MEZCLA DE CONCRETO PERMEABLE COMO PARTE DE LA...

MEZCLA DE CONCRETO PERMEABLE COMO PARTE DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO RÍGIDO, APLICADO A VÍAS DE TRÁFICO MEDIO.

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA, TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES

ÁREA PAVIMENTOS BOGOTÁ, D.C.

2018

2

MEZCLA DE CONCRETO PERMEABLE COMO PARTE DE LA ESTRUCTURA

DEL PAVIMENTO RÍGIDO, APLICADO A VÍAS DE TRÁFICO MEDIO.

EDDY JOHANNA MENDOZA VERA CODIGO: 20092279032

JENNY KATHERINE OSPINA GARCÍA CODIGO: 20112279028

ASESOR VÍCTOR HUGO DÍAZ ORTÍZ

INGENIERO CIVIL

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA, TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES

ÁREA DE PAVIMENTOS BOGOTÁ, D.C.

2018

3

RESUMEN

El presente proyecto pretende mostrar una alternativa de diseño de un pavimento rígido permeable, cuya finalidad es lograr una estructura de pavimento que permita conducir las aguas lluvias al interior de su estructura, con el fin de reemplazar los sistemas convencionales de drenaje tales como; sumideros y cunetas. Para lograr este objetivo se tomaron como referencias investigaciones en países como México, El Salvador y Colombia. Para el final tomar los estudios establecidos por la Universidad Javeriana de la Ciudad de Bogotá y Cartagena, como una guía para analizar y establecer el tipo de materiales para el diseño de la mezcla del concreto. Partiendo de la finalidad y alcance del proyecto, se realizó la búsqueda de un tipo de vía que nos cumpliera con las características que se ajustaran al desarrollo de la investigación, como lo es un tipo de suelo Urbano, con actividad residencial donde los servicios se clasifican como actividad económica limitada, con un perfil de tráfico de automóviles, buses y camión grande C-2G, sin poseer pavimento ni un sistema de drenaje urbano. La ejecución del proyecto se concentró en la determinación del diseño de la mezcla del concreto, la cual cumpliera por un lado con la resistencia F’c 4000 psi y por otro lado la permeabilidad del mismo, la cual se obtuvo observando la porosidad y el flujo del agua en la mezcla. Cabe resaltar que para el diseño de la mezcla, se incorporaron aditivos retardantes de fraguado, reductores de agua y de segregación y fibras sintéticas de polipropileno / polietileno, de marca Toxement, la cual establece bajo su ficha técnica las proporciones de los materiales a utilizar. Dicha mezcla se logró por medio de iteraciones hasta obtener la mezcla final, que arrojó los resultados finales del proyecto. En cuanto al sistema de la estructura de la vía se investigaron las precipitaciones del último año, para calcular el caudal de escorrentía y así poder establecer el sistema de drenaje a utilizar, el cual fue tipo Geodren, con estructura tubular de 4”. Por último y luego de establecer el tipo de mezcla y sistema de drenaje, se determinó por medio del método de la Asociación del cemento Portland –PCA-84 PCA el espesor de la loza o placa de rodadura, considerando el tránsito y resistencia de la capa de apoyo, para cumplir con los criterios de fatiga y erosión.

4

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ----------------------------------------------------------------------------------------------- 7

1.PROBLEMA DE INVESTIGACION ------------------------------------------------------------------------ 8

2.OBJETIVOS --------------------------------------------------------------------------------------------------- 8

2.1 GENERAL --------------------------------------------------------------------------------------------------- 8

2.2 ESPECÍFICOS-------------------------------------------------------------------------------------------- 8

3.JUSTIFICACION---------------------------------------------------------------------------------------------- 9

4. MARCO DE REFERENCIA --------------------------------------------------------------------------------- 9

4.1 ESTADO DEL ARTE ------------------------------------------------------------------------------------ 9 4.1.1 Historia -------------------------------------------------------------------------------------------- 9 4.1.2 Historia En Otros Países ----------------------------------------------------------------------10 4.1.3 Historia En Colombia --------------------------------------------------------------------------11

4.2 ESTUDIO DEL CASO ----------------------------------------------------------------------------------13

4.3. MARCO LEGAL O NORMATIVO ------------------------------------------------------------------13

4.4 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL --------------------------------------------------------16

5. TIPO INVESTIGACION ------------------------------------------------------------------------------17

5.1 MATERIAL BIBLIOGRAFICO --------------------------- ¡Error! Marcador no definido.

5.2 INFORMACION LOCAL -----------------------------------------------------------------------------17

6. APLICABILIDAD --------------------------------------------------------------------------------------18

6.1 SITIO DE DISEÑO: ------------------------------------------------------------------------------18

6.2 CARACTERISTICAS DEL SITIO -----------------------------------------------------------------19

6.2.1 Tipo de Suelo ------------------------------------------------------------------------------------19

6.2.2 Diseño hidráulico -------------------------------------------------------------------------------19

7. ENSAYOS DE LABORATORIO ---------------------------------------------------------------------------30

8. DISEÑO DE MEZCLA --------------------------------------------------------------------------------------34

9. DISEÑO DE PAVIMENTOS -------------------------------------------------------------------------------36

9.1 PARAMETROS DE DISEÑO -------------------------------------------------------------------------36

9.1.1 Mejoramiento de la Subrasante ------------------------------------------------------------36

9.1.2 Factor de seguridad de carga de repeticiones -------------------------------------------37

9.1.3 Espectro de carga -------------------------------------------------------------------------------37

9.1.4 Modulo de reacción del soporte (k) Subrasante y Base Granular -------------------38

5

9.1.5 Modulo de reacción del conjunto de la Subrasante y Base Granular -------------38

9.1.6 Modulo de Rotura ------------------------------------------------------------------------------39

9.1.7 Resistencia a la compresión -----------------------------------------------------------------39

9.1.8 Modulo de Elasticidad del concreto --------------------------------------------------------39

9.1.9 Resistencia a la Flexión ------------------------------------------------------------------------40

9.1.0 Determinación del espesor del concreto --------------------------------------------------40

11. ANALISIS DE LOS RESULTADOS -----------------------------------------------------------49

12. CONCLUSIONES ------------------------------------------------------------------------------------50

13. RECOMENDACIONES ----------------------------------------------------------------------------51

BIBLIOGRAFIA --------------------------------------------------------------------------------------------50

LISTADO DE IMAGENES

PAG.

Imagen 1. Ubicación de estudio, transversal 11ª bis sur con diagonal 49 b bis sur y diagonal

49 d sur localidad de Rafael Uribe Uribe ....................................................................... 17

Imagen 2. Via de estudio ................................................................................................ 18

Imagen 3. Esquema de dren colector longitudinal ......................................................... 23

Imagen 4. Diagrama de Geodren con tubo ................................................................... 24

Imagen 5. Ensayo Peso específico de la grava ........................................................... 29

Imagen 6. Ensayo Masa Unitarias de la grava ............................................................... 30

Imagen 7. Tamizaje para Granulometría INV E-123-13 ................................................ 32

Imagen 8. Diseño de mezcla .......................................................................................... 34

Imagen 9. Gráfica Granulométrica ................................................................................ 49

LISTADO DE GRAFICAS

PAG.

Grafica 1. Capacidad de captación por metro lineal de tubería circular ......................... 26

Grafica 2. Nomograma para el cálculo del diámetro de tubería a usar ............................. 26

6

LISTADO DE TABLAS

PAG.

Tabla 1. Tabla 500-3 Granulometría para el agregado grueso para pavimentos de concreto

hidráulico (INVIAS-2013) ................................................................................................. 13

Tabla 2. Tabla 500-4 Requisitos del agregado grueso para pavimento de concreto hidráulico

(INVIAS-2013) ................................................................................................................. 14

Tabla 3. Pendiente transversal recomendada; Fuente: Manual de Drenaje 2011 ............ 15

Tabla 4. Valores del coeficiente de escorrentía en áreas urbanas (INVIAS-2011) ........... 22

Tabla 5. Valores recomendados para Fi .......................................................................... 24

Tabla 6. Valores recomendados para FR ............................ ¡Error! Marcador no definido.

Tabla 7. Rango de algunas propiedades representativas de Geotextiles utilizados para

filtros ................................................................................................................................ 27

Tabla 8. Especificaciones técnicas Geotextil No tejido PAVCO ...................................... 28

Tabla 9.Gravedad especifica y Absorcion del agregado grueso INV E- 223-13 .............. 29

Tabla 10. Peso unitario y porcentaje de vacíos de los agregados INV E 218-219/ 2013 .. 31

Tabla 11. Analisis Granulometríco de los AgregadosINV- E 123-13 ................................ 32

Tabla 12. Cantidad en Peso para 1 cilindro ..................................................................... 34

Tabla 13. Efecto de la base granular sobre Valores del K (MPa/m); Fuente: Diseño,

Construcción y Mantenimiento de Pavimentos de Concreto, Cipriano Londoño. 2,000 .... 38

Tabla 14. Composicion granulometrico del agregado. INVIAS E 213-2013……………….46 Tabla 15. Peso unitario y porcentaje de vacíos de los agregados inv e 218-219/ 2013….48 Tabla 16. Desgaste Material seco INV 219-13………………………………………………...48 Tabla 17. Diseño de mezcla para 1m3 de concreto……………………………………….….50 Tabla 18. resistencia a la compresion de la mezcla final de la estudio……………………..50

7

INTRODUCCIÓN

En nuestro país, se realizan investigaciones a nivel de pre y postgrados para lograr la inclusión de un concreto permeable como parte de la estructural de un pavimento y brindar una alternativa de solución a los problemas que conlleva a poder evacuar las aguas pluviales, y el deterioro del pavimento. Para el diseño de un pavimento permeable es necesario llegar a un balance entre el diseño estructural y el hidráulico, para de esta manera obtener un sistema óptimo. Por lo tanto, en este estudio de tipo académico, nos basaremos a desarrollarlo de la siguiente manera: Este estudio se aplicará en la ciudad de Bogotá en la localidad de Rafael Uribe uribe, en una vía deteriorada con baches descubiertos por perdida de material de carpeta asfáltica y piel de cocodrilo, sin obras de drenaje, con el fin de identificar los beneficios del diseño generado en esta propuesta y que puede ser aplicada para futuros proyectos académicos. Como primer punto de desarrollo del proyecto, se recopilo material bibliográfico, para así continuar con el estudio y aplicaciones realizadas tanto a nivel internacional como nacional. Como segundo punto se asumió ecuaciones propias y parámetros recomendados para lo siguiente; cálculo del caudal máximo que en un momento dado afectaría la vía, como tercer punto se realiza la caracterización de los materiales a utilizar en la mezcla basándonos en resultados obtenidos en estudios anteriores, cuarto se inicia el diseño de la mezcla de concreto permeable utilizando fibras para la resistencia y aditivos que nos ayuden a reducir el agua, y a tener un concreto más manejable, permitiendo a la pasta del cemento permanecer adherida a los agregados. Como quinto punto se calcula el espesor de la capa de rodadura del pavimento mediante la metodología propuesta por Portland Cement Association (PCA-84).

8

1. PROBLEMA DE INVESTIGACION

La creciente construcción de vías en zonas urbanas, ha disminuido notoriamente la capacidad de recarga natural de agua en los terrenos, e incrementa de forma considerable el caudal del escurrimiento superficial, llevando consigo una mayor carga contaminante, aumentando el riesgo de provocar inundaciones en los sectores más bajos de las urbanizaciones y degradación de la capa de rodadura por la zona vegetal cercana. Los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible son una idea que surge en Europa y Estados Unidos a principios de la década de los 80‟s, como una forma alternativa al drenaje de aguas lluvias convencionales. Este concepto tiene como objetivo minimizar los impactos en el ciclo hidrológico derivados del desarrollo urbano y cambiar el paradigma que las aguas lluvias son un molesto problema que se soluciona desasiéndose de ellas rápidamente, capturándolas y evacuándolas hacia algún lugar aguas abajo (CIRIA, 2007). Como solución de infraestructura vial no se plantea la eliminación del agua producida por la lluvia, sino se debe implementar una mezcla de concreto permeable que permita el paso del agua lluvia acumulada o empozado en la capa rodadura, y el manejo de esta misma hacia un colchón drenante evitando cunetas colmatadas e hidroplaneo.

2. OBJETIVOS

2.1 GENERAL

Adoptar un diseño de mezcla de concreto permeable teniendo en cuenta las investigaciones realizadas a nivel nacional, y aplicándola en un estudio de caso y, proponer una alternativa de diseño de pavimento.

2.2 ESPECÍFICOS

• Recopilar información de las metodologías de diseño de mezclas y/o construcción de concretos permeables.

9

• Calcular el caudal máximo a evacuar producto de la escorrentía superficial proveniente del agua pluvial en el tramo de la zona de estudio, utilizando información secundaria.

• Realizar un diseño de mezcla de Concreto Permeable para ser utilizado como parte en la capa de rodadura del pavimento.

• Calcular el espesor de la capa de rodadura del pavimento por el método de la Asociación del Cemento Portland –PCA-84, con los datos calculados para la zona de estudio.

3. JUSTIFICACION

En nuestro país, se realizan investigaciones a nivel de pre y postgrados para lograr la inclusión de un concreto permeable como parte de la estructural vial y brindar una alternativa de solución a los problemas que conlleva a poder evacuar las aguas pluviales y el deterioro del pavimento. Los pavimentos permeables pueden convertirse en una solución, brindando que el agua se filtre por la capa de rodadura sin causar hidroplaneo y así dar seguridad a los usuarios de la vía. Ya que con el MR de diseño al que debemos llegar nos permita una resistencia que cumpla con los requisitos exigidos para el espesor de la capa de rodadura, que debemos emplear y a su vez permitir una permeabilidad que nos conlleve a recoger las aguas lluvias y desaguar por medio de drenes en un mínimo tiempo. Tomar los conocimientos de lo ya investigado con el fin de aunar esfuerzos y llegar así una solución viable para tener alternativas nuevas con respecto al diseño de pavimentos rígidos

4. MARCO DE REFERENCIA

Para el desarrollo de este proyecto tomamos de referencias diferentes tesis realizadas en el Salvador, México y en las ciudades de Colombia como Bogotá, Cartagena y Cali, los cuales nos sirven de guía y de información secundaria, para llevar a cabo la aplicación de este estudio académico.

10

4.1 ESTADO DEL ARTE

4.1.1 Historia

El concreto permeable nació hace varios años, y se destacaba por ser un material permeable, pero con una deficiencia en la resistencia, ya que era poco durable y sumamente degradable. Posteriormente, gracias a la iniciativa de un grupo de investigadores mexicanos, quienes mejoraron las deficiencias del material, acuñaron el nombre oficial de "Concreto Permeable" y después registraron bajo la denominación de "Ecocreto". Los primeros pavimentos llegaron a América Latina a comienzos de la década de los 20; 55 años después del primer uso y 10 años después del inicio como alternativa estructural. La tecnología llegó en un estado intermedio Incipiente para lo que tenemos hoy en día, con avances si se compara con los primeros pavimentos. A su llegada a América Latina ya se contaba con equipos de producción de hormigón como: Pavimentadoras y Técnicas de acabado superficial. Después de 147 años, se ha convertido en un pavimento durable, confortable, rentable y amigable. Los primeros métodos de diseño se dieron con las ecuaciones de diseño en 1920. Los métodos más utilizados son el de la Asociación del cemento Portland –PCA-84 y el AASHTO 93. Se ha utilizado el MEPDG para diseños y análisis de desempeño de pavimentos. Muchas entidades no especifican un método de diseño, por lo que la selección del método se ha convertido en una variable más de diseño. Actualmente el concreto permeable se encuentra dentro del espectro de los materiales ecológicos, ya que permite la filtración del agua al subsuelo logrando así la restauración de los mantos acuíferos. El material es sumamente durable, no degradable y muy resistente manteniendo sus características de permeabilidad. Puede aplicarse en calles residenciales y peatonales, áreas de estacionamiento e invernaderos. Actualmente existen en el mercado productos de BASF, SIKA Y ECOCRETO.

4.1.2 Historia en otros países

• Universidad Nacional Autónoma de México ESTUDIO EXPERIMENTAL DE CONCRETOS PERMEABLES CON AGREGADOS ANDESÍTICOS, ING. Daniel Pérez Ramos, año 2009.

https://es.wikipedia.org/wiki/Manto_acu%C3%ADfero

11

Se concluyó que Los resultados de los estudios realizados a las mezclas de concreto permeables diseñadas con 15% y 20% de vacíos elaboradas con agregados andesíticos, permiten concluir que si cumplen con las propiedades mecánicas y de permeabilidad adecuadas para su utilización en pavimentos con tránsito ligero u otras aplicaciones. La mezcla de concreto permeable más resistente se obtuvo utilizando una razón a/c de 0.35, utilizando agregado de 3/4", una dosis de cemento de 350 kg/m3, adicionando un 10% de arena y un porcentaje de vacíos de 15%. Esta dosificación permite obtener resistencias compresión en promedio cercanas a 215 kg/cm2 y resistencias a flexión en promedio cercanas a 46 kg/cm2. Aunque las mezclas de concreto permeable con agregado de 3/8” presentan menores resistencias, estas resultan con una textura más estética que la obtenida con agregado de 3/4" debido al tamaño de agregado.

• Universidad de el Salvador DISEÑO, PROCESO CONSTRUCTIVO Y EVALUACIÓN POST CONSTRUCCIÓN DE UN PAVIMENTO RÍGIDO DE CONCRETO PERMEABLE, MARLON EBIEZER VIGIL SÁNCHEZ, año 2012. Los objetivos de este estudio es un diseño de concreto permeable evaluando el proceso constructivo, el transporte, colocación y control de calidad del mismo. Al concluir este estudio el diseño de mezclas obtenido en laboratorio reúne las características indispensables y primordiales para un concreto permeable, donde las propiedades mecánicas e hidráulicas son las siguientes: permeabilidad de 15.92 mm/s, porcentaje de vacíos del 21.97%, resistencia a la flexión de 24 kg/cm2, módulo de elasticidad estático de 2.2 x105 kg/cm2, desgaste por abrasión e impacto (sin esferas) en la máquina de los ángeles de un 30%. Los parámetros básicos para el buen funcionamiento de un pavimento de concreto Permeable son: Las características hidráulicas y de capacidad de soporte del suelo sobre la que se asentará la estructura, las características topográficas del sitio (pendientes longitudinales y transversales), el tráfico que circulará sobre él, o Las características de la mezcla de concreto permeable que se va a utilizar (Permeabilidad, Módulo de Ruptura).

4.1.3 Historia en Colombia En nuestro país se han venido desarrollando investigaciones acerca de la aplicación del concreto permeable o poroso como parte de la estructura de pavimento rígido, por medio de ensayos de laboratorios, caracterización de granulares, relación agua-cemento a/c, aditivos y fibra.

12

Uno de estos grupos de investigación colombianos que se ha dedicado a estos estudios de las propiedades del concreto poroso o permeable es CECATA de la universidad pontifica javeriana, con las siguientes tesis:

• Universidad Javeriana- Bogotá TESIS “PAVIMENTOS PERMEABLES COMO ALTERNATIVA DE DRENAJE URBANO”, Mario Leandro Castro Espinosa año 2011, La razón de ser de esta monografía, es encontrar y unificar métodos actuales de diseño que se adapten a las características propias de nuestro país, pero también, impulsar la investigación e implementación de este sistema, con el fin de contrarrestar los problemas en la calidad de vida y salud pública que los desbordamientos de ríos y las inundaciones traen a la población colombiana DISEÑO HIDRÁULICO DE LOSAS EN PAVIMENTO POROSO RÍGIDO COMO ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS AL DRENAJE PLUVIAL DE BOGOTÁ”, Ángela María Polanco Andrade, Ángela María Sánchez Vega, año 2012, Se realizan diferentes métodos de estudios hidráulicos e hidrológicos de una zona específica, y así poder evitar las inundaciones. PAVIMENTOS POROSOS UTILIZADOS COMO SISTEMAS ALTERNATIVOS AL DRENAJE URBANO, Alejandra Trujillo López Y Diana Paola Quiroz Lasprilla El presente documento contiene diez capítulos en los cuales se busca recopilar información acerca de los pavimentos porosos para el diseño, construcción y mantenimiento, teniendo en cuenta si se pueden aplicar para una zona de estudio en Bogotá

• Universidad Javeriana- Cartagena DISEÑO DE UN CAMPO DE PRUEBA PILOTO DE PAVIMENTOS PERMEABLES EN LA CIUDAD DE CARTAGENA, Brian Hernández Díaz, Omar Martínez Llorente, año 2014. El objetivo principal de este trabajo fue diseñar un campo de prueba de pavimentos permeables con el fin de identificar beneficios en el manejo de aguas lluvias en la ciudad de Cartagena. Se realizó un estudio del material bibliográfico recolectado haciendo adaptaciones al medio, se hicieron estudios en campo, ensayos de

13

laboratorio y se reunió información sobre estudios similares realizados en Chile, España, Inglaterra y Estados Unidos, entre otros. Se estudió la disponibilidad de materiales necesarios para el diseño disponibles en Colombia con el fin de diseñar un campo de prueba construible y económico. “ESTUDIO COMPARATIVO DE MEZCLAS DE CONCRETO POROSO USANDO MATERIALES DISPONIBLES EN CARTAGENA DE INDIAS PARA USO DE PAVIMENTOS EN PARQUEADEROS”, José Antonio Laguna Alemán y Orlando Javier Piedrahita Gonzalez, año 2017. En este estudio el objetivo es hacer diferentes mezclas para un concreto poroso analizando tipo de mezclas con diferentes materiales y así poder escoger el más óptimo. Este trabajo se investigó sobre los materiales y el comportamiento de los pavimentos porosos ante las condiciones climáticas de Cartagena, realizando la comparación de diferentes alternativas de solución basada en diseños experimentales de la estructura de concreto poroso utilizada en pavimentos y teniendo en cuenta que las investigaciones sobre el tema a nivel local son casi nulas, con el objetivo de evaluar técnica y económicamente los diferentes tipos de mezclas de concreto hidráulico poroso, utilizando materiales disponibles en la ciudad de Cartagena de Indias para que puedan ser usadas en zonas de estacionamiento

• Universidad Javeriana- Cali DISEÑO Y APLICACIÓN DE CONCRETO POROSO PARA PAVIMENTOS, LUIS FELIPE CASTAÑEDA Y YALIL FELIPE MOUJIR, AÑO 2014. Establecer alternativa y tecnología para ser utilizada como estructura de pavimento, y como objetivo general plantea la inclusión o no de agregado finos en la mezcla. Como conclusión después del estudio por medio de los ensayos de laboratorio, entre dos tipos de mezclas con y sin finos se recomienda la mezcla de concreto poroso Tipo I, la cual contribuye a la disminución de la escorrentía superficial, utilizando como complemento sistema de drenaje, el cual permite disponer adecuadamente el agua, sin afectar las propiedades mecánicas del concreto y puede ser utilizada con mayor probabilidad como capa de rodadura para trafico liviano o ligero

4.2 ESTUDIO DEL CASO Este proyecto de diseño de mezcla de concreto permeable se aplicará en una zona seleccionada en la localidad de Rafael Uribe Uribe en la transversal 11ª bis sur con diagonal 49 b bis sur y diagonal 49 d sur, y mediante la implementación de información secundaria tanto para el estudio hidrológico, estructural y de la mezcla.

14

Se toma esta vía como estudio porque se encuentra sin pavimento y sin obras de drenaje, con el fin de identificar los beneficios del diseño generado en esta propuesta y que puede ser aplicada para futuros proyectos académicos Todos los ensayos y trabajos de laboratorio requeridos para la mezcla de la investigación se adelantaron en los laboratorios de TECNISUELOS Pavimentos y Concretos.

4.3. MARCO LEGAL O NORMATIVO

Los ensayos requeridos en la investigación se realizaron de acuerdo a la Normativa Colombiana del Instituto Nacional de Vías INVIAS. CONCRETO

• Cemento: Se utilizará cemento de uso general: Portland Tipó I (norma ASTM C-150), tipo IS o IP (norma ASTM C-595), tipo GU (norma ASTM C-1157).

• Agua: Se utilizará agua común cumpliendo los requisitos establecidos en el numeral 630.2.3 del Artículo 630.

• Agregado Grueso: Debe cumplir lo establecido en la tabla 500-3 Y 500-4 del Capítulo 5 - Articulo 500 del Invias 2.013.

Tabla 1: Tabla 500-3 Granulometría para el agregado grueso para pavimentos de concreto hidráulico (INVIAS-2013)

15

Tabla 2: Tabla 500-4 Requisitos del agregado grueso para pavimento de concreto hidráulico (INVIAS-2013)

La tubería a instalar debe estar bajo la Norma Técnica Colombiana NTC 3722-3. (Sistema de tuberías plásticas para usos sin presión en drenajes y alcantarillados enterrados o bajo tierra). Para todo tipo de vía se debe considerar una pendiente longitudinal y transversal según el sentido y la velocidad del flujo; tomando como recomendación el manual de diseño geométrico del INVIAS este recomienda que la pendiente longitudinal debe estar entre 0.3% al 0.5% y la pendiente transversal depende del tipo de superficie de rodadura como lo muestra la tabla N° 5.

16

Tabla 3: Pendiente transversal recomendada; Fuente: Manual de Drenaje 2011

4.4 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL

Agregados: Son materiales granulares sólidos inertes que se emplean en los firmes de las carreteras con o sin adición de elementos activos y con granulometrías adecuadas; se utilizan para la fabricación de productos artificiales resistentes, mediante su mezcla con materiales aglomerantes de activación hidráulica (cementos, cales, etc.) o con ligante asfálticos. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015). Agregado Grueso: Deberá proceder de la trituración y clasificación de roca y/o grava; sus fragmentos deberán ser limpios, resistentes y durables, sin exceso de partículas planas, alargadas, blandas o desintegrables. Estará exento de polvo, tierra terrones de arcilla u otras sustancias objetables que puedan impedir la adhesión completa del asfalto. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015) Pavimentos permeables: Los pavimentos permeables nacen como una forma alternativa de mitigación de la escorrentía superficial y los caudales pico (generadores de inundaciones), en las zonas urbanizadas en las cuales la cuenca ha perdido su permeabilidad. El objetivo de estos sistemas es generar zonas donde el agua se infiltre o se almacene amortiguando la cantidad de agua lluvia precipitada y aumentando los tiempos de concentración de la misma. Se recomienda su uso en zonas de baja pendiente, con poco tráfico tales como estacionamientos, vías con tráfico ligero u ocasional, y andenes, entre otros, en los que su nivel freático se encuentre muy por debajo del fondo de la zona de almacenamiento para que este no interfiera ni disminuya el volumen de acopio (Legret et al., 1999; EPA, 1999).

Granulometría: Este ensayo tiene por objeto determinar la granulometría de los áridos de hasta 90 mm mediante su división y separación con una serie de tamices en fracciones granulométricas de tamaño decreciente. La norma se refiere a la determinación cuantitativa de la distribución de los tamaños de las partículas mayores de 75 μm, retenidas en el tamiz No. 200, se determina por tamizado, mientras que la distribución de los tamaños de partículas menores de

17

75 μm, se determina por un proceso de sedimentación empleando un hidrómetro. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015).

5. TIPO INVESTIGACION

Esta investigación es de tipo mixta, como primer punto se desarrollará la etapa cualitativa donde se va a recopilar y analizar información como tesis, manuales y revistas, y aplicación de información secundaria para el cálculo del caudal máximo y diseño de la losa de rodadura del pavimento por el método de la Asociación del Cemento Portland –PCA-84, en la vía a estudiar. Como segunda etapa se utilizó la investigación cuantitativa, donde realizan ensayos de laboratorios y pruebas para determinar la mezcla permeable y la cantidad de fibra TUF - STRAND SF y aditivos EUCOESTABILIZADOR 1000, PLASTOL 7000 y EUCON ABS, que se debe suministrar al diseño, para obtener así, una mezcla permeable adecuada. 5.1. MATERIAL BIBLIOGRÁFICO Se recopilo información de revistas, normas colombianas, manuales, libros, tesis y publicaciones en las páginas web. 5.2. INFORMACIÓN LOCAL La vía escogida para este proyecto no cuenta con estudios de suelos, por tal motivo acudimos a utilizar información secundaria suministrada por la alcaldía de Rafael Uribe Uribe del convenio interadministrativo 125 de 2014 “Contratar la elaboración de diagnóstico y/o modelación y/o estudios y diseños de los segmentos viales y/o de espacio público para construcción y/o rehabilitación y/o mantenimiento”. Para la información hidrológica aplicamos registro histórico de precipitaciones totales mensuales de la estación de santa lucia operada por la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, latitud 04°35ʼ, longitud 74°08 ʼ y elevación de 2.630 m.s.n.m, y la cual está cerca de la localidad de estudio.

18

6. APLICABILIDAD

Se hará un diseño de pavimento permeable como ejercicio académico en una zona seleccionada en la localidad de Rafael Uribe Uribe, en la transversal 11ª bis sur con diagonal 49 b bis sur y diagonal 49 d sur, la cual no cuenta con obras de drenaje y el estado del pavimento es malo, debido a que hay empozamiento en la vía producto de las lluvias y no tiene para donde evacuar. El diseño hidráulico aplicado para esta zona de estudio se basará en información secundaria con las características hidrológicas de la localidad.

6.1 SITIO DE DISEÑO:

Esta investigación de mezcla de concreto permeable, se hizo en el barrio la localidad de Rafael Uribe Uribe en la transversal 11ª bis sur con diagonal 49 b bis sur y diagonal 49 d sur.

IMAGEN 1. Ubicación de estudio, transversal 11ª bis sur con diagonal 49 b bis sur y diagonal 49 d sur localidad de Rafael

Uribe Uribe

19

IMAGEN 2. Zona de estudio.

6.2 CARACTERÍSTICAS DEL SITIO:

Para este estudio escogimos una zona de la localidad de Rafael Uribe Uribe usando información secundaria suministrada por la alcaldía de la localidad. 6.2.1 Tipo de suelo: Para este estudio escogimos una zona de la localidad de Rafael Uribe Uribe usando información secundaria suministrada por la alcaldía de la localidad el cual se tomó del convenio 125-2014 convenio interadministrativo 125 de 2014 “Contratar la elaboración de diagnóstico y/o modelación y/o estudios y diseños de los segmentos viales y/o de espacio público para construcción y/o rehabilitación y/o mantenimiento”, donde hacen una exploración y se encuentra los siguiente: La subrasante del corredor corresponde a un suelo clasificado, según la USCS a una arcilla limosa CM color habano con betas moradas, tipo arcilla limosa, durante la exploración realizada no se observó la presencia del nivel freático en ninguno de los apiques por lo cual se puede considerar que la afectación por variación del contenido de agua no se presentará o será de baja relevancia en los corredores evaluados, donde tienen como resultado de la exploración un Valor de CBR del 1.75% promedio entre los apiques 1 y 2 del estudio del suelo a una profundidad de 1m.

6.2.2 Diseño hidráulico

El diseño hidráulico se basará en las características hidrológicas de la zona con la información secundaria del registro histórico de precipitaciones totales mensuales

20

de la estación de santa lucia operada por la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, latitud N 04°35ʼN, longitud W74°08 ʼ y elevación de 2.630 m.s.n.m, y la cual está cerca de la localidad de estudio. Para este cálculo de diseño se usa información secundaria tomada de la “Propuesta de cuatro alternativas de diseño de estructura para pavimento flexible- contrato Interadministrativo No 031 de 2011” debido a que tenemos la curvas IDF de la zona en el informe “Estudio para el análisis y caracterización de tormentas en la sabana de Bogotá” realizado por la firma consultora IRH para la E.A.A.B. – E.S.P (1.998), y actualizada por Ingetec (2.002).

• A continuación, se evalúa el drenaje superficial La zona de estudio no tiene agua permanente por este motivo lo evaluamos como escorrentía superficial.

• Tiempo de concentración de la lluvia Se calcula la concentración empleando la fórmula Kirpich:

Tc= 0,06628*Lᶺ⁰⁷⁷

Sᶺ⁰³⁸⁵

L= Longitud (km)= 0.166 S= Pendiente del terreno 2% (información suministrada por la localidad de Rafael Uribe (convenio 125-2014) Tc= 0.074h

• Precipitación La zona de aplicación se encuentra ubicada en la localidad de Rafael Uribe Uribe en la , transversal 11ª bis sur con diagonal 49 b bis sur y diagonal 49 d sur, el sector de estudio basado en las características hidrológicas de la zona y del registro histórico de precipitaciones totales mensuales de la estación de santa lucia operada por la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, latitud 04°35, longitud, 74°08ʼ y elevación de 2630 m.s.n.m., tomando los datos de la “ Propuesta de cuatro alternativas de diseño de estructura para pavimento flexible- contrato Interadministrativo No 031 de 2011” periodo más crítico para aplicar en el estudio Precipitación critica 198 mm Duración de 9.75 días

21

Periodo de retorno de 32 años.

• Determinación del tiempo de concentración de la lluvia Calculamos el caudal de escorrentía por las laderas para determinar el tiempo de concentración, asumiendo que el caudal pico se debe a una precipitación mantenida durante un tiempo igual al tiempo de concentración. En este caso se utilizará la formula Kirpich:

T = 0.06628 * L ⁰ ⁷⁷

S⁰²⁸³ L= Longitud (km) S= Pendiente del terreno (2% m/m, tomada del convenio 125 de 2014) Calculo

T = 0.06628 * (0.166Km) ⁰ ⁷⁷

S⁰²⁸³

T= 0.050h

• Intensidad máxima Para el cálculo de la intensidad máxima utilizamos como base las curvas IDF de la “Propuesta de cuatro alternativas de diseño de estructura para pavimento flexible- contrato Interadministrativo No 031 de 2011”, estimando una duración del tiempo de concentración de 10 min y aplicada a nuestra zona de estudio. Se procedió a utilizar la ecuación propuesta por Velásquez Almanza y Martínez, 1995.

I = 619,97 * T ᶺ⁰¹⁸

22

(tc+10)ᶺ⁰⁵⁶¹

Donde: T: Es el periodo de retorno en años. tc : Es el tiempo de concentración en minutos.

I = 619,97 * 32años ᶺ⁰¹⁸

(10min+10)ᶺ⁰⁵⁶¹

Y para el tiempo de concentración como utilizamos la formula empírica Kirpich para estimar el tiempo de concentración, nos dice que son válidas los rangos mayores a 10-15 min, si los valores obtenidos son menores al umbral mínimo (10-15 min) se recomienda utilizar como tiempo de concentración el valor umbral. (Propuesta de cuatro alternativas de diseño de estructura para pavimento flexible- contrato Interadministrativo No 031 de 2011)

I=215 mm/h

• Coeficiente de Escorrentía El método racional parte de la definición del coeficiente de escorrentía C, valor adimensional, el cual se puede definir como la relación entre el volumen de escorrentía superficial, VE, y el volumen de precipitación total, Vp, ambo expresados en m3, Para determinar el valor del coeficiente de escorrentía en este estudio lo tomamos de la siguiente tabla:

23

Tabla 4: Valores del coeficiente de escorrentía en áreas urbanas (INVIAS-2011)

Para este estudio se asumirá el coeficiente de escorrentía de 0.70, según el manual de drenaje para carreteras 2011.

• Área El estudio se va aplicar en una vía sin pavimento que recibe las aguas lluvias y superficiales de las diagonales 49 b bis sur y diagonal 49 d sur Aportante = (5.5m*86m) + (6m*86m) = 989 m²

Apropia = 166 m* 6m = 996 m²

El área aportante y el área propia del pavimento, obtenida mediante las medidas tomadas en campo es la siguiente:

24

Ady= 1.985 m2 0,1985 ha

• Caudal máximo por escorrentía Para estimar los caudales máximos se utilizó el método racional para cuencas con superficies inferiores a 1. 0 km².

Q = C*I*A 0.36

Q = 0.70* 215mm/h*0. 1985 ha

0.36

Q = 82,98 l/s 0,08298 m3/s

• Obra de Subdrenaje Para nuestro estudio y contribuir específicamente en la evacuación del agua que se infiltra en el pavimento, se llaman drenes laterales de base o drenes colectores longitudinales (ver Figura 5.2). (Manual de Drenaje para carreteras 2011).

IMAGEN 3. Esquema de dren colector longitudinal

25

• A continuación, calculamos tubería con el diámetro adecuado Para nuestro estudio tenemos caudal máximo de escorrentía de Q: 82.98 L/Seg, para un periodo T (0.050 horas). Se utilizará un sistema de drenaje con Geodren lateral con tubo.

IMAGEN 4.Diagrama de Geodren con tubo.

Para este cálculo estimaremos el cálculo del caudal total de diseño el cual será la suma del caudal de escorrentía y el caudal de infiltración.

• Calculo de Caudal de infiltración y Caudal total de diseño. Q infiltración= IR*B*L*FI*FR Donde: IR: 0.0000597 M3/Seg L= 166 M (Longitud) Fi= 0.67 (Tabla 1) FR=1/4 (Tabla 2) B=3M (Semibanca de la vía)

Tabla 5. Valores recomendados para Fi

26

Tabla 6: Valores recomendados para FR

Q Infiltración= 0,498 L/Seg Q Total: 82,98 L/Seg + 0.498 L/Seg Q Total= 83.47L/Seg

• Calculo Diámetro de la tubería a utilizar como medio de infiltración.

Longitud de la vía: 166m Se calcula el Qml (Caudal a evacuar por metro lineal) y el Qm2 (Caudal que soporta la tubería). Qml= QTotal / L Qmil= 0.502 cm3/seg/m Qm2= Qtotal /A Qm2= 0.8380 cm3/seg/m2 El caudal que soporta la tubería debe ser mayor que el caudal a evacuar por metro lineal. Correlacionando los valores de Qml y Qm2 utilizando la gráfica 1; nos da una tubería entre 65mm y 100mm de diámetro, para nuestro estudio escogemos el diámetro más alto para que el paso del Q de infiltración no sea a tubo lleno. Utilizamos la gráfica 2 para verificar el valor obtenido del diámetro de la tubería; utilizando la pendiente de 2% el Qml nos da como resultado un diámetro de tubería de 100mm.

27

Gráfico 1. Capacidad de captación por metro lineal de tuberia circular

Gráfica 2. Nomograma para el cálculo del diámetro de tubería a usar

• Estimación del Geotextil a utilizar.

Con el caudal de diseño de QTotal= 83.47 L/Seg QTotal= 5008 L/min Qml= 50.28 cm3/min/m Utilizamos la tabla 2.2 del libro “Deslizamientos: técnicas de remediación” capítulo 2 (Obras de drenaje y subdrenaje - Jaime Suarez); con el valor de Qml lo relacionamos en la tabla y observamos que le Geotextil que más se adapta a nuestro estudio es el GEOTEXTIL NO TEJIDO-CON RESINA.

28

Tabla 7. Rango de algunas propiedades representativas de Geotextiles utilizados para filtros

Lo relacionamos con los Geotextiles presentes en el mercado como los son los producidos por PAVCO.

29

Tabla 8. Especificaciones técnicas Geotextil No tejido PAVCO

En resumen, obtenemos un Geotextil NT2500 O NT3000, con un diámetro de tubería de 4” instalado a 1m de profundidad.

30

7. ENSAYOS DE LABORATORIOS

Se realiza la caracterización del material granular grueso, en laboratorio TECNISUELOS, un laboratorio particular, bajo las normas técnica colombiana (NTC). La grava empleada para esta mezcla proviene de Agregados cantarrana en el municipio de Usme, al cual se le realizaron los siguientes ensayos:

• GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCIÓN DE LOS AGREGADOS GRUESOS norma ASTM C127 El presente ensayo se realizó de acuerdo al EM 2000, MTC E 206 – 2000; PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DE LOS AGREGADOS GRUESOS, el cual está basado en la norma ASTM C127. Equipo utilizado - Horno 105 +/- 5 ºC - Recipientes - Balanza - Probeta graduada

IMAGEN 5. Ensayo Peso específico de la grava

Tabla 9. Gravedad Específica y Absorción del Agregado grueso INV E-223-13

A: Peso al aire de la muestra seca (g)

B: Peso muestra saturada con superficie seca (g)

C: Peso sumergido en agua de la muestra saturada (g)

T: Temperatura de ensayo °C

A/(B-C): Peso específico aparente gr/cm3

B/(B-C): Peso específico aparente *S.S.S

A/(A-C) Peso específico nominal gr/cm3

((B-A)/(A))*100: Absorción (%)

GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCION DEL AGREGADO GRUESO

2,604

2,688

1313,0

1288,0

809,0

2,603

25,0

1,9421,943

2,687 2,689

1,941

PROMEDIO

2,554 2,556 2,555

25,0

808,0

1

1287,0

1312,0

2,605

Muestra No. / Ensayo No 2

31

• PESO UNITARIO Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS Este ensayo nos permite conocer el peso unitario del agregado en su condición compactada o suelta y calcular los huecos entre las partículas en una masa de agregado grueso, el tamaño del agregado tiene que estar por debajo de 5 pulgadas (125mm). Se realizó de acuerdo al EM 2000, MTC E 203 – 2000; PESO UNITARIO Y VACÍOS DE LOS AGREGADOS, el cual está basado en la norma ASTM C29 Equipo utilizado - Balanza - Varilla compactadora - Recipientes de volúmenes adecuados.

IMAGEN 6. Ensayo Masa Unitarias de la grava

32

Tabla 10. Peso unitario y porcentaje de vacíos de los agregados INV E 218- 2013

• ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS INVIAS E 123-13 El presente ensayo se realizó de acuerdo a la Norma INVIAS E 123-13; ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS. El análisis granulométrico tiene por objeto la determinación cuantitativa la distribución de tamaños de partículas de suelo. Esta norma describe el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 75 µm (No.200). Equipo utilizado - Balanza con aproximación a 0.1% del peso del material ensayado. - Tamices normalizados (1’’, 3/4'', 1/2'', 3/8'', Nº4, Nº8, Nº16, Nº30, Nº50, Nº100, Nº200, base y tapa) - Horno a 105 +/- 5ºC

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036

5752 5718 5748 5250 5237 5317 6117 6174 6203 5638 5641 5668

4716 4682 4712 4214 4201 4281 5081 5138 5167 4602 4605 4632

2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960

1,593 1,582 1,592 1,424 1,419 1,446 1,717 1,736 1,746 1,555 1,556 1,565

Peso Unitario

Promedio (g/cm3)1,589 1,430 1,733 1,558

AGREGADO

Volumen molde

(cm3)

Peso Material (g)

GRUESO FINO

Peso molde (g)

Peso

molde+material

(g)

FINO

Muestra No. /

Ensayo No

Peso Unitario

(g/cm3)

PESO UNITARIO SUELTO APISONADO

MASA UNITARIA Y LOS VACÍOS ENTRE PARTÍCULAS DE AGREGADO (Pesos unitarios sueltos y apisonados)

GRUESO

33

IMAGEN 7. Tamizaje para Granulometría INV E-123-13

MALLA

GRANULOMETRÍA

PESO INICIAL:(g) 5047

PESO FINAL :(g) 4972,9

Pulg. mm PBR % RET % PAS

1" 25,400 0,0 0,0 100,00

3/4" 19,050 0,0 0,0 100,00

1/2" 12,700 0,0 0,0 100,00

3/8" 9,525 1899,6 37,6 62,36

No. 4 4,760 2149,8 42,6 19,77

No. 8 2,380 878,6 17,41 2,36

No. 16 1,190 48,9 1,0 1,39

No. 30 0,590 10,0 0,2 1,19

No. 50 0,297 2,0 0,0 1,15

No. 100 0,149 2,0 0,0 1,11

No. 200 0,075 2,0 0,0 1,07

FD+PPL 54,1 1,1

Tabla 11. Granulometría INV E-123-13

• ABRASIÓN LOS ÁNGELES (L.A.) AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5 MM (1 ½") INVIAS INV- E 218-219/2013 Ensayo que permite determinar la resistencia que presenta el agregado grueso frente al desgaste abrasivo empleando por la Máquina de los Ángeles. Se realizó de acuerdo al EM 2000, MTC E 207 – 2000; ABRASION LOS ANGELES (L.A.) AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5mm (½"), el cual está basado en la norma Equipo utilizado - Horno 105 +/- 5 ºC - Tamices 3/4”, 1/2”, 3/8” y Nº12 - Bandejas

Desgaste despues de 48hr, 500

revoluciones37,5%

DETERMINACIÓN RESULTADO

34

8. DISEÑO DE LA MEZCLA En nuestro estudio se incluye en la mezcla agregados finos porque es la conclusión que tomamos del estudio realizado por el grupo de CECATA publicado en la revista Ingeniería de Construcción volumen 17 No 2 “EFECTO DE LAS FIBRAS PLASTICAS EN LA FLEXION DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTO DRENANTE”. Los aditivos utilizados para esta investigación son: PLASTOL PRECAST HS, EUCO ESTABILIZADOR y EUCON ABS de TOXEMENT (Ficha técnica en el anexo No 5 ) Para determinar la cantidad que se utilizó en la mezcla inicial se calculó a modo de ejemplo una muestra inicial con la dosificación para un concreto de 4000 psi sin agregado fino, la cual se describe a continuación, y tomando información de estudios anteriores. Se utiliza una dosificación por volumen suelto, así: Materiales: Cantidad de cada uno de los materiales por m3 de concreto: Cemento (kg): 2100/ (1+2) = 420 No de sacos de cemento de 50 kg: 2100/ (50(1+2) =8,4 Agregado grueso (m3 de material) = 0,04*2*8,4= 0,67 Relación a/c Para que un pavimento rígido se comporte como un pavimento permeable debe contar con una relación a/c de 0.30 a 0.35 según los estudios realizados en la investigación publicado en la REVISTA DE INGENIERÍA DE CONSTRUCCIONES VOLUMEN 17 NO 2 (Efectos de las Fibras Plásticas en la Flexión de Estructuras de Pavimento Drenante- del Grupo Cecata de la Universidad Pontifica Javeriana).

Para este estudio utilizamos la relación a/c por un valor de 0.30.

35

Después de iterar mezclas (ver anexo No 2), con diferentes porcentajes de aditivos y fibra llegamos a la mezcla óptima que se presenta a continuación para 1m3.

DISEÑO DE LA MEZCLA PERMEABLE

PRODUCTO CANTIDAD (Kg)

CEMENTO 580.0

GRAVA 1273,5

RELACIÓN A/C 0,30

PLASTOL PRECAST HS 0,56

EUCO ESTABILIZADOR 0,56

EUCON ABS 1,13

FIBRA TUF - STRAND SF 1,43

Tabla 12. Peso por 1 m3 de mezcla

IMAGEN 8. Diseño de mezcla

36

9. DISEÑO DE PAVIMENTOS

A manera de ejemplo para esta investigación se utilizó para el diseño de pavimento

la Metodología PCA Diseño De Pavimento Rígido, Metodología Portland Cement

Association, el cálculo se describe a continuación:

Para este estudio se propone una losa de concreto reforzado permeable, apoyada sobre una capa de base granular. A continuación, se describen los parámetros adoptados para el diseño de la estructura del pavimento 9.1 PARÁMETROS DE DISEÑO 9.1.1 Mejoramiento de la subrasante En el Manual de diseño de Pavimentos de concreto para vías con bajos, medios y altos volúmenes de tránsito (INVIAS), recomienda que para subrasante con CBR menores de 2, en la mayoría de casos y cuando el diseñador lo considere conveniente, se requiere tratamientos especiales como la sustitución de los materiales inadecuados, o la modificación de sus características. Como es necesario en nuestro caso de zona de estudio, se hace un mejoramiento con rajón, el cual tomamos como valor de espesor de 0.30 m, tomado del convenio 125 de 2014. Para efectos del cálculo del módulo resiliente del conjunto, se aplica la teoría de Ivanov.

37

Datos: Para los casos en los cuales quede material remanente, se considera que éste actúa

com𝑜 𝐸𝑒𝑞 = Módulo elástico equivalente del sistema, Kg/Cm2

𝐸𝑠𝑏𝑟 = Módulo elástico de la sub-rasante, Kg/Cm2

𝑒𝑚𝑒𝑗 = Espesor de la capa de mejoramiento, Cm

𝑎 = Radio del área de carga = 12,5 Cms.

𝑛 = Parámetro adimensional determinado con la expresión, 𝑛 = √𝐸𝑚𝑒𝑗

𝐸𝑠𝑏𝑟

2.5

El módulo elástico ha sido determinado mediante la siguiente correlación:

𝐸𝑖 (𝐾𝑔/𝐶𝑚2) = 130𝐶𝐵𝑅0,714

o mejoramiento y se determina considerando como hipótesis que dicho material

tendrá un CBR como mínimo del 10% .

CBR = 5,89 %

9.1.2 Factor de Seguridad de Carga y Repeticiones

El factor de seguridad se aplica al valor mayor del rango de carga considerado de

acuerdo con los siguientes criterios:

Para vías de múltiples carriles, tránsito ininterrumpido y elevados volúmenes de

tránsito, FSC=1.20

Para carreteras y vías arterias con moderado volumen de tránsito pesado,

FSC=1.10

Para caminos, calles residenciales y otros con escaso volumen de tránsito pesado,

FSC=1.00

Se escoge evaluar con FSC= 1.0 Para carreteras y vías arterias con moderado

volumen de tránsito pesado, el cual es el objetivo de esta investigación para una

losa con un MR utilizado para concreto rígido.

9.1.3 Espectro de Carga

De acuerdo con la información entregada por el Fondo de Desarrollo Local de Rafael

Uribe Uribe y por segmentos viales netamente locales, se ha determinado utilizar

38

un valor del número de Ejes Simples Equivalentes igual a 500.000 ejes de 8.2

toneladas.

9.1.4 Módulo de Reacción del Soporte (K) Subrasante y Base granular

El módulo de elasticidad se correlacionó con el CBR mediante la siguiente expresión:

𝐸𝑖 =130 ∗ CBR0.714

10.20

Dónde:

Ei : Módulo de la i-ésima capa considerada, en MPa/m

Para el CBR de diseño de la subrasante se obtiene un módulo de elasticidad de

45.20 MPa/m

El módulo de reacción k se estima con el siguiente modelo el cual hace parte del

nomograma de la AASHTO.

𝑘 = 22.168 ∗ 𝑙𝑛(𝐶𝐵𝑅) + 3.5018

Dónde:

K : Resistencia de la subrasante, en MPa/m

El Módulo de Reacción k de la subrasante corresponde a 42,81 MPa/m. 157.71

psi/in

9.1.5 Módulo de Reacción del Conjunto Subrasante – Base Granular

Se considerará como material de apoyo del concreto hidráulico, la inclusión de base

granular BG-27 (Especificación INVIAS 2013). La siguiente tabla muestra el

incremento del módulo de reacción como consecuencia de la instalación de una

base granular.

39

Valor de K para

Subrasante

Valor de K para la BASE GRANULAR

100mm 150mm 225mm 300mm

MPa/

m

Lb/pulg3

MPa/

m

Lb/pulg3

MPa/

m

Lb/pulg3

MPa/

m

Lb/pulg3

MPa/

m

Lb/pulg3 20 73 23 85 26 96 32 117 38 140

40 147 45 165 49 180 57 210 66 245

60 220 64 235 66 245 76 280 90 330

80 295 87 320 90 330 100 370 117 430

Tabla 13: Efecto de la base granular sobre Valores del K (MPa/m); Fuente: Diseño, Construcción y Mantenimiento de

Pavimentos de Concreto, Cipriano Londoño. 2,000

Para un K de la sub-rasante de 42.81 MPa/m, empleando un espesor de 225 mm

de subbase granular, le corresponde un K del conjunto sub-rasante – base de 62.64

MPa/m= 230 PCI

9.1.6 Módulo De Rotura

Se ha considerado para este estudio de concreto permeable con módulo de rotura

MR, de acuerdo con la recomendación del INVIAS en el Manual de Diseño de

Pavimentos de Concreto, que se basa en el número de vehículos pesados que

transitarán por día. El valor experimental a llegar es 4.20 MPa concreto de 4000 psi.

9.1.7 Resistencia a la Compresión

Se estima este parámetro del concreto en función de la ecuación propuesta por la American

Concrete Institute ACI.

𝑀𝑅 = 0,392 ∗ √𝑓𝑐2 3 [MPa]

9.1.8 Módulo de elasticidad del concreto

Según del código ACI 318-08 (2008): La sección 8.5.1 del código ACI establece que

la siguiente expresión puede usarse para calcular el módulo de elasticidad de

concretos que pesen entre 90 y 155 lb/pie3

Donde:

Ec: Modulo de elasticidad del concreto lb/plg2

40

Wc: Peso del concreto en lb/pie3: 115lb/pie3

f´c: Resistencia específica a la compresión lb/plg2

9.1.9 Resistencia a Flexión

Para la resistencia del concreto a flexión, se determina por correlación con la

resistencia a la compresión tomada del libro de “Nociones sobre métodos de diseño

de estructuras de pavimentos para carretera, Carlos Hernando Higuera Sandoval “

Sc = k √ f¨c Sc = k √ f¨c ₁ (tomada del libro “NOCIONES SOBRE MÉTODOS DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS

DE PAVIMENTOS PARA CARRETERA”, Carlos Hernando Higuera Sandoval)

K= constante usualmente entre 0,7 (para cantos rodados) y 0,8 (para materiales

triturados)

F´c <0 <Resistencia a la compresión Mpa

9.1.10 Determinación del espesor del concreto

A continuación presentamos los cálculos obtenidos para emplear el software

Método de AASHTO para el diseño de pavimento (1993):

En la siguiente imagen presentamos los resultados después de incluir los datos

obtenidos para nuestro estudio de zona, y con la información obtenida de los

ensayos de laboratorio.

41

Despues de obtener el resultado de la imagen anterior , incluyendo la informacion caculada

y obtenida de nuestro estudio, siendo negativa, y sin lograr tener el espesor de la losa de

concreto, debido a que el rango del modulo de elasticidad del concreto no cumple con el

minimo exigido para este software.

Decidimos calcular el espesor del concreto con la siguiente formula:

Dónde: W = Numero de cargas Zr= Es el valor de Z (área bajo la curva de distribución) correspondiente a la curva estandarizada, para una confiabilidad R. So= Desviación estándar de todas las variables} D= espesor de la losa del pavimento en pulg ɅPSI= Perdida de Serviciabilidad prevista en el disco Pt= Serviciabilidad final Sc = Modulo de rotura J= coeficiente de transferencia de carga

42

Dando como resultado un Espesor de la losa de concreto permeable de 16 cm

43

10. ANALISIS DE RESULTADOS

De acuerdo a los puntos desarrollados y calculados para el desarrollo de esta tesis los

analizamos de la siguiente forma:

• La zona escogida para este estudio

Con base a la informacion secundaria obtenida , se escoge esta via , para poder odoptar

una mezcla como parte de la estructura de un pavimento rigido.

Esta zona pose un ancho de via necesario para aplicar nuestro el diseño, está en mal

estado debido a que no posee obras de drenaje .

• Análisis hidráulico e hidrológico

La zona de estudio no tiene agua permanente por este motivo se evaluó como escorrentía

superficial.

La precipitación se calculó con el periodo más crítico de la zona utilizando informacion

secundaria, como se menciona anteriormente, por lo cual se obtuvo como intensidad

máximo un valor de 215 mm /h.

Para el cálculo del caudal de diseño se utilizó en método racional el cual se calcula el

caudal pico (l/s), y una intensidad máxima (i), y el área aferente de tramo de estudio.

De acuerdo con el método racional, el caudal pico ocurre cuando toda el área de drenaje

está contribuyendo.

• Calculo del caudal de diseño

El caudal de diseño calculado fue de 82.98 lt/s, siendo la suma de agua la cantidad

acumulada en la zona. Posteriormente se calculó el diámetro de la tubería perforada

necesaria para evacuar el volumen del agua infiltrada de la capa de rodadura, y

transportándola así a un dren lateral de la vía.

Para nuestra zona de estudio se utilizó un caudal máximo por escorrentía de Q = 82.98 l/s

o 0,08298 m3/s, con una intensidad máxima I=215 mm/h, para un periodo de lluvia critico;

este caudal permitió el cálculo de evacuación de esta aguas.

44

Según los cálculos realizados el diámetro de los tubo de drenaje serán de 4” y la zona de

sub drenaje será recubierta por un geotextil no tejido tipo NT2500 o NT3000 el cual al

momento de sus instalación se debe garantizar el no rasgado o rompimiento del textil y

dejar como mínimo un traslapo de 0.60 m para infiltración cero.

El relleno de la zanja se hará con material drenante de piedra gruesa con diámetro mínimo

2.5 cm (1”) y como diámetro máximo 7.5 cm (3”), el cual se dejara caer por gravedad al

fondo hasta llegar a la base.

• Ensayos para el agregado grueso

Las propiedades y características de los ensayos de los agregados son uno de los aspectos

con gran importancia en el diseño de la mezcla, debido a que de ellos depende las

propiedades mecánicas y física de un concreto., el cual se analizó con los siguientes

ensayos de laboratorio establecido en la norma

- Granulometría agregado grueso

Para este ensayo se tomó como punto de partida el tamaño máximo nominal de 3/8”, los

cuales se toman de las conclusiones de tesis realizadas a mezclas de concreto permeable

o poroso, dando como resultados el tamaño más óptimo para la mezcla permeable

- Ensayo para determinar la resistencia al desgaste del agregado grueso

Con el fin de encontrar la resistencia al desgaste de los agregados grueso, se empleó la

máquina de Los Ángeles con una carga abrasiva. El procedimiento y cálculo de los

resultados del ensayo se realizaron de acuerdo a lo establecido en la NTC 98. Teniendo en

cuenta la granulometría de ambos tipos de agregado que se usaron en esta investigación

y lo establecido en la norma NTC 98, se seleccionó la gradación Tipo C, por lo cual el

tamaño de la muestra que se empleó en el ensayo fue de 5000 g, compuesto por 2500 g

de material que pasa por el tamiz 3/8” y es retenido en el tamiz ¼” y por 2500 de material

que pasa por el tamiz ¼” y se retiene en el tamiz No. 4. Dando como resultado 37,5 % de

desgaste, cumple con lo exigido en el Artículo 500-07 de INVIAS, donde se dan

especificaciones para pavimento de concreto hidráulico, se tiene como requisito para este

tipo de pavimentos, un porcentaje de desgaste de Los Ángeles máximo de 40 % (Instituto

Nacional de Vías, 2007).

- Ensayo de gravedad específica y absorción de agua del agregado grueso

45

Con el fin de determinar la densidad y la absorción de los agregados gruesos, se realizó el

ensayo de gravedad específica y absorción en estos, debido a que esta información no

proporciona cómo se comporta el agua en los agregados, el cual nos permite mejorar las

dosificaciones teniendo en cuenta que absorción posee el agregado.

El agregado grueso en estudio presentó una absorción del 1.94%.

• Ensayos para las mezclas de concreto poroso

El estudio de las propiedades físico mecánicas de las mezclas de concreto es sin duda

alguna todo el proceso para definir si un concreto puede ser utilizado o no, dependiendo de

sus características mecánicas como, manejabilidad, resistencia a la compresión, módulo

de rotura, permeabilidad, entre otros, el cual nos permite analizar su comportamiento para

las diferentes escenarios a los que puede encontrarse sometido este, permitiendo

garantizar un adecuado uso con respecto a los requerimientos que se contemplen en el

área de trabajo.

Para determinar la cantidad que se utilizó en la mezcla inicial se calculó a modo de ejemplo una muestra inicial con la dosificación para un concreto de 4000 psi sin agregado fino, y tomando información de estudios anteriores.

Despues de iterar diferentes porcentajes de aditivos y fibra para conseguir una mezcla

homogenea, se llego a la conclusion de la siguiente dosificacion por peso para un metro

cubico:



CEMENTO 580.0

GRAVA 1273,5

RELACIÓN A/C 0,30



EUCON ABS 1,13


Comparando con las cantidades con las que iniciamos de dosificacion se puede notar que

es mayor la cantidad de peso en cemento y grava necesaria para el m3 de mezcla, esto

significa mayor costo a la hora de contruir la mezcla permeable.

46

- Caracterización del material en estado fresco

A la hora de realizar las mezclas de concreto permeable, la cantidad de agua se vuelve un

tema muy delicado, son mezclas con relaciones A/C muy bajas, desde 0,25 hasta 0,27 para

el caso específico de este proyecto, esto provoca que el material en estado fresco sea

sumamente seco como se puede observar en la foto No 9 y que, además, pierden humedad

muy rápidamente al ser colocados en campo sin protección concreto presenta una menor

trabajabilidad y un asentamiento prácticamente nulo, por lo que se vuelve innecesaria la

prueba de revenimiento del concreto, y se vuelve de suma importancia aplicar una energía

de compactación mínima

IMAGEN 9. Mezcla optima

- Ensayo de resistencia a la compresión

Las pruebas para determinar la resistencia a la compresión del concreto se realizaron en la

máquina de compresión simple, que está compuesta por un equipo principal, una fuente

hidráulica, un controlador y un sistema de control computarizado. Su placa móvil es

accionada por energía eléctrica, hasta lograr ajustar la zona con la compresión deseada, la

prueba se realizó a cilindros de 15 cm de diámetro y 30 cm de alto, estos fueron ensayados

con diferentes dosificaciones, variando su porcentaje de vacíos, tipo de agregado grueso y

la relación agua cemento.

En la siguiente tabla se observa el resultado obtenido de la resistencia a compresión de la

mezcla óptima:

No. Cilindro/Código

Muestra Cliente

Días de

curado

Resistencia a la fecha

MPa P.S.I.

C-1 7 10,7 1547,4

C-2 14 14,9 2165,8

C-3 28 17,5 2533,0

47

El resultado numérico de la resistencia a la compresión según la ACI522 R para un

pavimento poroso o permeable debe estar entre el rango de 2.8 a 28 MPa o más, lo que

quiere decir que para resistencia a la compresión no cumplen para ser utilizado como capa

de rodadura de un Pavimento permeable.

- Ensayo de módulo de rotura

Para la resistencia del concreto a flexión, se determinó por correlación con la resistencia a

la compresión tomada del libro de “Nociones sobre métodos de diseño de estructuras de

pavimentos para carretera, Carlos Hernando Higuera Sandoval “

Sc = k √ f¨c

Sc=3.34 Mpa 484426 psi

El valor obtenido de esfuerzos en el módulo de rotura se compararon con los establecidos

en la ACI 522 R la cual contempla que el rango de permisibilidad para módulo de rotura en

concretos permeables o porosos es de 1 a 3.8 MPa, lo que quiere decir que la mezcla esta

entre los rangos especificados para módulo de rotura en donde se realizan diferentes

mezclas de concreto poroso, variando su porosidad y relación agua- cemento, teniendo en

cuenta este estudio mezclas con relación agua-cemento de 0.30.

• Parametros de diseño

- Mejoramiento de la Subrasante

La zona escogida presenta una CBR menor del 2%, según el Manual de diseño de

Pavimentos de concreto para vías con bajos, medios y altos volúmenes de tránsito

(INVIAS), recomiendo hacer un mejoramiento.

Por tal motivo se hace necesario un mejoramiento de la subrasante con piedra rajón, el cual tomamos como valor de espesor de 0.30 m, tomado del convenio 125 de 2014.

se aplica la teoría de Ivanov

Teniendo como resultado un CBR = 5.89 %

48

- Módulo de elasticidad del concreto

Se aplico para el calculo del modulo de elasticidad del concreto Según del código ACI 318-

08 (2008): La sección 8.5.1 del código ACI establece que la siguiente expresión puede

usarse para calcular el módulo de elasticidad de concretos que pese entre 90 y 155 lb/pie3.

Obteniendo como resultado lo siguiente:

Ec= Wc^1.5* 33 √ f¨c

.

Ec = 2.048.228 lb/pul^2

El modulo de elasticidad es considerado uno de los parametros mas importantes en el

diseño de un concreto reforzado.

A mayor resistencia del concreto y mayor densidad se debe obtener un mayor modulo de

elasticidad, en nuestro caso la resistencia optenida es baja, lo cual este resultado es

dependiente de la mezcla o dosificacion que se aplico, por tal motivo no cumple con la

resistencia normal exigida para un concreto estructural según el artticulo 630-07, tabla

630.5 Clases de concreto Estructural del INVIAS, pero si cumple para un concreto reforzado

clase Edonde no hay transito vehicular.

- Diseño del espesor de la capa de rodadura

Para el diseño estructural se empleo el software Método de AASHTO para el diseño de pavimento (1993) por Luis R. Vásquez, El resultado fue negativo porque el programa exige para el diseño como mínimo la siguiente información:

ENSAYO RESULTADOS OBTENIDOS

CON LA MEZCLA PERMEABLE

RESULTADOS EXIGIDOS PARA EL DISEÑO POR EL METODO AASHTO DE

PAVIMENTO

MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO

2048228 psi 3000000 a 7000000 psi

MODULO DE ROTURA DEL CONCRETO 484,426 500 a 1200 psi

Por tal motivo se utiliza para calcular el espesor de la capa de rodadura la formula menciona anteriormente y dando como resultado una e = 16 cm

49

11. CONCLUSIONES

De acuerdo a la información de la bibliografía con respecto al concreto permeable o poroso, nuestro país ya lleva un adelanto en estas investigaciones, aplicándolo con diferentes fines para lograr un equilibrio entre lo hidráulico y estructural mínimo que exige un pavimento rígido. Estos concretos se han adaptado a vías de tráfico medio, zonas de parqueo, socavación para arboleado, ciclo pistas, canchas de futbol, área deportivas y recreativas y por último en andenes. El caudal máximo por escorrentía en la zona de estudio es de Q = 82.98 l/s o 0,08298 m3/s, con una intensidad máxima I=215 mm/h, para un periodo de lluvia critico aplicado al tramo de la investigación. Se realizó la caracterización de los materiales a utilizar para esta mezcla, haciendo énfasis en la aplicación para un concreto de resistencia de 4000 psi, realizando análisis de laboratorios pertinentes y recopilando información de las investigaciones anteriores, aunque como resultado se obtiene una mezcla con menor resistencia la cual no se llega a lo que pretende esta investigación se recomienda ser utilizada en losa donde la resistencia sea 2500 psi. Se realizó caracterización de material al agregado grueso; partículas entre ½” y 3/8” de tamaño máximo nominal; basados en estudios e investigaciones anteriores para nuestro diseño no se utilizaron arenas porque necesitamos un diseño totalmente poroso. Debido a que experimentalmente no se pudo construir una mezcla permeable rígida que cumpla con la resistencia exigida para una de concreto rígido MR-42, se recomienda en este estudio aumentar la cantidad de Fibra Tuf - Strand sf de Toxement, la cual proporciona un reemplazo de la malla electro soldada y las fibras. La mezcla obtenida como se menciona anteriormente no cumple con una resistencia alta para ser utilizada como capa de rodadura para un tránsito vehicular, pero si cumple como mezcla permeable la cual puede infiltrar los caudales altos productos de la escorrentía y así poder evitar deterioros en el pavimento. Este proyecto se realizó con el objetivo de adoptar un diseño de mezcla de concreto permeable con información secundaria e investigaciones realizada en nuestro país, como resultado se obtuvo una mezcla la cual no se puede utilizar como parte de la capa de rodadura para un diseño estructural de pavimento rígido, como conclusión para hacer un estudio se aconseja tener las herramientas necesarias como lo son: estudio de suelos, estudio de tránsito y laboratorios aptos para realizar los ensayos y así poder tener con mayor exactitud resultados positivos.

50

11. RECOMENDACIONES

Este trabajo constituye un punto de partida para plantear futuros estudios e investigaciones en la universidad distrital Francisco José de Caldas, en la facultad de Ingeniería civil, teniendo en cuenta que se puedan efectuar en vías de tráfico pesado, debido a la importancia del desarrollo e innovación que se puede dar en diferentes instancias sobre el tema. Se recomienda seguir con esta investigación de concreto permeable, dado que su avance en Colombia ha sido de gran importancia, para tener una solución viable a la escorrentía de aguas superficiales producidas por la lluvia, y de esta manera constituir manuales y normas que se apliquen a este tipo de pavimento. Para el diseño de un pavimento permeable es necesario considerar los siguientes aspectos que son principales: Tránsito vehicular, resistencia del concreto y las características del terreno de apoyo, en este estudio fue difícil poder obtener un estudio real de cada punto por eso se recomienda escoger una zona que tenga toda esta información. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en esta investigación se propone ser utilizado en una capa de pavimento realizar cambios en los porcentajes de Fibra Tuf - Strand sf, para verificar si se puede llegar a la resistencia que se exige para un pavimento hidráulico. Se recomienda tener un laboratorio que tenga todo los implementos para poder desarrollar los ensayos necesarios para este tipo de mezcla permeable. El concreto permeable pierde humedad rápidamente pues, debido a su porosidad, tiene una gran superficie en contacto con el aire. Este concreto NO puede curarse con agua, hacerlo ocasiona que se sellen los poros y pierda su funcionalidad. El proceso de curado se realiza cubriendo la superficie con un plástico de color claro con un espesor mínimo de 0.15 mm. (Tomada de http://blog.360gradosenconcreto.com/concreto-permeable-instructivo-de-

colocacion/argos)

http://blog.360gradosenconcreto.com/concreto-permeable-instructivo-de-colocacion/


51

BIBLIOGRAFÍA

• Tesis Universidad Javeriana Bogotá DISEÑO Y APLICACIÓN DE CONCRETO POROSO PARA PAVIMENTOS, Luis Felipe Castañeda y Yalil Felipe Moujir, año 2014.

• Tesis Universidad Javeriana Bogotá “PAVIMENTOS PERMEABLES COMO ALTERNATIVA DE DRENAJE URBANO”, Mario Leandro Castro Espinosa año 2011.

• Tesis Universidad Javeriana Bogotá PAVIMENTOS POROSOS UTILIZADOS COMO SISTEMAS ALTERNATIVOS AL DRENAJE URBANO, Alejandra Trujillo López Y Diana Paola Quiroz Lasprilla

• Tesis Universidad Javeriana Cartagena DISEÑO DE UN CAMPO DE PRUEBA PILOTO DE PAVIMENTOS PERMEABLES EN LA CIUDAD DE CARTAGENA, Brian Hernández Díaz, Omar Martínez Llorente, año 2014.

• PROPUESTA DE CUATRO ALTERNATIVAS DE DISEÑO DE ESTRUCTURA PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES, contrato Interadministrativo No 031 de 2011 Ing. Víctor Hugo Díaz, Ing. Sergio G. Valbuena Porras y Ing. Hernando A. Villota.

• REVISTA DE INGENIERÍA DE CONSTRUCCIONES VOLUMEN 17 NO 2 (Efectos de las Fibras Plásticas en la Flexión de Estructuras de Pavimento Drenante- del Grupo Cecata de la Universidad Pontifica Javeriana)

• NORMA PERVIOUS CONCRETE ACI 522R-06.

• FICHAS TECNICAS DE TOXEMENT (Plastol Precast HS, Euco Estabilizador, Eucon ABS y Fibra Tuf - Strand sf).

• DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE PAVIMENTOS DE CONCRETO, Ing. Civil Cipriano A. Londoño N, (Instituto de Productores de Cemento ICPC- 2004).

• MANUAL DE DRENAJE PARA CARRETERAS, Instituto Nacional de Invias, 2009.

• NOCIONES SOBRE MÉTODOS DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS PARA CARRETERA, Carlos Hernando Higuera Sandoval.

• http://blog.360gradosenconcreto.com/concreto-permeable-instructivo-de-

colocacion/argos



52

ANEXOS

53

ANEXO 1. RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIOS

10 GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO INVIAS E 213-2013

Tabla 15. Composicion granulometrico del agregado. INVIAS E 213-2013

Tamaño máximo = 1/2” Tamaño máximo Nominal= 3/8 “

Pulg. mm PBR % RET % PAS

1" 25,400 0,0 0,0 100,00 100

3/4" 19,050 0,0 0,0 100,00 95 100

1/2" 12,700 0,0 0,0 100,00 25 60

3/8" 9,525 1899,6 37,6 62,36

No. 4 4,760 2149,8 42,6 19,77 0,0 10

No. 8 2,380 878,6 17,41 2,36 0,0 5

No. 16 1,190 48,9 1,0 1,39

No. 30 0,590 10,0 0,2 1,19

No. 50 0,297 2,0 0,0 1,15

No. 100 0,149 2,0 0,0 1,11

No. 200 0,075 2,0 0,0 1,07

54,1 1,1

ESPC

CO

MPO

SIC

IÓN

GRA

NU

LOM

ÉTRI

CA

MALLA

FD+PPL

GRANULOMETRÍA

PESO INICIAL:(g) 5047,0

PESO FINAL :(g) 4992,9

54

IMAGEN 9. Gráfica Granulometrica

11 GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS GRUESOS INV E- 223-13

12 PESO UNITARIO Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS INV E 218-219/ 2013

MASA UNITARIA Y LOS VACÍOS ENTRE PARTÍCULAS DE AGREGADO (Pesos unitarios sueltos y apisonados)

PESO UNITARIO SUELTO APISONADO

55

AGREGADO FINO GRUESO FINO GRUESO

Muestra No. / Ensayo No

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Peso molde (g) 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036 1036

Peso molde material (g) 5752 5718 5748 5250 5237 5317 6117 6174 6203 5638 5641 5668

Peso Material (g) 4716 4682 4712 4214 4201 4281 5081 5138 5167 4602 4605 4632

Volumen molde (cm3) 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960 2960

Peso Unitario (g/cm3) 1,593 1,582 1,592 1,424 1,419 1,446 1,717 1,736 1,746 1,555 1,556 1,565

Peso Unitario Promedio (g/cm3)

1,589 1,430 1,733 1,558

Tabla 16. Peso unitario y porcentaje de vacíos de los agregados inv e 218-219/ 2013

13 RESISTENCIA AL DESGASTE DE LOS AGREGADOS GRUESOS DE TAMAÑOS MAYORES DE 19 mm (3/4") POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES INV 219-13 I

Tabla 17. Desgaste Material seco INV 219-13

5000,0

Peso final a 500 revoluciones 3125,0

Peso inicial (g)

DETERMINACIÓN RESULTADO ESPECIFICADO CUMPLE

Desgaste despues de 48hr, 500

revoluciones37,5%

Relación húmedo/seco 500

revoluciones.1,2%

56

14 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO INV E -410-07

ANEXOS 2. DISEÑO DE LA MEZCLA

Para llegar a la mezcla optima se inicia iterando mezclas en un cilindro de un volumen = 0,00176 m3, variando los aditivos y la fibra incluida para la mezcla, acontinacion adjuntamos lo mencionado:

Cilindro pequeño para un volumen de 0,00176 m3



Materiales kg Materiales kg Materiales kg

Cemento 0,74 Cemento 0,74 Cemento 0,74

Grava 1,18 Grava 1,18 Grava 1,18

Agua 0,74 Agua 0,74 Agua 0,74

Aditivos Aditivos Aditivos







EUCON ABS 0,00296 EUCON ABS 0,00306 EUCON ABS 0,00306




MPa P.S.I.

C-1 7 15,3 30,1 183,1 5503,8 12082 2,195 195,3 10,7 1547,4

C-2 14 15,6 30,4 190,3 5785,7 12566 2,172 284,2 14,9 2165,8

C-3 28 15,4 30,3 186,3 5650,1 12285 2,174 325,3 17,5 2533,0

Altura

(cm)

Area

(cm²)

Volumen

(cm³)Masa (g)

Resistencia a la fechaNo.

Cilindro

/Codigo

Muestra

Cliente

Días de

curado

Diametro

(cm)

Densidad

(g/cm³)

Carga

aplicada

(kN)

57

El diseño de la mezcla de Concreto Permeable se asemeja al diseño de mezcla de un diseño convencional.



CEMENTO 420,0

GRAVA 1273,5

RELACIÓN A/C 0,30



EUCON ABS 1,13


Tabla 18. Diseño de mezcla para 1m3 de concreto.

ANEXOS 3. RESISTENCIA OBTENIDA A LA COMPRESIÓN

Diametro

(cm)

Altura

(cm)

Area

(cm²)

Volumen

(cm³)

Masa

(g)

Densidad

(g/cm³)

Carga

aplicada

(kN)

Resistencia

a la fecha

Resistencia

estimada

los 28 días

(P.S.I.) MPa P.S.I.

15,3 30,1 183,1 5503,8 12082 2,195 195,3 10,7 1547,4 4000

15,6 30,4 190,3 5785,7 12566 2,172 284,2 14,9 2165,8 4000

15,4 30,3 186,3 5650,1 12285 2,174 325,3 17,5 2533,0 4000

Tabla 19. resistencia a la compresion de la mezcla final de la estudio.

Para la resistencia del concreto a flexión, se determina por correlación con la

resistencia a la compresión obtenida en la mezcla permeable.

Sc = k √ f¨c (tomada del libro Diseño, Construcción y mantenimiento de concretos del Ing. Civil Cipriano A. Londoño N)

K= constante usualmente entre 0,7 (para cantos rodados) y 0,8 (para materiales

triturados)

58

f´c =Resistencia a la compresión Mpa

Sc = resistencia a la flexion del concreto Mpa Sc= 3,34 Mpa

ANEXO 4. FICHAS TECNICAS DE LOS

ADITIVOS Y FIBRA

MEZCLA DE CONCRETO PERMEABLE COMO PARTE DE LA...

Documents

Transcript of MEZCLA DE CONCRETO PERMEABLE COMO PARTE DE LA...