Diego A. Jaramillo Porto

Director Ingeniera

Director de Pavimentos

Pavimentos de Concreto Estado del Arte

Variables:

1. Instituciones

2. Infraestructura

3. Ambiente macroeconmico

4. Salud y educacin primaria

5. Educacin y formacin superior

6. Eficiencia del mercado de bienes

7. Eficiencia del mercado laboral

8. Desarrollo del mercado financiero

9. Preparacin tecnolgica

10. Tamao del mercado

11. Sofisticacin de los negocios

12. Innovacin

The Global Competitiveness Report 2011 - 2012

Participan 142 pases.

Diferencia entre el 1 y el ultimo de AL: 1,19

Infraestructura

Calidad de la infraestructura general

Calidad de las vas

Calidad de la infraestructura frrea

Calidad de la infraestructura portuaria

Calidad de la infraestructura area

Disponibilidad de sillas areas

Calidad del suministro de energa

Lneas telefnicas fijas

Suscriptores de telfonos mviles

Infraestructura

Diferencia entre el 1 y el ultimo de AL: 2,21

Promedio global de calidad de vas de 4,0.

Francia ocupa el primer

lugar con 6,6

Solo 6 pases de AL estn

por encima del promedio

global de 4,0:

Chile - puesto 22 5,7

El Salvador - puesto 41 4,8

Mxico - puesto 55 4,3

Panam - puesto 60 4,2

Ecuador puesto 61 4,2

Uruguay - puesto 65 4,0

Calidad de las vas

Diferencia entre el 1 y el ultimo de AL: 3,30

Se construye el primer pavimento de concreto en

Inverness, Escocia

a orillas del Lago Ness.

Teora electromagntica de la luz

Convenio de la Unin Internacional de Telegrafa

Se instaura el sistema mtrico decimal en Chile

Se publica Alicia en el pas de las maravillas

Ao 1865

Termina la Guerra de Secesin, aboliendo la esclavitud

Chile declara la guerra a Espaa

Ruptura de relaciones entre Per y Espaa

Guatemala tuvo 3 presidentes en ese ao

(1) Carrera, (2) Aycinena y (3) Cerna

Nace el astrnomo Julio Garavito Armero

Nace el poeta Jos Asuncin Silva

Es asesinado el presidente Abraham Lincoln

Bellefountaine, Ohio - 1891

Se construy para el trnsito de carretas y

caballos

Resistencia inicial de 34,5 MPa (5.000 psi)

Resistencia actual de 56 MPa (8.000 psi)

Despus de 121 aos, todava est en servicio.

1 capa

Espesor de 3

TMA de 40 mm

Relacin a/c de 0,6

2 capa

TMA de 15 mm

Relacin a/c de 0,45

Pavimento Bi-capa

Primeros pavimentos

1909

Av. Woodward, Wayne County, MI

Ancho de 7,2 m

Pavimento Bi-capa

Espesor total de 16,5 cm (6 1 capa: 4 in

2 capa: 2 in

Va de acceso a la nueva planta del Ford T.

Se hicieron experimentos con juntas.

Primeros pavimentos

Primeros pavimentos

7th Street, Duluth, Minessota - 1910

Pavimento Bi-capa.

Textura ajustada para el transito de caballos.

Despus de 102 aos, todava est en servicio.

Van Dam 2009

Los resultados conducen al uso de juntas longitudinales en el

centro para eliminar la fisuracin

1912 - 1923

The Bates Test Road

Illinois

Pista de prueba de 4 km para

escoger el tipo de pavimento

para 9000 millas de carreteras.

Se dividi en 3 materiales:

Ladrillo

Asfalto

Concreto

Se escogi el concreto.

Se determin que el diseo

debe estar relacionado con

las cargas por eje.

Primeras pistas de prueba

Industrializacin de la construccin

Av. Cervantes - Colombia

1928

Colombia

1937

El Salvador

1920

Av. Venezuela - Per

1922

Estrada So Miguel Brasil

1940

Primeros pavimentos

(1891 1908)

Distribucin estilo

colocando el concreto

en formaletas

cuadradas de 1,5 m.

Evolucin de las juntas

Acabado superficial para circulacin de caballos y carretas

Agregado grueso en la superficie para que las herraduras de los caballos no

desgasten el pavimento.

Acanalado en cuadrados de 4

Portland Street

Calumet, Michigan

1906

Sin juntas

Hasta 1922 los pavimentos se construan sin juntas y con el centro de la

seccin con mayor espesor, para prevenir la formacin de fisuras

longitudinales errticas.

1919 Sunset Highway 1913 - Dollarway

Los primeros pavimentos mostraron la necesidad de una junta

longitudinal central, cuando se tenan anchos superiores a 3,6 m.

Evolucin de las juntas

Juntas de expansin y contraccin

Entre 1925 y 1945 se comenzaron a utilizar juntas

transversales de expansin y de contraccin

Se combinaban:

Juntas transversales de expansin

Entre 15 y 36 m

Juntas transversales de contraccin

Entre 4,5 y 18 m

Se eliminaron las juntas de expansin cuando se utilizaban:

Pavimentos con agregados normales

Condiciones normales de temperatura

Juntas de contraccin entre 4,5 m y 18 m

Primeras juntas

En 1923 como resultado del Bates Test Road, se

comenzaron a utilizar juntas longitudinales

para evitar fisuras.

Evolucin de las juntas

Juntas en ngulo (Skewed joints)

Las juntas en ngulo se patentaron en 1906, pero el primer pavimento se construy

en 1932.

Ventaja: las dos llantas de un eje no pisan la junta al mismo tiempo.

Evolucin de las juntas

Juntas transversales aleatorias

Entre 1940 y 1950 se origin el uso de juntas transversales con espaciamiento

aleatorio para prevenir la resonancia generada por el paso de vehculos a velocidad

constante.

Inicialmente se utiliz una secuencia de espaciamientos de 13 (4 m), 19 (5,7 m), 18

(5,4 m) y 12 ft (3,6 m), pero las juntas de 18 y 19 ft generaban fisuras intermedias y

se cambi la secuencia a: 12, 15, 13 y 14 ft.

3,6 m 4,5 m 4.0 m 4,2 m

Evolucin de las juntas

Losas cortas

En la ltima dcada se han venido construyendo pavimentos con modulaciones de

losas ms cortas, con anchos entre 1,5 y 1,8 m, y longitudes entre 1,3 y 2,5 m.

Evolucin de las juntas

Una mixer moderna puede tener ms de

350 caballos de fuerza

Pero su origen fue ms modesto

1903

1928

Henry Ford construy el primer aeropuerto de concreto

en Ford Field, Dearborn, Michigan

1908

Thomas Alva Edison dise casas de

concreto que se construan con

formaleta de piso a techo en 1 da. La

Monolitic

Curiosidades

Tambin fue constructor de una milla de pavimento de

concreto cerca de New Village, Nueva Jersey.

Despus de 147 aos, se ha convertido en un pavimento

Durable

Confortable

Rentable

Amigable

Madurez

Fuente: ACPA

Los primeros pavimentos han durado ms de 100 aos.

Las obras actuales durarn otros 100.

Combinacin de 5 variables

1. Larga vida til

2. Bajo costo inicial y del ciclo de vida

3. Seguridad

4. Confort

5. Sostenibilidad

Como lograr mejores pavimentos de concreto

Simple con juntas

Reforzado con juntas Refuerzo continuo

Sobrelosas

Tamaos de losas

Espesores

Concretos

Bases

Combinacin de Variables

Acabados superficiales

Sobrelosas

Adherencia

Modulacin

Transferencias

Refuerzo

La combinacin permite disear y construir PC en todo el rango de usos:

Desde vas de bajo trfico hasta carreteras y troncales de alto trfico,

aeropuertos, tneles y puertos.

Sistemas estructurales

D e f l e c t i o n s

0 . 0 5 3 5

0 . 0 5 1 2

0 . 0 4 7 7

0 . 0 4 4 2

0 . 0 4 0 7

0 . 0 3 7 1

0 . 0 3 3 6

0 . 0 3 0 1

0 . 0 2 6 6

0 . 0 2 3 1

0 . 0 1 9 6

0 . 0 1 6 1

0 . 0 1 2 6

0 . 0 0 9 1

0 . 0 0 7 9

Transmisin de esfuerzos

Baja deformabilidad

Transferencia de carga

Reduccin de esfuerzos transmitidos al apoyo

Funcionamiento estructural

Es el tipo de pavimento de concreto ms utilizado en el mundo.

Losas rectangulares o cuadradas

Juntas con transferencia por agregados o barras

Simple con juntas (JPCP)

Pavimento con juntas y mallas internas de refuerzo.

Control de esfuerzos de diseo

Modulacin

Longitud superior a 24 veces el espesor

Esbeltez superior a 1,4

Forma irregular

Elementos fijos o aberturas en el interior

Las juntas no coinciden con las adyacentes

Malla paralela a la superficie del pavimento

Se deben interrumpir a 10 cm de las juntas

Reforzado con juntas (JRCP)

Se utiliza en vas de trfico muy pesado o con perodos de diseo muy altos.

El refuerzo continuo ayuda a soportar los esfuerzos de contraccin y los

ocasionados por cargas y alabeo. No tiene juntas.

Refuerzo continuo (CRCP)

Rehabilitar y repotenciar un pavimento existente, flexible, rgido o compuesto, de

manera rpida, econmica y durable.

Existen 6 tipos de sobrelosas. La ms conocida es el Whitetopping.

Adheridas No Adheridas

Sobrelosas de Concreto

La seleccin del mtodo es una

variable ms de diseo.

Trfico

30 cm

15 cm

PCA

Espesor

Mtodos de diseo

Modulacin de juntas

Determinar la mxima longitud de la losa:

Reducir la longitud en losas sobre bases

rgidas.

Factor de esbeltez (largo/ancho) mximo de 1,4

Modulaciones ajustadas a los elementos fijos

Continuidad de juntas transversales y

longitudinales. Las juntas deben entrar y salir.

Dos sistemas de transferencia

Agregados

Barras (Dimetros entre 25 mm (1 38 mm (1 1/2

Importante: Mnimo 15 cm de barra en cada losa

Transferencia de carga

Friccin Friccin + barra

Agregados Barras

Resistencia de diseo a Flexin

Valores de resistencia entre MR 42 y MR 50

Uso de cementos adicionados y por desempeo

Se recomienda correlacionar Compresin-Flexin

Nueva tendencia: Diseo a flexin

Correlacin compresin-flexin

Control de calidad a compresin

Extraccin de ncleos

Ensayo a compresin

Correlacin a flexin

Concreto

Reduccin del 52,4 %

250 MESAL s 119 MESAL s

Impacto de la resistencia en la capacidad

Cada una de las variables de diseo tiene un impacto muy fuerte en la durabilidad

de la va.

FORMALETA

FIJA

FORMALETA

DESLIZANTE

NIVELACIN

LASER

Regla

vibratoria

Rodillos

vibratorios

Pavimentadora de

Formaleta

Deslizante

Laser Screed

Sistemas de colocacin

El PC se adapta a las necesidades de todos los rangos de pavimentos,

tanto urbanos como carreteros.

El estado del arte actual

permite construir:

Desde una losa individual, hasta

una tira de pavimento de ms de 1

km de longitud.

Espesores desde 5 cm hasta ms de 50 cm.

Anchos de pavimentacin desde un carril de 3,65 m

hasta multicarriles de ms de 18 m.

Volmenes desde 3 m3 hasta 1.100 m3 /da.

Rendimientos

Pequeos volmenes de concreto.

Espesores entre 5 cm y 18 cm.

Fundidas desde una losa hasta 150

m/da.

Se requiere vibracin externa.

Se recomiendan las reglas

vibratorias tipo cercha.

Se debe garantizar la vibracin

uniforme en la seccin de fundida.

Formaleta fija con regla vibratoria

Volmenes de concreto cercanos a

los 250 m3/da.

Espesores hasta 30 cm.

Fundidas hasta 300 m/da.

Se requiere vibracin externa.

Algunos rodillos permiten

ampliaciones.

Formaleta fija con rodillos vibratorios

Grandes volmenes de concreto, hasta

1.000 m3/da.

Espesores desde 15 cm hasta ms de 50

cm.

Anchos desde 3,5 m hasta 18 m.

Velocidades entre 1 y 2 m/min.

Ms de 1 km en una jornada de trabajo.

Pavimentadora de formaleta deslizante

Regla mvil con sensores laser.

Gran rendimiento y buena planicidad.

Colocacin en grandes reas con o

sin refuerzo.

No requiere formaletas

El brazo sale entre 1 y 5 metros.

Uso comn en pisos industriales.

Se comienza a utilizar en construccin

y rehabilitacin de pavimentos

Laser Screed

CCR Prensado PFD Regla

Vibratoria

Rodillos

Vibratorios

Rodillos

Tipo cercha

Laser Screed

0

25

50

75

100

125

150

CCR Prensados Formaleta deslizante

Regla Vibratoria Rodillos vibratorios

Rodillos tipo cercha

Laser screed

Ase

nta

mie

nto

(m

m)

Rangos de asentamiento por equipos MinimoMximo

Cada equipo requiere concretos diferentes

En formaleta fija es necesario vibrar el

concreto antes del paso del equipo de colocacin

Esfuerzos de diseo

Soporte

Espesor

Modulacin

Transferencia

Concreto

Planicidad

Seguridad

Estanqueidad

Estabilidad

1. Base

2. Formaleta

3. Barras

4. Amarre

5. Concreto

6. Descarga

7. Conformacin

8. Chequeo

9. Flotado

10. Rebordeo

11. Microtextura

12. Macrotextura

13. Curado

14. Corte

15. Sello

16. Apertura

Preservar los criterios de diseo

durante la construccin

Control de la construccin

Controlar los procesos de construccin

Pero tambin controlar la operacin

(1)

(2)

(3)

En los ltimos 40 aos, el volumen

de vehculos se ha incrementado

84%, mientras que las vas solo

han crecido un 3%.

Promedio de 205 carros por cada

1.000 habitantes.

Carros x

1.000

Habitantes

225

186

240

221

98

126

147

285

73

64

150

144

133

87

Entornos de construccin

El problema tiende a agravarse