PROPUESTA AMPLIADA

“DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO IMPLEMENTANDO EL HORMIGÓN

POROSO DE ALTAS PRESTACIONES (HPAP) COMO CAPA DE RODADURA

APLICADO AL TRAMO CRUCE ARUNI-ARUNI (DISTRITO 6 –SUCRE)”

1. ANTECEDENTES.

Últimamente se dio un elevado grado de desarrollo y competividad en la tecnología de

pavimentos rígidos, mejorando sus características principales como ser: gran durabilidad,

regularidad superficial controlada para la seguridad y confort vehicular, capacidad de

transmitir bajas tensiones a los suelos de fundación, impermeabilidad, drenaje, etc.

Los pavimentos de concreto son la alternativa más acertada cuando se requiere construir

obras viales para largos años y con un mínimo mantenimiento. Su principal diferencia con

otras alternativas de pavimentación la constituye su prolongado periodo de vida útil con el

mejor nivel de servicio y confort.

Es una realidad que los usuarios de las carreteras, así como las personas que viven en las

inmediaciones de las mismas, en general, no tienen una buena opinión sobre los firmes

densos de hormigón, entre otras causas por la incomodidad de la rodadura y el importante

impacto ambiental, sobre todo acústico que producen los vehículos al circular a velocidades

superiores a 80 km/h.

Para contrarrestar estas opiniones adversas un grupo multidisciplinar de investigadores,

profesionales, empresas constructoras y Administración, han desarrollado un Pavimento de

Hormigón Poroso de Altas Prestaciones (HPAP).

Los pavimentos rígidos de hormigones porosos de altas prestaciones “HPAP” se fabrican

con materiales similares a los utilizados en los hormigones convencionales, pero con

especificaciones y composiciones granulométricas diferentes.

Con una granulometría y dosificación adecuada se obtiene un hormigón drenante, es decir,

que el agua drene a través de la losa y que ésta posea la suficiente resistencia para evitar el

desprendimiento de los áridos y demás materiales ante los efectos del tráfico y el

intemperísmo.

El pavimento de Hormigón Poroso de Altas prestaciones tiene su origen en Australia para

ejecutar pavimentos de campos deportivos en zonas lluviosas para posibilitar la rápida

infiltración pluvial. Se ha expandido hacia Europa reportándose resultados positivos en

tramos de carreteras en Salamanca (España) para aumentar la seguridad de circulación vial

incluso bajo nevadas de pequeña magnitud, también se dio el uso de este hormigón para

pavimentos en Chile.

La subalcaldia del distrito 6 del Gobierno Autónomo Municipal de Sucre está conformada

por las poblaciones de Ckochis, Lechuguillas, Alegría, Charcoma, la Barranca, Khatalla,

Llinfi, Cruce Aruni, entre otros que son el “cinturón” de la ciudad de Sucre.

El tramo a estudiar esta dentro del distrito 6, actualmente está ripiado, en mal estado y muy

difícil de transitar, por lo que ya cumplió su vida útil, este tramo se conecta a la avenida

circunvalación y también se une al distrito urbano 3 por lo que las Subalcaldias del Distrito

6 y Distrito 3 requieren ser unidas mediante este tramo que se encuentra en medio de

poblaciones de la Barranca alta y baja donde existe escuelas, la población de Llinfi también

tiene una escuela y la Facultad de Agronomía también se encuentra en Llinfi, es un

problema porque el tramo a estudiar está muy cerca del Campo Ferial y del cuartel, donde

existe mucho movimiento de vehículos pesados.

El planteamiento del problema científico puede ser enunciado de la siguiente forma:

¿De qué manera se puede mejorar el flujo vehicular del tramo Cruce Aruni-Aruni

que vincula la ciudad de Sucre con el Distrito Rural 6?

2. OBJETIVOS.

2.1. OBJETIVO GENERAL:

Diseñar el pavimento rígido implementando el HPAP como capa de rodadura aplicado al

tramo Cruce Aruni-Aruni.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Analizar los conceptos teóricos de los materiales y aditivos que se emplearan en el

Hormigón Poroso de Altas Prestaciones, para conocer sus limitaciones de uso.

Analizar el comportamiento mecánico del Hormigón Poroso de Altas prestaciones

Describir el área de emplazamiento y estudiar las condiciones del tráfico existentes

en la zona.

Determinar el espesor del paquete estructural

Definir los conceptos básicos del Hormigón Poroso de Altas Prestaciones.

3. JUSTIFICACIÓN DEL TEMA.

El tramo a diseñar se encuentra en pésimo estado y ya cumplió su vida útil con el ripiado,

se conecta con la Avenida Circunvalacion por lo que existe gran flujo vehicular y se

encuentra dentro del Distrito 6 del Gobierno Autonomo Municipal de Sucre, en este distrito

se encuentran las poblaciones que forman el “cinturón” de la ciudad de Sucre donde existen

4 escuelas, la Facultad de Agronomía y principalmente el Campo Ferial Multipropósito. La

necesidad de las subalcaldias del Distrito 6 y 3 de la construcción de este pavimento es

evidente porque lo que se quiere es unir el Distrito 6 con la ciudad de Sucre.

Se recurrió al Hormigón Poroso de Altas Prestaciones como material para la capa de

rodadura del pavimento porque lo que se quiere es innovar, Los pavimentos rígidos de

hormigones porosos de altas prestaciones “HPAP” se fabrican con materiales similares a

los utilizados en los hormigones convencionales, pero con especificaciones y

composiciones granulométricas diferentes.

Con este tipo de pavimento se logra un aumento de:

la estructura de macroporos, que convierten al material en drenante y autoventilado.

El coeficiente de rozamiento tanto longitudinal como transversal.

La seguridad pasiva de los usuarios

confort de circulación.

mejora de las condiciones de vida de los habitantes de las zonas próximas a las

carretera.

La calidad del servicio que éste tipo de pavimento brinda a los usuarios

También con este tipo de pavimento se logra la disminución de:

La absorción e irradiación de calor a la atmósfera.

ruido de rodadura del vehículo a velocidades superiores a 80 km/h y por lo

tanto del ruido ambiental.

riesgo de accidentes por falta de resistencia al deslizamiento- hidroplaneo

placas de hielo.

La distancia de frenado especialmente en condiciones ambientales adversas

Impacto ambiental.

Costos frente a hormigones convencionales

4. APORTES A LA DISCIPLINA

El trabajo teórico práctico, será elaborado con el fin de difundir una alternativa más en el

campo de la ingeniería civil en lo que se refiere al diseño de pavimentos rígidos.

Con este trabajo se proporcionará criterios técnicos de diseño de un Hormigón Poroso de

Altas Prestaciones (HPAP)

Se brindará documentación de apoyo a los estudiantes interesados en la búsqueda de

nuevas soluciones, para el diseño de pavimentos.

5. SUPUESTOS Y EXPECTATIVAS

Son supuestos en el proyecto los siguientes:

La geometría del tramo Cruce Aruni-Aruni no sufrirá modificaciones.

La información proporcionada por el Departamento de Viabilidad y la Subalcaldia

del Distrito 6 del Gobierno Autonomo Municipal de Sucre, es válida y confiable.

La certificación de proveedores de los aditivos utilizados, ofrece parámetros válidos

y confiables.

Las expectativas que se quiere cubrir con el diseño de pavimento rígido con capa de

rodadura de HPAP son:

Mejorar las características superficiales de los pavimentos de hormigón (mejora de

la comodidad en la circulación, disminución del ruido de rodadura)

Obtener una losa de Hormigón drenante.

Se comprobara que el uso de aditivos mejora las propiedades del concreto para el

diseño del pavimento rígido.

El trabajo mejorara el nivel de servicio de la calzada.

En el trabajo de investigación se propone que sea un instrumento de apoyo para que

pueda ser empleado en futuros proyectos.

6. ALCANCES DEL ESTUDIO

El diseño, dosificación y control de calidad del hormigón poroso de altas

prestaciones.

Para la dosificación óptima, en función de las prestaciones exigidas. Se efectuara los

ensayos de laboratorio para los materiales componentes del Hormigón Poroso de

Altas Prestaciones para determinar datos confiables

Se realizara una descripción de las propiedades mecánicas y físicas de los materiales

y aditivos.

Se realizara el análisis de las condiciones que se tiene del tramo de calzada mediante

estudio de suelos.

Diseño de espesor de paquete estructural.

Diseño de obras de arte.

7. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

En el proyecto se aplicará un método científico deductivo, el cual partirá de un análisis

general para llegar a conclusiones particulares, determinando los hechos más importantes

para dar soluciones y comprobar las mismas. Teniendo como principal técnica la

investigación bibliográfica y revisión documental de consulta, es decir la información

obtenida está basada en todas las consultas realizadas a una gama de medios escritos tales

como ser libros, revistas, periódicos, monografías, publicaciones en internet, etc.

Marco teórico

Se realizara una recopilación y revisión documental profunda de toda la información

bibliográfica disponible sobre Hormigones Porosos de Altas Prestaciones. (HPAP) y sus

aplicaciones a pavimentos.

Posteriormente que se haya hecho una revisión documental y se cuente con toda la

información bibliográfica, se procederá a la clasificación y selección de los criterios y

conceptos teóricos que ayuden a entender el comportamiento del Hormigón Poroso de Altas

Prestaciones y el desarrollo de todos los conceptos fundamentales que conciernen al

proyecto.

Se realizara una descripción de los factores y parámetros que intervienen en el método de

diseño del pavimento rígido por el método AASHTO 93.

Marco práctico

Se obtendrá toda la información correspondiente al lugar de aplicación del

proyecto, señalando sus características propias. Se recurrirá a estudios de tráfico

en toda la zona, ensayos mecánicos de laboratorio, tanto en el lugar de

aplicación como en gabinete donde se empleará los aparatos tecnológicos para

la determinación la fatiga del suelo y la resistencia de los materiales de

construcción que formaran parte del pavimento.

Diseño de la capa de rodadura y todo el paquete estructural.

8. INDICE ESQUEMATICO

INTRODUCCIÓN1. Antecedentes2. Objetivos del estudio3. Justificación del estudio4. Aportes a la disciplina5. Supuestos y expectativas6. Alcances del estudio7. Diseño de la investigación

CAPITULO I. GENERALIDADES DE LOS PAVIMENTOS RIGIDOS1.1. Generalidades1.2. Características del pavimento rígido1.3. Factores que influyen en el funcionamiento de los pavimentos1.4. Tipos de pavimentos rígidos

1.4.1. Pavimento rígido de Hormigón simple1.4.2. Pavimento rígido de hormigón con refuerzo 1.4.3. Pavimento rígido de Hormigón Poroso (HPAP)1.5. Ventajas de los pavimentos rígidos1.6. Fallas que se presentan en el pavimento rígido1.7. Capas de un pavimento rígido1.7.1. Capa sub-rasante1.7.2. Capa sub-base1.7.3. Superficie de rodadura o losa de concreto1.8. Vida útil del pavimento rígido

CAPITULO II. CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DE LA MEZCLA

2.1. Variable a estudiar en el desarrollo de la investigación2.2. Requisitos generales2.3. Cementos2.4. Agua2.5. Áridos2.5.1. Naturaleza de los áridos2.5.2. Características de los áridos y su granulometría2.5.3. Árido grueso2.5.4. Árido fino2.6. Aditivos2.6.1. Aditivo aceleraste SIKA-RAPID2.6.2. Aditivo plastificante SIKA-VISCOCRETE2.7. Ensayo de calidad de los componentes del concreto (Agregados)2.7.1. Método para tamizar y determinar la granulometría (ASTM C 136 AASTHO

T27)2.7.1.1. Expresión grafica2.7.1.2. Módulo de finura2.7.2. Métodos para determinar la densidad aparente (ASTM E30, ASTM C29)2.7.3. Contenido total de agua de los áridos por secado (ASTM C566)2.7.4. Método para determinar el desgaste mediante la máquina de los ángeles

(ASTM C131, AASTHO T96)2.8. Programa de ensayos2.9. Descripción de los ensayos2.9.1. Trabajabilidad2.9.2. Compresión2.9.3. Flexión2.9.4. Módulo de elasticidad

CAPITULO III. DISEÑO DE LA MEZCLA – HORMIGON POROSO DE ALTAS PRESTACIONES

3.1. Introducción3.2. Diseño y construcción de Hormigones Porosos3.3. Materiales

3.3.1. cemento

3.3.2. áridos3.3.3. aditivos3.3.4. Sistema antiadherente y Antireflexión entre el pavimento de HPAP y la capa

de base.3.3.5. Pasadores y barras de unión.

3.4. Metodología para el diseño, dosificación y control de calidad de los pavimentos de HPAP

3.5. Tramo experimental3.6. Ejecución

CAPITULO IV. DISEÑO DEL PAVIMENTO RIGIDO PARA EL TRAMO CRUCE ARUNI-ARUNI

4.1. Características generales del proyecto4.2. Información de la zona de proyecto4.3. Ubicación del proyecto4.3.1. Macrolocalización 4.3.2. Microlocalización4.4. Diseño del pavimento rígido por el método AASTHO-934.5. Variables de entrada4.5.1. Variable de tiempo4.5.2. Transito4.5.3. Confiabilidad y desviación estándar4.5.4. Características de la subrasante4.5.5. Criterios de adopción de niveles de serviciabilidad4.5.6. Módulo de reacción de la subrasante4.5.7. Caracterización de los materiales que forman el pavimento4.5.7.1. Módulo de ruptura del hormigón (Mr)4.5.7.2. Módulo de elasticidad del hormigón (Me)4.5.8. Coeficiente de drenaje (Cd)4.5.9. Coeficiente de transferencia de carga (J)4.6. Diseño de espesores4.7. Diseño de juntas4.7.1. Espaciamiento entre juntas4.7.2. Transferencia de carga4.7.2.1. Pasajuntas4.7.2.2. Barras de unión4.7.3. Selladores de juntas4.7.4. Tipos de juntas4.7.4.1. Juntas de construcción4.7.4.2. Juntas de contracción4.7.4.3. Juntas de expansión4.8. Costos de construcciónCONCLUSIONESRECOMENDACIONESBLIBLIOGRAFIA

9. BIBLIOGRAFIA

MONAHAN,A. 1981. “Porous Portland cement concrete. A state of the art”. U.S.

Department of transportation.

BOLLATI,M. ’Adecuación de los Hormigones Porosos y Secos Compactados a los Firmes Rigidos” -Proyecto de Investigación del Ministerio de Educación y Ciencia -Programa General del Conocimiento 1988 -1992

BOLLATI,M,. “Mejoras de las Características Superficiales de los Firmes de Hormigón ”II ”Jornadas sobre Caracteristicas Superficiales de los Pavimentos. Patrocinado por el Ministerio de Fomento y organizada por la Asociación Técnica de la Carretera-Sala de Conferencias del Instituto Eduardo Torroja. 24-26 de septiembre de 1996.

SIKA BOLIVIA S.A. “Ficha Técnica” Bolivia, primera edición, 2005

ALFONSO RICO RODRÍGUEZ, HERMILIO CASTILLO. “La ingeniería de suelos en las vías terrestres” Mexico, ed. Limusa, primera edición, 1996

Guide for Design of Pavement Structures, AASHTO, 1993