Aplicación metodología TCP®

Proyecto San Patricio

San Patricio Smart Living es un proyecto urbanístico ubicado en el ingreso a Lumbisí, a un costado de la Ruta Viva, sector Valle de Cumbayá en Quito (Figura 1), su filosofía de desarrollo está basado en ofertar una forma de vida inteligente y sustentable.

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Figura 1. Ubicación proyecto San Patricio. Imagen obtenida de la página web del proyecto.

Holcim Ecuador alineado con esta filosofía, planteó a los promotores la idea de aplicación de la metodología de diseño de pavimentos rígidos TCP® en las vías principales de este proyecto que reciben mayor carga vehicular, las avenidas Alfonso Lamiña y Río Santiago, que inicialmente fueron diseñadas en pavimento flexible. La tecnología TCP® desarrolla estructuras de pavimentos inteligentes que distribuyen de una manera eficiente la carga vehicular, optimizando los espesores de capa, disminuyendo las cantidades de materiales que se requieren, principalmente del concreto.


Adicionalmente y complementando el uso de la metodología TCP®, se contempló la colocación de una capa estabilizada con cemento (Figura 2), conformada por 50% de una Subbase Clase 1 despachada desde la Planta de Agregados Holcim Pifo y 50 % del suelo existente en el proyecto categorizado como un limo arcilloso de baja plasticidad ML, según la clasificación del Sistema Unificado de Clasificación de Suelo (SUCS). El cemento empleado para la estabilización fue Holcim Base Vial Tipo MH (Moderado Calor de Hidratación), según norma NTE INEN 2380 “Cemento hidráulico. Requisitos de desempeño para cementos hidráulicos”, debido a sus características particulares específicas para este tipo de aplicaciones, entre las más importantes están: tiempos de fraguado prolongados que facilita una adecuada homogeneización con el material a estabilizar, eliminación del riesgo de fisuras, proporciona un nivel de resistencia adecuado, reduce la permeabilidad del material en más del 90% y cuenta con certificación carbono neutro, convirtiéndolo en una solución ecoamigable con el ambiente.

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Figura 2. Materiales empleados en la capa estabilizada con cemento.

Para el diseño de la estructura de pavimento propuesta se empleó el Método Empírico – Mecanicista a través del uso del software Optipave 2 (elementos finitos ISLAB2000), el cual fue desarrollado por la empresa TCPavements® especialmente para el diseño de pavimentos rígidos de losas con geometría optimizada. Este programa permite calcular el espesor de losa de concreto necesario para las particularidades de cada proyecto vial, considerando alrededor de 50 variables categorizadas en los siguientes grupos:

 

UMBRALES DE DISEÑO

TRÁFICO

CONCRETO

CAPAS DE SOPORTE

CLIMA

  • Vida de diseño

     

  • % de losas agrietadas

     

  • IRI

     

  • Escalonamiento

     

  • Clasificación

     

  • Tasa de crecimiento.

     

  • Ejes equivalentes totales.
  • Resistencia a flexotracción.

     

  • Retracción.

     

  • Módulo de elasticidad.

     

  • Coeficiente de dilatación térmico.
  • # de capas

     

  • Tipo

     

  • Espesores

     

  • Módulos resilientes

     

  • Temperatura media

     

  • Días de precipitación

     

  • Índice de congelamiento

 

Por varios años se ha venido empleando metodologías empíricas (experimentación y observación) para el diseño de estructuras de pavimento, Ej. AASHTO 93 “Guía para el Diseño de Estructuras de Pavimento” (Figura 3). Estas metodologías son calibradas de acuerdo a las condiciones y materiales de la zona donde fueron desarrolladas, por tanto, no funcionan de manera tan precisa fuera del rango de la zona de calibración. Con el desarrollo tecnológico de las últimas décadas se han desarrollado metodologías empírico – mecanicistas que han permitido contar con diseños más ajustados a la realidad de cada sector en el que se desarrolla un proyecto vial, dando como resultado estructuras más eficientes.

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Figura 3. Etapa de construcción de pistas de prueba de la AASHO.

La estructura de pavimento planteada para este proyecto aplicando la metodología TCP® fue estudiada y validada por el departamento técnico del proyecto, así como por técnicos de la Empresa Pública Metropolitana de Movilidad y Obras Públicas de Quito (EPMMOP – Q) al tratarse de vías públicas, quienes analizaron a detalle el procedimiento de diseño y realizaron un comparativo técnico - económico entre la estructura inicial en pavimento flexible y la estructura propuesta en pavimento rígido, optando por la estructura TCP® por las diferentes ventajas identificadas (Figura 4). A continuación, se enlistan algunas:

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Figura 4. Comparativo estructura Pavimento Rígido TCP® vs. Pavimento Flexible, Av. Alfonso Lamiña.
TCP PAVIMENTO FLEXIBLE
  • Menor excavación para estructura de pavimento

     

  • Menor tiempo de construcción

     

  • Costo similar a pavimento flexible

     

  • Reutilización de materiales existentes

     

  • Mayor durabilidad

     

  • Solución sostenible
  • Mayor volumen de excavación

     

  • Mayor número de capas

     

  • Deterioro durante proceso constructivo

     

  • Mayor sensibilidad ante condiciones ambientales adversas

     

  • Mayor costo de mantenimiento

     

 

El proceso constructivo inició con la conformación de la capa estabilizada con cemento, para lo cual se arrancó con la verificación en campo de las características y niveles de la subrasante, posteriormente se procedió a la colocación y tendido del material de subbase (Figura 5).

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Figura 5. Colocación y tendido de subbase.

A continuación, se realizó la colocación de cemento. En esta etapa se empleó un equipo denominado “esparcidor” (Figura 6), que permitió mediante un sistema de válvulas y compuertas dosificar uniformemente el cemento en la superficie del material a estabilizar, aplicando la dosis previamente determinada en ensayos de laboratorio, evitando desperdicios.

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Figura 6. Esparcidor de cemento.

El siguiente paso correspondió al proceso de mezclado, para lo cual se empleó un equipo “recuperador de suelos” (Figura 7). Este equipo permite realizar de una manera eficiente la mezcla y homogeneización del material a estabilizar con el cemento, al mismo tiempo es capaz de dosificar de manera controlada la cantidad de agua necesaria para llegar a la humedad óptima de compactación, a través de un sistema de inyectores. Esta etapa del proceso requirió de un tanquero de agua como equipo complementario, el cual se acopla con el recuperador. La intención de emplear equipos especializados para este tipo de soluciones es formar un tren de avance que permita garantizar la calidad requerida, incrementando considerablemente los rendimientos, optimizando recursos y tiempos de ejecución en el proyecto, dando como resultado una reducción de costos.

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Figura 7. Recuperador de suelos en proceso de mezclado.

Finalmente, se realiza un perfilado de la capa estabilizada, verificando con un soporte topográfico el cumplimiento de los niveles, para culminar la conformación de esta capa con el proceso de compactación hasta alcanzar la densidad especificada (Figura 8).

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Figura 8. Proceso de perfilado y compactación.

Una vez construida la capa estabilizada con cemento se iniciaron las labores de colocación del geotextil, encofrado, refuerzo y posterior hormigonado de la losa de concreto (Figura 9). Es importante mencionar que el diseño de concreto empleado en este tipo de pavimentos no se trata de un concreto convencional, ya que debió cumplir con requerimientos especiales como: una resistencia a flexotracción de 4.5 MPa, baja retracción, mayor contenido de agregado grueso en equilibrio con adecuados parámetros de trabajabilidad, agregados de excelente desempeño, entre otros.

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Figura 9. Proceso de hormigonado de pavimento rígido TCP®.

Durante todo el proceso de construcción de este proyecto fue indispensable un adecuado control de calidad, tanto a los materiales empleados con la verificación de la resistencia a la compresión y flexotracción de la capa estabilizada con cemento y el concreto respectivamente, así como al proceso constructivo con ensayos como la verificación de la densidad de campo de la capa estabilizada con cemento, así como un adecuado vibrado, curado, texturizado, diagramación y corte de juntas a la losa de concreto (Figura 10).

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Figura 10. Control de calidad y diagramado de juntas.

Actualmente, las avenidas Alfonso Lamiña y Río Santiago se encuentran abiertas al tránsito (Figura 11 y 12, respectivamente), brindando excelentes parámetros de serviciabilidad a sus usuarios y garantizando durabilidad. La metodología de diseño de pavimentos rígidos TCP® en combinación con la aplicación de una capa estabilizada con cemento tipo MH son soluciones ecoeficientes, que permiten a los proyectos de infraestructura vial optimizar costos de construcción y mantenimiento durante su vida útil, al brindar la posibilidad de reutilizar materiales existentes en el proyecto dentro de la estructura de pavimento, disminuir espesores de capa y tiempos de construcción, reducir la cantidad de acero de refuerzo, entre otros.

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Figura 11. Av. Alfonso Lamiña.

 

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Figura 12. Av. Río Santiago.

 

Luis Guadalupe Rivera
Telf. 096 906 1563
luis.guadalupe@holcim.com
2022-02