Metros Cuadrados Construidos
TCP Hormigoneras Perú Colombia EEUU y Canada México Ecuador Costa Rica RCR Acumulado
Análisis comparación entre losa larga y losa corta
Cargadas por un mismo camión, tensiones desde arriba
AASHTO4,5m x 3,5m25 cm espesorMáx. tensión: 22,4 kg/cm2
TCP®1,75m x 1,75m15 cm espesorMáx. tensión: 20,7 kg/cm2
TCP®1,75m x 1,75m25 cm espesorMáx. tensión: 4,36 kg/cm2
TCPavements
Pavimentos Eficientes Para Caminos Vecinales
2do Congreso Nacional de Pavimentos, ILIEV, Octubre 2019