Buenas Prácticas en la construcción de Pavimentos de Hormigón Diego A. Jaramillo Porto ü Gerente Técnico - Procemco ü Director de Pavimentos e Infraestructura - FIHP ü Líder Comité Internacional de Pavimentos e Infraestructura – FIHP-FICEM
Buenas Prácticas En todo el proceso, no solo en la construcción 1. Especificaciones – Normas 2. Contratos:
Visión Pensar en el Usuario
Habilidades
Diseño, construcción, supervisión
3. Planeación 4. Diseño 5. Producción 6. Construcción 7. Operación 8. Mantenimiento y reparación 9. Demolición y reciclaje 10. Patología
Foto: Marco Inzunza. Cemex
Criterio
BP
Conocimiento, Experiencia y Calidad Cultura
Todas las anteriores
ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü
Contratar pensando en el Usuario. Entender la tecnología de los PH. Contar con diseños completos. Diseñar de acuerdo con los criterios de diseño. Capacitar a “todo” el personal. Construir lo diseñado. Aplicar el estado del arte y especificaciones. Implementar sistemas de calidad. Evitar falsos ahorros. Actualizar conocimientos y avances.
Coherencia entre lo personal y lo laboral En la vida personal siempre queremos y buscamos lo mejor: Buscamos estabilidad
Familiar
Laboral
EconĂłmica
Buscamos calidad, valor y durabilidad en los bienes muebles e inmuebles
Por quĂŠ no, utilizar esos mismos criterios cuando tenemos que construir y conservar una vĂa ?
El Usuario por encima de todo Ha sido difícil entender que lo más Es común que en un proyecto se prioricen otros importante en el desarrollo de aspectos: infraestructura vial es el • Presupuestos
Usuario.
• • • • •
Capex vs. Opex Rentabilidad Cronogramas Intereses particulares …
CEPAL AL: inversión en infraestructura por sector, 1980-2016 (En porcentajes del PIB)
De acuerdo con la CEPAL, la inversión media anual en infraestructura debe ser superior al 7%
del PIB.
•
Promedio en AL es de 1,8%.
•
Brecha entre las necesidades y la inversión en infraestructura.
•
La inversión limitada lleva a pensar en proyectos parciales y de corto plazo.
•
Y siempre es el Usuario el que debe soportar los impactos de ese deficit.
El PH tiene un sistema estructural único Sistema basado en losas individuales (pavimento discontinuo). ü Pero debe funcionar como si fuera continuo. Esfuerzos muy bajos en las capas de soporte. ü Distribución de esfuerzos por Efecto Placa. • • •
Losas convencionales (3,5 m x 4,5 m). Losas pequeñas (1,8 m x 2,3 m). Esfuerzos varían de acuerdo al tamaño de la losa.
No es lo mismo distribuir la carga a la base con una losa de 3,5m x 4,5m (157.500 cm2), que con una huella de 800 cm2.
Fuen te
: ACP A
Ancho Longitud
La clave: La baja deformabilidad del Hormigón ü No sufre deformaciones plásticas. ü Mayor área de distribución de cargas (Efecto placa). • • •
Losa convencional (15,75 m2). Se aumenta por la transferencia de carga. Ideal para suelos de baja capacidad portante.
ü Menores esfuerzos en la base de soporte.
Además: ü Controlar las tensiones generadas por contracción, alabeos y cargas. ü Utilzar transferencia por barras. ü Reducir los esfuerzos en los bordes libres.
Tener diseños completos Necesidad - Obligación Antes de iniciar la construcción de un Pavimento de Hormigón, se requiere de un diseño completo. 1. Espesor de la losa de hormigón. 2. Tipo y espesores de las capas de base. 3. Diseño del sistema de transferencia. 4. Diseño del sistema de amarre. 5. Diseño de la mezcla de hormigón. 6. Consideraciones de acabado superficial. 7. Diseño del cepillado. 8. Consideraciones de protección y curado. 9. Modulación del pavimento. 10. Tipos de juntas. 11. Diseño de la cavidad de corte. 12. Especificaciones del sello. 13. Criterios para la apertura al tránsito. 14. Consideraciones de control de calidad. 15. Diseño de estructuras complementarias (drenajes, cunetas, bordillos, etc.). 16. Requisitos especiales para el recibo del pavimento.
Claridad de que el desempeño no depende solo del espesor ü Método de diseño ü Período de diseño ü Apoyo lateral
ü Espesor de la placa de hormigón ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü
Espesor de las capas de base Sistema de transferencia Sistema de amarre Refuerzo estructural Producción del hormigón Resistencia Flexión/Compresión Mezclas del hormigón Plan de calidad y ensayos Tolerancias de las barras Consideraciones de colocación Tipo y dirección del acabado superficial Criterios para protección y curado Tipos de juntas Modulación de losas (Largo/Ancho) Diseño de la cavidad de corte Secuencia de corte Sistema de sellado de juntas Tolerancias del pavimento terminado Criterios para apertura al tráfico Sistemas de drenaje …
Espesor muy alto • Alto CI y bajo M&R.
Espesor muy bajo • Bajo CI, alto M&R.
Espesor adecuado • Equilibrio entre CI y M&R.
El método de diseño es una variable + Una de las variables más importantes en el diseño de un pavimento, es la selección del método de diseño.
Al utilizar dos o más métodos de diseño, los resultados de espesor pueden variar significativamente. Aunque se utilicen variables similares.
Se recomienda: 1. 2. 3. 4.
Diseñar por dos o más métodos. Comparar software y manual. Tratar de predecir el resultado. Analizar la sensibilidad del diseño.
- = +
Troncal de Transporte Masivo Troncal Sistema BRT Comparación de espesores AASHTO y PCA Comparación de espesores ASSHTO y PCA 40,0 38,0
37,0
36,0
36,0
29,0
29,0
37,0
37,0
37,0
36,0
36,0
36,0
29,0
29,0
PCA AASHTO
37,0 35,0
36,0
37,0
34,0 Espesor
Al utilizar dos o más métodos de diseño, los resultados pueden variar significativamente. Aunque se utilicen variables similares.
Métodos diferentes arrojan espesores diferentes
32,0
30,0
30,0
29,0
29,0
29,0
29,0
29,0
29,0
29,0
28,0 26,0 24,0 22,0
Hasta 8 cm de diferencia en cargas altas.
20,0
Tramo Tramo Tramo Tramo Tramo Tramo Tramo Tramo Tramo Tramo Tramo Tramo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
No todas las variables se comportan igual
EFECTO EN EL ESPESOR
Todas las variables tienen efecto sobre el espesor, unas más que otras.
CAMBIO EN LA VARIABLE
Es importante conocer cuales son las variables que gobiernan cada diseño en particular. ACPA - WinPas
Estado del pavimento existente:
Vía La Calera, Calera, Vía a La Bogotá, Colombia Bogotá, Colombia
Todo conjunto • Altotrabaja deterioro de laen estructura
• Alta influencia de la humedad • Geometría inadecuada • Estructura progresiva • Altas deformaciones Sobrelosa de concreto sobre • Falta de mantenimiento pavimento asfáltico adherida • Ausencia de no drenajes • Aumento en las cargas vehiculares
Whitetopping
Ajuste geométrico Cuneta
Sobreancho
je drena e d s ma
Sistenetas
Barras de amarre 3,65 m Hormigón: 4,5 MPa
0,60 m
Cepillado transversal estriado
Ber
• C u nces ro Fra s t l i F • lla antari • Alc s de paso bo • Tu
Refuerzo Amarre
ma
• •
Losa ancha: 4,2 5
m
E: 18,5 cm Fe= 1,06 Asfalto: min 7,5 cm
Barras de transferencia 14 O 25 mm / 30 cm
Construir bien es un arte Lo más importante: Reproducir el diseño en la obra. ü ü ü ü ü ü ü ü
Atendiendo el Estado del Arte de los PH. Entendiendo el diseño. Cumpliendo especificaciones de la entidad Utilizando materiales que cumplan. Equipos adecuados al tipo y magnitud de la obra. Personal directivo con experiencia e idoneidad. Operarios entrenados. Aplicar Buenas Prácticas de construcción.
Tener claro el “Qué” y el “Por Qué” de cada paso 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.
Base Formaleta Hilo guía Transferencia Refuerzo Barras de amarre Hormigón Conformación Chequeo superficial Flotado Microtextura Macrotextura Protección y curado Corte de juntas Sellado de juntas Apertura al tránsito
Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø
La modificación o eliminación de uno o varios de los pasos, puede ocasionar una respuesta patológica de la estructura.
Distribución de esfuerzos Espesor Espesor Distribución de esfuerzos Control de esfuerzos Estabilidad de la estructura Resistencia/Control de esfuerzos Forma/Espesor/Densidad Control de planicidad/Seguridad Densidad/Planicidad/Seguridad Seguridad Seguridad Resistencia Esfuerzos Protección Esfuerzos
Y para lograr eso, Es necesario capacitar a “todo” el personal Diseñar y construir requieren de Conocimiento y Experiencia. Se necesita conocer: ü ü ü ü ü ü ü
El Estado del Arte de la tecnología de PC. El Estado del Arte del diseño de PC. El estado del Arte de la construcción de PC. Las especificaciones de la entidad contratante. Los procedimientos detallados del proceso constructivo. Secuencias y tiempos de ejecución. Ventanas de actividades críticas: ü ü ü ü ü ü ü ü ü
Tiempos de manejabilidad del hormigón. Tiempos de fraguado. Ventana de exudación. Ventana para el cepillado. Momento de curado. Ventana de corte de las juntas. Secuencia de corte de juntas. Tiempos se sellado. Momento oportuno para la apertura al tránsito.
Mucho en común
Implementar el modelo de:
Quiero hacer las cosas bien.
No el modelo de:
Fuente: ICPA
Me obligan a hacer las cosas bien.
La modulación y las juntas requieren mucho cuidado Control de esfuerzos y deformaciones.
Portland Street. Calumet, Michigan, 1906
Dollarway, Pine Bluff, Arkansas, 1913
Comenzó en 1891 con el "tablero de ajedrez”. Al final del Siglo XIX, se comenzó a construir sin juntas. Aparecieron fisuras por contracción alabeos y cargas. Después de 1913, se comenzaron a cortar juntas longitudinales y transversales.
?
Corto para que no se fisure el pavimento, o Fisuras por alabeos Corto para que se fisure el pavimento.
Las 2
Ø Corto para evitar fisuras aleatorias por contracción y alabeos. Fisuras por Ø Corto para inducir fisuras controladas debajo del corte (modulación). contracción
A veces es dificil pasar del papel a la obra Nos cuesta trabajo interpretar el diseño y llevarlo a la obra. En los planos de modulación, las juntas transversales y longitudinales son rectas, y así se deben cortar.
§ Falta atención al detalle. § Dificultad para pasar de lo macro a lo micro: “Se sabe que deben cortar las juntas, pero no se sabe cómo hacerlas bien”.
Esto afecta la transferencia y reduce el rendimiento del disco de corte
Aplicar las BP al diseño y construcción de los sistemas de transferencia de carga • Es un criterio de diseño. • Detalle de la transferencia de acuerdo con el criterio utilizado. ü
Barra de transferencia • Acero redondo, liso, recto y sin rebabas.
ü
• Diámetro. • Longitud (mínimo de 40 cm). • Por lo menos 15 cm en cada losa. • Incluyendo tolerancias. • Resistencia. • Separación entre barras. • Separación entre borde y la primera barra.
ACI 360 R - Design of Slabs-on-Ground
ü Mínimo 15 cm de barra en cada losa
Ubicación • • • • •
En la mitad del espesor. Paralelas al eje longitudinal. Paralelas entre ellas. Extremos alineados. Evitar conflicto entre transferencia y amarre. (prioridad para la transferencia). • Lubricar toda la longitud de las barras. • Controlar las tolerancias.
E/2
D
L> 40 cm
Especificaciones definidas en el diseño
ü
En caso de canastas • Soldar las barras de manera alternada. • Cortar los atiesadores
Y definir el momento oportuno para colocarlas 2
1. Antes: con canastas
2. Durante: con canastas
3
Se deben colocar
1
3. Durante: con DBI
Cuidado con las Malas Prácticas NO se deben colocar después. • • •
Genera alteración del concreto colocado y compactado. Requiere vibración y acabado después de la inserción. No hay cumplimiento de la especificación: • • • •
Mitad del espesor de la losa. Paralelismo entre barras. Alineación de las barras. Horizontalidad.
Efecto: Fisura por donde ingresó la barra.
Controlando todo el proceso Verificar: ü Ubicación correcta en el pavimento. ü Demarcación externa para el corte de la junta ü Barras con corte liso y sin rebabas. ü Centro de la canasta alineada con la futura junta. ü Que no exista conflicto entre barras de transferencia y de amarre. ü Mitad del espesor. ü Paralelas entre sí. ü Extremos alineados. ü Por lo menos 15 cm de barra embebida en cada losa. ü Anclajes en las dos secciones de la canastilla hacia el hormigón. ü Soldadura alternada. ü Barras lubricadas en toda su longitud. ü Atiesadores cortados en su totalidad.
Aplicar el acabado establecido en el diseño Estabilidad - Confort - Seguridad Realizar los pasos necesarios del acabado superficial: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Fratasado (*) Chequeo Flotado Rebordeo (*) Microtextura Macrotextura
ü ü ü ü
Entender por qué hacemos el flotado El flotado siempre se debe utilizar, inclusive cuando se usa la fratasadora automática. • Planicidad: Nivela la superficie por acción de la flota y del traslapo. • Exudación: El equipo ejerce una presión sobre el concreto fresco, motivando el flujo de agua libre a la superficie. • • • •
Se debe realizar en sentido transversal. Flotas de 3 m de largo. Traslapar en la mitad de la herramienta. Levantar la herramienta en el sentido de la circulación:
La Microtextura brinda seguridad Elimina el agua de exudación y genera una superficie áspera (seguridad). • Se debe pasar en sentido longitudinal. • Se utiliza una arpillera, sin costuras intermedias. • Se debe pasar húmedo. • Puede ser manual o automático.
Puede ser: • Manual • Automático Lo importante es hacerlo bien para lograr una textura aspera y segura, que permita un buen cepillado.
La Macrotextura también brinda seguridad Macrotextura Generar una superficie áspera y estriada que garantice la evacuación del agua superficial y la adherencia de las llantas de los vehículos con el pavimento. Es posible que el diseñador o la entidad especifiquen un acabado tipo escoba o estriado.
Cepillo de cerdas metálicas
El diseño debe establecer claramente: • El tipo de acabado superficial. • Sentido en que se debe realizar. • Características del acabado. • Ancho • Separación • Profundidad
Cepillo de cerdas suaves
La más utilizada es la estriada con cepillo metálico Puede ser Transversal o Longitudinal. Se usa en vías urbanas y carreteras, tanto de alto como de bajo tráfico.
Características: • • • • • • •
Paralelo a las juntas (L o T) Ancho de cerdas 3 +/- 1 mm Separación de 19 +/- 2 mm Profundidad entre 3 y 6 mm Pasar con una inclinación de 45° La textura no se debe traslapar. Hacer el ajuste en las curvas.
Recuerden que “El mayor enemigo de un pavimento es la mala calidad” 1. 2. 3. 4. 5.
Errores de Concepto Procedimientos mal aplicados Errores humanos Equipos mal utilizados Materiales que se cambian o no cumplen
c s a l r e Hac
o n , n e i osas b
Esta es la manera correcta de pasar el equipo de flotado
s á m a t cues
Gracias diegojaramillo@asocreto.org.co