XX Simposio Colombiano Sobre Ingeniería de Pavimentos - Memorias

MEMORIAS DEL EVENTO

Organiza

Universidad del Magdalena

Programa de Ingeniería Civil-PIC

Grupo Integrado de Ingeniería Civil-GIIC

Santa Marta D.T.C.H

Magdalena, Colombia

Septiembre de 2015

[S

SIMPOSIO COLOMBIANO SOBRE INGENIERÍA DE PAVIMENTOS

Mejores materiales, mejores pavimentos

Septiembre 23, 24 y 25 de 2015

Editores - compiladores

Ing. Ph.D. Allex E. Alvarez Lugo Ing. Esp. Evelyn Ovalles Gómez

Ing. Esp. Albeiro Díaz Valera

ISSN 2346 - 2590

Universidad del Magdalena Programa de Ingeniería Civil-PIC

Grupo Integrado de Investigación en Ingeniería Civil-GIIC

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ORGANIZA UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL-PIC GRUPO INTEGRADO DE INVESTIGACIÓN EN

INGENIERÍA CIVIL- GIIC

RUTHBER ESCORCIA CABALLERO Rector

PEDRO ESLAVA ELJAIEK Vicerrector Académico

JUAN CARLOS DE LA ROSA SERRANO Decano Facultad de Ingeniería

ALLEX EDUARDO ALVAREZ LUGO Director Técnico Programa de Ingeniería Civil

Presidente-XX Simposio Colombiano sobre Ingeniería de Pavimentos

EVELYN OVALLES GÓMEZ Coordinadora General-XX Simposio Colombiano sobre Ingeniería de Pavimentos

http://ingenieria.unimagdalena.edu.co/pic/

http://scienti.colciencias.gov.co:8080/gruplac/jsp/visualiza/visualizagr.jsp?nro=00000000005174

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PRESENTACIÓN

Con una frecuencia bianual, el Simposio Colombiano sobre Ingeniería de Pavimentos reúne representantes de la academia, industria y los entes gubernamentales para compartir experiencias, conocimientos, descubrimientos, avances y otros aspectos de su quehacer, para incorporarlos en el mejoramiento de la infraestructura vial, desde las perspectivas técnica, ambiental, social y económica. El Simposio Colombiano sobre Ingeniería de Pavimentos constituye un referente para el desarrollo vial del país debido a que congrega un importante número de expertos con reconocimiento nacional e internacional sobre el tema y otorga un espacio para el enriquecimiento y la discusión de contenidos de interés actual. Tradicionalmente este evento tiene carácter académico, razón por la cual su organización ha sido liderada por destacadas universidades e instituciones, y en algunas ediciones con el apoyo de asociaciones regionales de ingenieros o corporaciones dedicadas a la investigación. En esta oportunidad (vigésima versión), la organización del simposio fue liderada por el Programa de Ingeniería Civil de la Universidad del Magdalena (Santa Marta D.T.C.H.). El presente documento contiene la compilación de los resúmenes de los artículos que fueron aceptados, por el Comité Organizador del XX Simposio Colombiano sobre Ingeniería de Pavimentos, para su inclusión dentro de la agenda académica del mismo, el cual tuvo lugar en Santa Marta D.T.C.H. (Colombia), los días 23, 24 y 25 de septiembre del año 2015.



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CONTENIDO

Silvia Caro, Bernardo Caicedo, Daniel Ricardo Varela, María Alejandra Hernández, Julieth Monroy, Jaime Wills, Oscar Mauricio Velásquez

Evaluación del fenómeno de erosión en pavimentos rígidos mediante ensayos a escala real ………………………………………………………………………………………………………….. 7 Leonel Eduardo Cotes De la Hoz, Carol Andrea Murillo Feo

Evaluación del comportamiento mecánico de una mezcla asfáltica con material laterítico ………………………………………………………………………………………………………......8 Sandra Pinzón Galvis

Concretos hidráulicos modificados con materiales reciclados ………………………………………………………………………………………………………......9 Guillermo Montestruque, Cassio Alberto Teoro do Carmo, Edwin Fernando Ruiz, Roberto José Rodrigo Bravo

Experiencias sudamericanas en la rehabilitación de pistas aeroportuarias con geocompuestos ……………………………………………………………………………………………………….....10 Luis Ricardo Vásquez Varela

Comportamiento de pavimentos de concreto simple con juntas de losas convencionales y losas cortas sobre subrasante elástica ……………………………………………………………………………………………………….....11 Ricardo Cuevas Hernández

Fisuración invertida transversal en los pavimentos asfálticos ……………………………………………………………………………………………………….....12 Natalia Vega, Silvia Caro y Johana Husserl

Biomodificadores para asfaltos a partir de residuos agroindustriales ……………………………………………………………………………………………………….....13

Erwin Kohler, Juan Pablo Covarrubias, Javier Fuenzalida

Estudio de alabeo en losas mediante perfilometría láser y su influencia en los resultados de IRI ……………………………………………………………………………………………………….....14 Jefferson Castro Meza, Armando Orobio

PCA cálculo: software libre para diseño de pavimentos de concreto ……………………………………………………………………………………………………….....15



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Bernardo Caicedo, Silvia Caro, Natalia Rodado, Juan Pablo Agudelo, Salvador Montes, Luisa Fernanda Orozco, María Camila Osorio, Fernando Patiño y Angélica Patarroyo

Evaluación de un material granular tipo laterita para su empleo en estructuras de pavimento ……………………………………………………………………………………………………….....16 Luis Eduardo Zapata Orduz, Ricardo Alfredo Cruz Hernández

Concretos micro y nano-adicionados de alta resistencia y alto módulo de Weibull con aplicación potencial en infraestructura vial ……………………………………………………………………………………………………….....17 Juan Belón Gallego

Mejora de la puesta en obra y durabilidad de los riegos de liga con nanomateriales ……………………………………………………………………………………………………….....18 Mauricio Salgado, Karla Riffo

Alternativas de solución para caminos de bajo tránsito mediante uso de pavimentos ultradelgados de concreto con fibras ……………………………………………………………………………………………………….... 19 Mario Alberto Rodríguez

Utilización de base de datos para el diseño y la gestión probabilística de pavimentos ……………………………………………………………………………………………………….....20 Carlos Andrés Moreno

Uso de RAP con geoceldas para mantenimiento de vías pavimentadas ……………………………………………………………………………………………………….....21

Ferney Quiñones Sinisterra, Márcio Muniz de Farías

Desempeño de revestimientos asfalticos al utilizar en su composición residuos de construcción y demolición ……………………………………………………………………………………………………….....22 Filippo Giustozzi, Maurizio Crispino, Gilberto Martínez Arguelles, Luis Guillermo Fuentes

Produciendo mezclas tibias con polímeros, fibras y altos contenidos de material fresado (RAP) ……………………………………………………………………………………………………….....23



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Henry Yecid Bustos Castañeda

Geomática aplicada en la movilidad y seguridad vial ……………………………………………………………………………………………………….....24 Daniel Alberto Zuluaga Astudillo

Evaluación del desempeño del fresado estabilizado con emulsión asfáltica y consideraciones de diseño para el material ……………………………………………………………………………………………………….....25 Vanessa Senior, Carlos Graciano

Análisis y caracterización de una mezcla asfáltica, obtenida con mecanismos diferentes de compactación, a través de la técnica de tomografía computarizada CT ……………………………………………………………………………………………………….....26 Delia Curiel, Julio Carmona

Determinación de las propiedades físicas y mecánicas de suelos tratados con cal viva para la construcción de terraplenes, subbases y bases de carreteras en la zona norte ……………………………………………………………………………………………………….....27 Fredy Alexander Muñoz Cano, Yhan Paul Arias Jaramillo, César Augusto Hidalgo Montoya

Evaluación del polvo de ladrillo como estabilizante de suelo perteneciente a vías terciarias ……………………………………………………………………………………………………….....28

Orlando Gómez, Andrés Cruz

Efecto de la estabilización química de suelos en los costos durante el ciclo de vida de pavimentos en vías terciarias ………………………………………………………………………………………………………....29 Leonardo Gómez Sandoval, Ana María Marín Agudelo

Geocompuestos de drenaje triplanar en sistema de subdrenaje en vías como reemplazo y/o complemento de capas drenantes ………………………………………………………………………………………………………....30



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Evaluación del Fenómeno de Erosión en Pavimentos Rígidos Mediante Ensayos a Escala Real

Silvia Caro1*, Bernardo Caicedo1, Daniel Ricardo Varela1, María Alejandra Hernández1, Julieth Monroy1,

Jaime Wills1, Oscar Mauricio Velásquez2

1: Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de los Andes. Bogotá, Colombia

2: Dirección Técnica Estratégica, Instituto de Desarrollo Urbano (IDU). Bogotá, Colombia

* [email protected]

Resumen Uno de los principales procesos de degradación que ocurren en pavimentos rígidos es el fenómeno de bombeo o erosión. Este fenómeno consiste en la pérdida de partículas de la capa de base del pavimento en cercanías a las juntas, debido a la presencia de agua. La pérdida de material genera una cuenca bajo las zonas de las juntas, haciendo que las losas de concreto pierdan su soporte. Cuando esto sucede, se inician procesos de fractura en las losas, lo cual compromete el nivel de servicio de la vía y la integridad estructural del pavimento. Dentro de los diversos factores que definen la posibilidad de erosión en un pavimento rígido se encuentra el tipo de material empleado en la capa de base. Este aspecto fue estudiado en la primera fase de un proyecto realizado entre la Universidad de los Andes y el Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) en el año 2010. En este proyecto se propuso un nuevo ensayo de caracterización del potencial de erosión de diferentes materiales que podrían ser empleados como base de pavimentos rígidos. No obstante, existen otros factores que determinan la susceptibilidad a la erosión de un pavimento rígido, incluyendo las condiciones estructurales del pavimento y las condiciones de carga a las cuáles éste es sometido. Por esta razón, en el año 2014 se inició una nueva fase de este proyecto de investigación. Esta nueva fase incluye el diseño e implementación de un ensayo mecánico-dinámico a escala real, en el cual se controla la presencia de agua y la carga cíclica que se aplica en la superficie de estructuras de pavimento rígido (i.e., simulando el paso continuo de vehículos), y se mide la respuesta mecánica de las mismas mediante un completo sistema de instrumentación. El estudio incluye el análisis de estructuras compuestas por diferentes materiales de base y con diferentes espesores de la losa de concreto. El objetivo de este artículo es presentar algunos resultados preliminares obtenidos en esta nueva etapa del proyecto. Dichos resultados incluyen mediciones de la pérdida de rigidez de las estructuras y de la energía disipada durante los ensayos de carga cíclica, los cuales se emplean para concluir sobre la existencia y/o evolución de fenómenos de erosión. Palabras clave: Pavimentos Rígidos, Erosión, Bombeo, Ensayo a Escala Real, Caracterización, Materiales de Base.



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Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Mezcla Asfáltica no Convencional Elaborada con Material Laterítico

Leonel Eduardo Cotes De la Hoz1*, Carol Andrea Murillo Feo2

1: Estudiante Maestría en Ingeniería-Geotecnia, Universidad Nacional de Colombia. Bogotá, Colombia

2: Profesor Asociado, Universidad Nacional de Colombia. Bogotá, Colombia

* [email protected] Resumen

El objetivo de este trabajo, es evaluar el desempeño de mezclas asfálticas elaboradas con material laterítico, denominado comúnmente “Ripio” y proveniente del departamento del Vichada. En estas mezclas se evaluó la susceptibilidad al daño por humedad por medio de la prueba de tracción indirecta (RTI), la estabilidad y flujo Marshall, y la resistencia al ahuellamiento mediante la máquina de la rueda cargada (RARC). Los resultados de las mezclas con material laterítico se compararon con muestras elaboradas con material granular convencional. En los especímenes elaborados con Ripio, se obtuvo un menor daño por humedad comparándolas con los resultados de la mezcla convencional de referencia. Además, se encontró que la mezcla asfáltica con Ripio presentó una mayor resistencia al ahuellamiento mediante la máquina de la rueda cargada (RARC). Por los resultados antes presentados, la utilización de este material es recomendable para la construcción de vías de tráfico medio y bajo en el departamento en Vichada. Además, el aprovechamiento de materiales propios de la zona se convertiría en un hecho ventajoso desde el punto de vista económico y ambiental. Palabras clave: Material Laterítico, Ripio, Departamento de Vichada, Mezcla Asfáltica no Convencional, Susceptibilidad al Daño por Humedad, Comportamiento Mecánico.



mailto:[email protected]

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Concretos Hidráulicos Modificados con Materiales Reciclados

Sandra Pinzón Galvis1*

1: Programa de Ingeniería Civil, Universidad Piloto de Colombia Seccional Alto Magdalena. Girardot, Colombia

*[email protected]

Resumen

La protección del ambiente es, indudablemente, un tema que en el mundo actual resulta cada vez más importante, definir y conocer la relación entre el conjunto de factores del medio ambiente que interactúan con las personas y la comunidad en que viven. Es así, como se ha ido tomando conciencia de que el planeta no es una fuente ilimitada de recursos y que resulta imprescindible generar actividades que, para un uso inadecuado de los recursos, produzca situaciones irreversibles. La necesidad de encontrar soluciones a los problemas que surgen e interrumpen la evolución de la humanidad, que día a día exige una mejor calidad de vida, se ve adoptada por la búsqueda permanente del ser humano como investigador y en este caso como Ingeniero Civil en el desarrollo de procesos de experimentación y aplicación constructiva. Enfocados específicamente en la industria de la construcción, se menciona al Concreto como uno de los materiales de mayor producción en el planeta. Es económico y tiene un impacto ecológico relativamente bajo, puesto que sólo aporta un 5% de las emisiones globales del CO2. Por otra parte, el caucho de los neumáticos tiene más de 200 componentes de los cuales gran parte son nocivos para la contaminación, además es un causante de enfermedades, de la proliferación de incendios , entre otros. Sin embargo, contiene propiedades que pueden ser aprovechadas en otros ámbitos. Los ingenieros debemos evaluar problemas y definir estrategias que conduzcan a soluciones de una manera benéfica, para la comunidad, minimizando los impactos al ambiente. Por ende este proyecto desarrollado con estudiantes del programa de Ingeniería civil, consiste en experimentar con nuevas técnicas y aportar una alternativa en la contribución de las propiedades del concreto con compuestos adicionales, al desarrollo sostenible y progreso social, al crecimiento económico y la reducción de la huella ecológica. Es por eso, que el presente proyecto se fundamenta en la reutilización del caucho que cumplió un ciclo de uso, material que permite generar una variedad de aplicaciones con resultados muy favorables. El proyecto consiste en adicionar partículas de caucho en diferentes tamaños a los ensayos de mezclas de concreto a compresión y a flexión, con el objeto de implementarlo en los procesos constructivos, previo estudio del análisis de los resultados.

Palabras clave: Concreto Hidráulico, Caucho Granulado, Resistencia a Compresión, Flexión.



mailto:*[email protected]

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Experiencias Suramericanas en la Rehabilitación de Pistas Aeroportuarias con Geocompuestos para Refuerzo del

Concreto

Guillermo Montestruque1*, Cassio Alberto Teoro do Carmo2, Edwin Fernando Ruiz2, Roberto José Rodrigo Bravo4

1: Universidade do Vale do Paraíba - UNIVAP São José dos Campos. São Paulo, Brasil

2: Huesker Ltda., São José dos Campos. São Paulo, Brasil 3: Gerente Técnico, Syntex S.A.S. Bogotá, Colombia

*[email protected]

Resumen

La rehabilitación de un pavimento flexible agrietado o de una losa de concreto es generalmente realizada mediante la instalación de recapes simples en concreto asfáltico. Debido a solicitaciones dinámicas externas (i.e., tránsito de vehículos y/o aeronaves) y a variaciones naturales de temperatura, las grietas existentes y las juntas subyacentes pueden propagarse rápidamente desde capas inferiores hasta el nuevo revestimiento. En obras de rehabilitación realizadas en Suramérica, la aplicación de una geomalla de poliéster de alto módulo para refuerzo asfáltico mostró excelentes resultados en la prevención y control del agrietamiento por reflexión, permitiendo una considerable extensión de la vida de servicio de la estructura del pavimento de las pistas rehabilitadas. Este artículo presenta un conjunto de aplicaciones y casos de obras donde fueron empleadas geomallas de refuerzo para la restauración de pistas y patios de estacionamientos aeroportuarios, describiendo algunas experiencias realizadas durante los últimos 15 años en Argentina, Chile, Uruguay y Brasil. Una evaluación de desempeño de los proyectos luego de varios años de servicio junto con algunas consideraciones generales de diseño es presentada. Palabras clave: Pavimento Flexible, Rehabilitación, Geomalla.




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Comportamiento de Pavimentos de Concreto Simple con Juntas de Losas Convencionales y Losas Cortas sobre Subrasante

Elástica

Luis Ricardo Vásquez Varela1*

1: Departamento de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Colombia. Manizales, Colombia

* [email protected]

Resumen Varios de los métodos empleados en la actualidad para el diseño de estructuras de pavimento rígido consideran un modelo de subrasante tipo líquido denso o fundación de Winkler, la cual se caracteriza mediante el módulo de reacción de la subrasante (k), un parámetro constitutivo simple del suelo cuyos resultados numéricos son dependientes de su forma de medida. Otros procedimientos de diseño se basan en el análisis de sistemas de capas elásticas pero, dada la alta relación modular entre el concreto de cemento Portland y una base granular típica o el suelo de subrasante, se requieren factores de corrección empíricos para considerar el efecto de la losa de dimensiones finitas propia de los sistemas de pavimento de concreto hidráulico. En este trabajo se presenta el empleo de un modelo de subrasante elástica lineal, caracterizada por el módulo de Young (E) y la relación de Poisson (ν), como una aproximación más realista para el análisis y diseño de pavimentos rígidos considerando su respuesta estructural frente a las cargas de tránsito y a los cambios de temperatura. Se realizó el análisis numérico empleando el software KENSLABS, con un alcance similar al del procedimiento de diseño de la Asociación del Cemento Portland de 1984 y considerando también el análisis de un sistema alternativo con losas cortas. Para ambos tipos de pavimento, convencional y de losas cortas, se presentan los resultados numéricos de esfuerzo de tracción en el concreto hidráulico y de presión vertical en la subrasante inducidos por las cargas de tráfico, así como los esfuerzos de tracción inducidos por un gradiente de temperatura. No se consideró ningún proceso adicional de auto-deformación como, por ejemplo, el cambio de humedad del concreto.

Palabras clave: Pavimento Rígido, Fundación Elástica, Cargas de Tránsito, Efecto de la Temperatura.




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Fisuración Invertida Transversal en los Pavimentos Asfálticos

Ricardo Cuevas

1: Ingeniería de Los Andes SAS. Bogotá, Colombia.

* [email protected] Resumen

En la actualidad la fisuración invertida (Top Down Cracking) en los pavimentos asfálticos es un modo de falla ampliamente reconocido y aceptado en métodos de diseño de la AASHTO, contenido en la Guía de Diseño de Pavimentos Mecano- Empírica del año 2008, falla la cual se caracteriza por presentarse preferencialmente a lo largo de las huellas de circulación del tráfico (fisura longitudinal) y originada en la poca capacidad que ofrece la mezcla asfáltica para soportar los esfuerzos de tensión superficiales que se suceden en la interfase llanta-pavimento, por motivos diferentes, como: alta rigidez de la mezcla originada por acción de los agentes atmosféricos, por altas temperaturas de mezclado y en algunos casos por deficiencias constructivas. Sin embargo, durante los últimos años se han presentado en pavimentos de carreteras colombianas, en forma prematura, fisuras invertidas caracterizadas por estar localizadas en la huella del tráfico en forma transversal a él, situación no reportada hasta el momento en Colombia. Los pavimentos asfálticos con fisuras transversales en la huella del tráfico se caracterizan generalmente por no ofrecen deformaciones, se presentan de manera especial en vías cuyas estructuras de pavimentos son nuevas, y están constituidas por capas de mezclas asfálticas densas en caliente, apoyadas en capas de materiales granulares nuevas de sub-base y bases, que reposan sobre sub-rasantes recién conformadas. Al comienzo las capas granulares se comportan y tienen una respuesta puramente elástica, pero después de unas pocas aplicaciones de cargas se comienzan a presenta deformaciones plásticas ocurriendo una acumulación de energía dejando de trabajar en forma elástica y después de un número finito de aplicaciones de cargas nuevamente se comienzan a comportar de una manera elástica, y entonces se dice que ha alcanzado su estado de “shakedown elástico”. Durante este estado elástico de “shakedown” la curva de esfuerzos – deformaciones ofrece un forma de ciclos de histéresis presentado una deformación unitaria negativa antes de finalizar el ciclo de carga y descarga. Esta deformación unitaria negativa representa físicamente que el rebote de la deflexión sufrida por los materiales granulares durante el período de descarga es de una magnitud mayor a la deflexión ocurrida en el mimo punto cuando la carga fue aplicada. El origen de las fisuras transversales invertidas obedece a la presencia de unos esfuerzos de tensión superficiales longitudinales cuya magnitud no puede ser soportada por la mezcla asfáltica por motivos diversos. Estos esfuerzos se originan por el rebote de la deflexión que sufre la capa de pavimento al ser sometida a cargas repetitivas del tráfico pesado y son mayores a los que se presentan cuando el pavimento se deforma ante la acción de las cargas, razón por la cual la fisura se origina en primera instancia en la parte superior del pavimento. Palabras claves: Pavimentos Asfálticos, Fisuración Invertida Transversal, Shakedown en Materiales Granulares, Esfuerzos de Tensión Superficiales.



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Biomodificadores para Asfaltos a partir de Residuos Agroindustriales

Natalia Vega1, Silvia Caro1* y Johana Husserl1

1: Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de los Andes. Bogotá, Colombia

* [email protected]

Resumen En los últimos años el estudio de biomateriales se ha convertido en un tema recurrente de investigación en el área de

ingeniería civil. Los trabajos realizados en este tema sugieren que los bioligantes pueden ser un complemento o un sustituto

de materiales de construcción que se obtienen de recursos naturales no renovables, tales como el petróleo. El presente

trabajo describe la generación y caracterización de biomodificadores para ligantes asfálticos que se emplean en la

construcción de estructuras de pavimento. Los biomodificadores considerados en este trabajo fueron producidos mediante la

licuefacción de tres residuos agroindustriales de alta producción en Colombia, los cuales se caracterizan por tener un alto

contenido lignocelulósico: 1) bagazo de caña de azúcar, 2) rastrojo de maíz, y 3) cascarilla de arroz. En total se produjeron 6

biomodificadores (i.e., 2 para cada tipo de residuo) a través de la mezcla de la materia orgánica tratada con etilenglicol y

ácido sulfúrico. Los biomodificadores obtenidos fueron caracterizados químicamente por medio de pruebas de

espectroscopía de infrarrojo (FTIR) y de cromatografía de masas. Para la caracterización reológica de los asfaltos

modificados, se realizaron mezclas con los bioligantes al 1% y al 2% y se evaluó su desempaño mediante el ensayo

dinámico a corte, o DSR. La caracterización de los asfaltos modificados se realizó en estado original y en estado envejecido

en el corto plazo (i.e., ensayo de envejecimiento en película delgada o RTFO). Los resultados de las propiedades reológicas

del material, expresadas mediante curvas maestras, mostraron un aumento del módulo complejo de los asfaltos modificados

con respecto al asfalto de control, siendo las mezclas modificadas al 1% las que presentaron los mejores resultados (i.e.,

aumentos de hasta el 40% y 60% del módulo complejo con rastrojo de maíz y cascarilla de arroz en proporciones con

etilenglicol de 1: 3.75 y 1: 1.75, respectivamente). En estado original, la mezcla modificada al 1% que generó el menor

incremento en el módulo complejo (i.e., 20%) fue también la que incluía cascarilla de arroz pero con una proporción de

etilenglicol de 1: 1.87. En cuanto a los ensayos de RTFO se observó, como era de esperarse, un aumento en el módulo

complejo con respecto al caso original y se constató que ningún material perdió más del 1% de su masa inicial, tal como lo

exigen las normativas internacionales. Estos resultados sugieren que los biomodificadores producidos tienen un potencial

importante para mejorar las propiedades del asfalto en aplicaciones de ingeniería de pavimentos.

Palabras claves: Pavimentos Asfálticos, Biomodificadores para Asfaltos, Reología, Envejecimiento.



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Estudio de Alabeo en Losas Mediante Perfilometría Láser y su Influencia en los Resultados de IRI

Javier Fuenzalida1, Juan Pablo Covarrubias2, Erwin Kohler3

1: Universidad de los Andes. Santiago, Chile

2: TCPavements. Santiago, Chile 3: Dynatest. Santiago, Chile

*[email protected]

Resumen Avances en el diseño de pavimentos de concretos permiten actualmente obtener mayor durabilidad y a la vez una reducción en el costo de construcción. Este estudio profundiza en el efecto de los parámetros de diseño en la serviciabilidad, en particular en el Índice de Rugosidad Internacional (IRI), que se ve influenciado de manera particular por el potencial alabeo en las losas, incluso en aquellos casos de losas de menor longitud. El estudio partió como una necesidad empírica ante un caso real en la zona central de Chile. La metodología de estudio consistió en analizar el efecto de diferentes niveles de alabeo sobre el valor del IRI, utilizando mediciones reales detalladas de perfilometría laser, y combinándolos con perfiles teóricos de alabeo obtenidos mediante simulación de deformación a través de un modelo de elementos finitos. Dentro del análisis se realizó una separación de las variables de diseño y construcción que afectan al alabeo y por lo tanto al IRI, y se encontró cuáles son las que afectan directamente al comportamiento de la losa en servicio. El factorial incluye largo de losa, espesor, diferencial de temperatura y nivel de rugosidad IRI. Se obtuvo resultados novedosos y altamente relevantes para la optimización de diseños de losas, dado el significativo efecto sobre valor del IRI de construcción. Los resultados tienen que ver directamente con particularidades del modelo del cuarto de carro del indicador IRI y permiten explicar lo observado en condiciones de clima extremo, donde la diferencia de temperatura entre la superficie y el fondo de la losa es alta.

Palabras Perfilometría Láser, Pavimentos de Concreto, IRI, Alabeo, Control de Calidad en Construcción.



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PCA Cálculo: Software Libre para Diseño de Pavimentos de Concreto

Jefferson Castro1, Armando Orobio1*

1: Escuela de Ingeniería Civil y Geomática, Universidad del Valle 1. Cali, Colombia

*[email protected]

Resumen La construcción de pavimentos de concreto se ha incrementado en los últimos años en Colombia, la construcción de sistemas de transporte masivo y vías con pavimentos de concreto son cotidianas a nivel nacional. Uno de los métodos de diseño de pavimentos de concreto más utilizado en el país es el método de la Portland Cement Association (PCA), la PCA presentó inicialmente su método de diseño de pavimentos de concreto en el año 1933, el cual fue actualizado posteriormente en los años 1966 y 1984, esta última versión es conocida como el método PCA – 84, esta versión incluía el software PCAPAV que permitía solucionar de manera rápida los problemas de diseño de pavimentos, sin embargo el software desarrollado para el sistema operativo DOS, no funciona en el actual sistema Windows. PCA cálculo es un software para diseño de pavimentos de concreto basado en el método PCA – 84, se desarrolló utilizando las ecuaciones originales de la PCA, lo que le da mayor precisión en comparación con el uso de los nomogramas del método. PCA cálculo funciona en las últimas versiones del sistema operativo Windows, se pueden incluir todas las variables del método de diseño, realiza los cálculos de fatiga y erosión de manera rápida, con lo que ágilmente se pueden evaluar varias alternativas de diseño, permite hacer un análisis de sensibilidad que muestra gráficamente las variaciones de la fatiga y la erosión en función del espesor de la losa, del módulo de rotura del concreto y del módulo de reacción del conjunto subbase – subrasante, da las recomendación de las dimensiones y separación de las barras de transferencia de carga y de las barras de anclaje, y además PCA cálculo es un software de uso libre.

Palabras clave: Pavimentos, Diseño, PCA, Concreto.



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Materiales Alternativos para la Construcción de Pavimentos: “Laterita”

Bernardo Caicedo 1, Silvia Caro 1*, Juan P. Agudelo 1, Natalia Rodado 1, Salvador Montes 1,

Luis Patiño 1, Luisa Orozco 1, Angélica Patarroyo 1, María Osorio 1

1: Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de los Andes. Bogotá D.C., Colombia

* [email protected]

Resumen Uno de los principales retos para el desarrollo de las redes viales terciarias en algunas zonas de Colombia es la ausencia de materiales de alta calidad que cumplan con las especificaciones técnicas definidas por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS). Esta situación es común en la región de la Orinoquía, en donde a la falta de materiales se suman las difíciles condiciones hídricas e hidrológicas, las cuales exigen la conformación de terraplenes de gran altura. Como consecuencia, existe la necesidad de buscar alternativas que permitan el empleo confiable de los recursos existentes en la zona para la construcción de vías. Este estudio tiene como objetivo caracterizar experimentalmente un material granular denominado laterita, el cual se encuentra en abundancia en el Departamento del Vichada, para evaluar su uso potencial en la construcción de infraestructura vial. Dicha caracterización incluye ensayos estandarizados y no estandarizados sobre el material en su estado natural y sobre el material estabilizado con tres diferentes porcentajes de cemento y con tres porcentajes diferentes de Poli-Acrilato de Sodio (SAP). El objetivo de la estabilización con cemento es mejorar las propiedades mecánicas del material para su uso en capas de base o subbase de pavimentos, mientras que el objetivo de la estabilización con SAP es mejorar las propiedades hidráulicas del material para su empleo en la construcción de terraplenes. Los resultados experimentales preliminares sugieren que los procedimientos de estabilización propuestos cumplen con el propósito de modificar positivamente las propiedades del material tipo laterita.

Palabras clave: Laterita, Pavimentos, Estabilización con Cemento, Porcentajes de Cemento, Caracterización Experimental.




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Concretos Micro y Nano-adicionados de Alta Resistencia y Alto Módulo de Weibull con Aplicación Potencial en Infraestructura Vial

Luis Eduardo Zapata Orduz1*, Ricardo Alfredo Cruz Hernández1

1: Profesor Asociado -Escuela de Ingeniería Civil. Universidad Industrial de Santander–UIS. Bucaramanga, Colombia

* [email protected]

Resumen En tecnología del concreto, el uso de ceniza volante (FA, por sus siglas en inglés) y humo de sílice (SF, por sus siglas en inglés) como aditivo mineral es muy común. Su implementación ha demostrado mejoras en el estado fresco y el endurecido. Además, debido a sus propiedades físico-químicas únicas, el uso de nano-SiO2 (nS) ha presentado varias aplicaciones industriales, sin embargo, su uso en la industria del concreto no es común y sus efectos físico -químicos, capacidades mecánicas y durabilidad son aún tema de investigación. En este sentido, el presente trabajo expone una serie de análisis profundos previamente desarrollados sobre la capacidad a compresión y tracción de concretos que emplean aditivos suplementarios particulados en escala micro y nano. No obstante, el estudio de concretos que contienen nS, SF y FA es complejo y requirió del uso de técnicas estadísticas avanzadas (Design of Experiments -DOE) y herramientas computacionales no-lineales (Artificial Neural Networks -ANN) para su correcto análisis e interpretación. Los resultados desde DOE en compresión y tensión indicaron que las mezclas binarias de nS o SF son la mejor opción para adquirir resistencia mecánica. No obstante, en estos resultados se encontró falta-de-ajuste matemático de segundo orden, pero los análisis y simulaciones con ANN permitieron eficazmente explicar y abordar esta falta-de-ajuste de los DOEs. Así mismo, desde ensayos de tensión indirecta se estimaron los parámetros de Weibull usando modernas técnicas estadísticas no-lineales. Los resultados mostraron que algunos sistemas de sílice amorfa exhibían valores del módulo Weibull mayores que las muestras de control. Finalmente, a los resultados de los concretos y experimentos antes nombrados, ahora se les relaciona con su potencial uso para aplicaciones en el área de la inf raestructura vial; específicamente, el posible uso de emplear mezclas de concreto asfáltico con altos valores del módulo de Weibull.



mailto:racruz@u

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Mejora de la Puesta en Obra y Durabilidad de los Riegos de Liga con Nanomateriales

Juan Belón Gallego1*

1: Optimasoil. Madrid, España

* [email protected]

Resumen El diseño de pavimentos incluye variables de durabilidad, tales como la duración en años y el número de ejes equivalentes que puede soportar la vía en el período de diseño. Todos los sistemas de diseño consideran un comportamiento monolítico entre las capas de aglomerado asfáltico y con una transferencia de carga ideal. Sin embargo, la realidad es que la tecnología actual de riegos de adherencia, basada en emulsiones normales o emulsiones de asfalto modificado, no consigue que dicha adherencia ideal se consiga por varios motivos: Cobertura inicial deficiente, compatibilidad agregado-emulsión deficiente, transferencia a la maquinaria, y poca penetración en asfalto fresado. Adicionalmente, la impermeabilización de las grietas y la permanencia de la adherencia asfalto-sustrato con el tiempo y, particularmente, en condiciones de humedad y trampas de vapor. En este trabajo, se presentará el papel de nanomateriales a base de organosilanos solubles en agua y asfalto como tecnología capaz de conseguir simultánemente varias mejoras de los riegos de adherencia tales como: Unión química del asfalto de la emulsión con el sustrato, mejora de la cobertura por reducción de la tensión superficial, efecto anti-transferencia, mejor mojabilidad y reducción de espesor en el film de asfalto para una mejor transferencia de carga. Todos estos efectos se basan en la multifunción de la molécula como surfactante de la fase acuosa incialmente, como agente “wetting” o de “mojabilidad” en el contacto con el agregado/asfalto y como promotor de adherencia, una vez el riego cura completamente.

Palabras clave: Riegos de Adherencia, Liga, Energía de Enlace, Puesta en Obra de Riegos de Liga, Organosilanos, Nanotac.



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Alternativas de Solución para Caminos de Bajo Tránsito Mediante uso de Pavimentos Ultradelgados de Concreto con Fibras

Mauricio Salgado1*

1: Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile. Santiago, Chile

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Resumen Ante la necesidad de encontrar soluciones que contribuyan, de manera económica y competitiva, a enfrentar el problema de la conservación de caminos de bajo tránsito, en aquellos casos donde las técnicas normalmente empleadas en la conservación resultan insuficientes y conllevan a que se presenten cortos periodos de duración de los trabajos ejecutados, lo que implica que las agencias viales a cargo tengan que estar constantemente invirtiendo importantes cantidades de recursos y proporciones elevadas de sus presupuestos al mantenimiento de los mismos caminos. En Chile se han venido explorando alternativas en pavimento de concreto, para este tipo de caminos, de modo que proporcionen mayor durabilidad a los trabajos que se realicen, siendo viables y competitivas las soluciones que se propone implementar tanto en costo directo inicial como en el análisis del costo del ciclo de vida del pavimento. Dentro de los propósitos de las alternativas de solución se tiene presente que están orientadas a caminos que a pesar de estar catalogados de bajo tránsito por el volumen de vehículos que transitan por ellos, tienen una alta solicitación en carga y una alta exigencia que las técnicas usualmente empleadas no tienen la capacidad de soportar por largos periodos de tiempo. La idea por supuesto era encontrar una solución que aprovechando las ventajas y beneficios de un pavimento de concreto, especialmente en términos de durabilidad, las cuales deben ser repetidas y ejecutadas constantemente. La opción en concreto no solo durara más tiempo sino que compitiera, o redujera la brecha, del costo directo inicial y ratificara el hecho de su conveniencia de la opción en concreto, en términos de los costos durante el ciclo de vida. Para lograr estas metas, la tecnología que se estudió y que se ha implementado exitosamente en algunos proyectos en Chile, consiste en optimizar el espesor del pavimento de concreto, reduciéndolo a tal punto de hacer competitiva la estructura, para lo cual se hace necesario la inclusión del concepto de las losas cortas (losas de espesor optimizado) y la inclusión de fibra en las mezclas de concreto que componen el pavimento. Además de lo anterior, se aprovecha la capacidad de soporte que ofrecen las subrasantes consolidadas por el tránsito en los ejes del camino pre -existente para hacer más competitiva en costos y rendimientos de ejecución de la estructura de concreto. Esta tecnología en Chile en la actualidad se le denomina “pavimentos ultradelgados de hormigón con fibra” y en el presente trabajo se describirá el desarrollo y experiencias que han permitido que hoy esta sea una opción viable. Palabras clave: Pavimentos, Ultradelgados de Concreto con Fibras, Losas Cortas.



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Utilización de Base de Datos para el Diseño y la Gestión Probabilística de Pavimentos

Mario Alberto Rodríguez Moreno*, Guillermo Thenoux Zeballos, Tomas Echaveguren Navarro

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Resumen

En la actualidad cuando se requiere definir la confiabilidad que se utilizará en el diseño de un pavimento, esta se asigna según recomendaciones de guías de diseño o de acuerdo al criterio del diseñador. Esta situación hace probable que cuando se evalúa la estructura la vida diseño puede verse sub o sobre dimensionada. Adicionalmente, el valor de confiabilidad elegido se define como un valor determinista, que en el diseño se involucra como una simplificación de un análisis basado en la teoría de confiabilidad y que para efectos prácticos se configura como un factor de seguridad que minora el número de ejes equivalentes predichos por el método de diseño. De otro lado, los modelos de comportamiento son desarrollos empíricos que se calibran en base a información tomada de campo y que gracias a ella pueden evaluar el desempeño de una estructura de pavimento en condiciones reales de clima, calidad del proceso constructivo, desempeño de los materiales, comportamiento del tránsito, etc. Por lo tanto, la forma adecuada de enfrentar el diseño es evaluar el desempeño en términos de la probabilidad de éxito, definida como la probabilidad de que el número de repeticiones de carga realmente aplicadas sobre el pavimento, no excedan el número de repeticiones de carga que puede soportar hasta alcanzar un nivel mínimo de serviciabilidad especificada y no desde una perspectiva determinista. Debido a lo anterior, esta investigación propone un método que relaciona el diseño con los modelos de comportamiento, mediante el cual puede obtenerse valores de confiabilidad que reducen la incertidumbre de su asignación y proporcionan una estimación realista de la vida de diseño, al tomar en cuenta los modelos de comportamiento. Para lograr este objetivo se desarrolló un modelo conceptual del método de diseño, que considerando su naturaleza aleatoria y aplicando técnicas de simulación permitieran obtener distribuciones de probabilidad que caracterizan la vida de diseño utilizando datos tomados en campo. Paralelamente, se realizó una propuesta mediante la cual fuese posible integrar los modelos de deterioro, de tal manera que pudiesen predecir la evolución de la serviciabilidad con respecto a las cargas del tránsito que circulan sobre el pavimento. De esta manera, puede estimarse la vida útil del pavimento, que se caracterizó mediante funciones de densidad de probabilidad que fueron ajustadas utilizando datos tomados en campo. Posteriormente con las representaciones aleatorias de la vida de diseño y vida útil, y la utilización de la teoría de la confiabilidad se obtienen valores de confiabilidad que contrastan adecuadamente el diseño predicho con el desempeño esperado de un pavimento en servicio. Finalmente, la propuesta de este estudio fue evaluada mediante un caso de estudio sobre carreteras localizadas en Chile. Los modelos desarrollados definieron valores de confiabilidad para distintas categorías de caminos, clasificados por ubicación geográfica, nivel de tránsito y capacidad estructural. Además se obtuvieron representaciones probabilísticas de los distintos deterioros analizados y de la expectativa de vida de diseño por categorías clasificadas según se indicó antes. Se concluye que la relación entre el método de diseño empírico AASHTO-93 y los modelos de comportamiento del programa HDM-4 es una herramienta válida para definir el valor de confiabilidad, que ajusta el resultado del diseño gracias a una evaluación anticipa da de la evolución del camino cuando se coloca en servicio, lo que representa una menor variabilidad de la vida útil de la estructura de pavimento. Palabras claves: Confiabilidad, Diseño de Pavimento, Modelos de Desempeño, Ciclo de Vida, Evaluación Probabilística, Pavimentos Asfálticos.



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Uso de RAP con Geoceldas para Estructuras de Pavimentos

Carlos A Moreno1*

1: Departamento de Ingeniería, Geosistemas Pavco. Bogotá, Colombia

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Resumen El uso y aprovechamiento del Asfalto Reciclado o RAP, es uno de los grandes desafíos de la ingeniería de pavimentos, especialmente en zonas urbanas, donde el aprovechamiento de materiales de fresado puede traducirse en importantes ahorros económicos, una disminución del impacto ambiental por menor utilización de materiales pétreos y asfálticos no renovables, ahorro de combustibles, movimiento de tierra, entre otros factores. La combinación del sistema de Geoceldas con material de lleno tipo RAP, genera un aumento de módulo de material y al aplicarse una carga se convierte en una redistribución de esfuerzos en un área mayor, generando un efecto de viga semirígida que incrementa las propiedades de la capa que conforma la estructura de pavimento, lo cual permite una disminución de espesores de material y una reutilización del material reciclado, logrando una tecnología innovadora frente a las alternativas tradicionales, que permite aprovechar los recursos de una manera más eficiente. En Colombia se han realizado algunos proyectos mediante éste procedimiento, elaborando ensayos de campo con la viga Benkelman posteriormente a la construcción de la estructura de pavimento, donde se incluye una capa con Geocelda y RAP los cuales después de ser monitoreados, arrojaron los resultados esperados respecto al aporte previsto para el sistema de confinamiento lleno con el material de fresado, adicionalmente, en este artículo se incluyen los resultados de algunas investigaciones elaboradas en Estados Unidos sobre el comportamiento del RAP con Geoceldas en reconstrucción de vías pavimentadas con daños por el efecto de tráfico pesado. La combinación de Geocelda con RAP en la práctica de la rehabilitación de pavimentos, resulta muy beneficiosa por reutilizar este material de reciclado que si bien es un material que perdió algunas propiedades iniciales por el uso o envejecimiento, tiene un gran potencial de ser reutilizado para integrar nuevas capas, que permiten pensar en una alternativa futura para la construcción de vías urbanas, aprovechando el material proveniente del mantenimiento.

Palabras clave: Geoceldas, RAP, Asfalto Reciclado, Mantenimiento Vías, Geosintéticos.



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Desempeño de Revestimientos Asfálticos al Utilizar en su Composición Residuos de Construcción y Demolición

Ferney Quiñones Sinisterra1*, Márcio Muniz de Farías2

1: Universidad del Tolima. Ibagué, Colombia

2: Universidad de Brasilia. Brasilia, Brasil

* [email protected] [email protected] Resumen

La gran cantidad de residuos de construcción y demolición en las ciudades del mundo, se ha convertido en un problema social, económico y ambiental, por esta razón esta investigación busca evaluar experimentalmente el uso de residuos de construcción y demolición reciclados (RCD-R) en la estructura de pavimentos y en este caso, específicamente en la carpeta asfáltica, presentando un análisis comparativo entre estos materiales y un agregado convencional utilizado en Brasilia (Brasil), evaluando los agregados por medio de ensayos de caracterización y mediante la determinación de las propiedades mecánicas mezclas densas en caliente (MDC) elaborada con agregados reciclados. Durante la investigación fueron confeccionadas mezclas asfálticas con agregado reciclado de los residuos de demolición del estadio Mané Garrincha de Brasilia y agregado convencional, además ligante asfaltico tipo AC 50/70 y asfalto modificado con caucho de llantas usadas, para luego elaborar cuerpos de prueba realizando en ellos ensayos tales como resistencia a tracción, módulo de resiliencia, influencia del agua, ensayos de deformación permanente entre otros. Los resultados de los ensayos indican que la mezcla asfáltica presentó un buen desempeño, demostrando que el reciclaje puede ser una solución sustentable para el destino del RCD buscando compensar la explotación exhaustiva de los recursos naturales.



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Produciendo Mezclas Tibias Modificadas con Polímeros, Fibras y Altos Contenidos de Material Fresado (RAP)

Filippo Giustozzi1, Maurizio Crispino2, Luis Guillermo Fuentes2*, Gilberto Martínez-Arguelles2

1: Department of Civil and Environmental Engineering, Politecnico di Milano. Milan, Italy

2:Department of Civil and Environmental Engineering, Universidad del Norte. Barranquilla, Colombia

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Resumen El deseo global de lograr sistemas de transporte sostenible ha motivado a las instituciones y autoridades de carreteras para adoptar tecnologías de mezclas tibias (WMA) y al mismo tiempo aumentar las cantidades de pavimento asfálti co recuperado-fresado (RAP) para que sea usado en las capas de pavimentos flexibles. Reducir las temperaturas de mezclado y compactación por medio de la adopción de aditivos específicos ha mostrado algunas falencias en cuanto al desempeño de las mezclas. Por otro lado, altos contenidos de RAP aportan asfalto envejecido, variabilidad en la granulometría de los agregados y limitaciones durante la producción en planta. El presente artículo describe los resultados de una investigación en laboratorio sobre varias WMA incluyendo altos contenidos de RAP, para evaluar propiedades volumétricas, mecánicas y de desempeño en el largo plazo. Un nuevo compuesto de polímeros y fibras fue adicionado para lograr un desempeño comparable con respecto al de mezclas en caliente modificadas con polímeros. El estudio evaluó, entre otros, la influencia del mezclado y del proceso de compactación, módulos dinámicos, comportamiento a fatiga y resistencia al ahuellamiento. Los resultados muestran que las tecnologías con mezclas tibias pueden ser adoptadas con altos contenidos de RAP, para lograr un desempeño consistente en términos de durabilidad, similar aquellas mezclas modificadas con polímeros. Palabras clave: Mezclas Tibias, Pavimento Asfaltico Reciclado (RAP), Fibras, Polímeros.




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Geomática Aplicada en la Movilidad y Seguridad Vial

Henry Yecid Bustos Castañeda1*

1: Facultad de Ingeniería, Corporación Universitaria Minuto de Dios UNIMINUTO. Bogotá, Colombia

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Resumen

El modelamiento espacial de la superficie del globo terráqueo se ha convertido en un insumo obligatorio para las necesidades de la población mundial. Basta con realizar una consulta geográfica para encontrar la tienda de abarrotes más cercana a una residencia cualquiera. Son entonces los productos de la Geomática un Servicio; Servicio que en algún momento del proceso cartográfico, se convierte en un Bien para la sociedad. Se busca con este artículo definir y precisar cada uno de los procesos que intervienen en la aplicación de las nuevas tecnologías a las ciencias de las tierras con énfasis en los servicios, la movilidad y la seguridad vial. Una de las aplicaciones más actuales de la Geomática es el Sistema Lidar el cual integra las unidades de potencia, control y tiempos con la georreferenciación, el escáner laser y la fotogrametría aérea para generar un resultado estructurado como insumo en los sistemas de información geográficos (SIG). Sistemas que se convierten en la base integradora para la aplicación en los diferentes proyectos de infraestructura vial. Como resultado general de la aplicación de la Geomática respecto a los servicios, la movilidad y la seguridad vial, se encuentran entre otros los controles en tiempo real de los desarrollos de las rutas diarias, la actual ización y programación de la malla vial correspondiente al sistema, la programación de soluciones inmediatas durante la prestación normal del servicio incluidas las horas de receso y el control de los instrumentos de señalización. Lo anterior sin dejar a un lado el aporte directo de la Geomática a los diseños, las consultorías de obras nuevas y las acciones de recuperación vial que se generan para las mejoras relacionadas con los sistemas viales y los pavimentos. Palabras clave: Geomática, Modelamiento, Cartografía, SIG, Georreferenciación, Georadar, Lidar.



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Evaluación del Desempeño del Fresado Estabilizado con Emulsión Asfáltica y Consideraciones de Diseño para el Material.

Daniel Alberto Zuluaga Astudillo1*

1: Programa en Diseño y Construcción de Vías y Aeropistas, Escuela de Ingenieros Militares ESING. Bogotá,

Colombia

*[email protected] Resumen

Se desarrolló la evaluación de la respuesta mecánica “en campo” de Fresado estabilizado con emulsión asfáltica catiónica CRL-1, puesto en servicio mediante procesos constructivos convencionales, haciendo uso de una serie de diseños aplicados en diferentes condiciones de servicio. El fundamento técnico se soporta en una consulta detallada sobre las condiciones de respuesta que el material ha presentado en ensayos de laboratorio, así como en pruebas de deflectometría en la ciudad de Bogotá. Se analizan las consideraciones de diseño en términos del espesor mínimo aplicado y las implicaciones de materiales subyacentes y superiores. La idea de investigar el comportamiento de fresado se soporta en que los volúmenes de dicho material en actividades de pavimentación son cada vez mayores en las principales ciudades; en nuestro país no se cuenta con centros de procesamiento del R.A.P, únicamente existen centros de acopio temporal y de distribución a los frentes de obra sin que existan controles de las variables de operación. Se generó un análisis que interrelacionara las diferentes variables utilizadas y los espesores de la capa de fresado sugerida por el mismo diseño, contemplando aspectos como: CBR, Mr, Tránsito y Deformaciones (admisible y actuante). Se observó con facilidad que los esfuerzos actuantes son bastante inferiores a los admisibles y que hay una concentración alrededor de los 0,22 kg/cm2, se plantea entonces que para la mayoría de los segmentos los requerimientos de operación son muy similares, lo que se soporta en que la mayoría de las vías presentan solicitudes en 500.000 ejes y CBR inferiores a 3. En cuanto a las consideraciones de la subrasante para el diseño, vale la pena resaltar que en el 88,67 % de los casos se presentó la necesidad de generar estabilización, teniendo en cuenta los valores reportados de CBR. La aplicación del fresado, puede hacerse en cualquier tipo de vía, sin embargo la concentración de datos en sectores donde las demandas de ejes sean inferiores o iguales a 500.00 ejes (76% de la muestra), además de los resultados observados en los antecedentes, conllevan a sugerir que la utilización del material es recomendable en mayor medida para zonas de bajo tráfico, sin que el valor de CBR sea una restricción en su aplicación. La distribución de resultados muestra que cerca del 61% de los segmentos de la muestra refleja una condición de soporte de la sub rasante desfavorable. Palabras clave: Reclaimed Asphalt Pavement RAP, Deflectometría, CBR, Nivel de Tránsito, Espesor de Estructura.




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Análisis y Caracterización de una Mezcla Asfáltica, Obtenida con Mecanismos Diferentes de Compactación, a través de la Técnica de

Tomografía Computarizada CT

Vanessa Senior*1, Carlos Graciano2, Carlos A. Vega-Posada3, Adriana Lammardo4

1: Estudiante Doctorado en Ingeniería Civil. Universidad Nacional de Colombia. Medellín, Colombia

2: Profesor Asociado, Universidad Nacional de Colombia. Medellín, Colombia 3: Profesor Asistente, Departamento de Ing. Civil y Ambiental. Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia

4: Grupo de Investigación Biomecánica, Universidad Simón Bolívar. Caracas, Venezuela

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Resumen

Este artículo presenta un estudio experimental sobre la compactación de una mezcla asfáltica caliente a través del estudio de imágenes obtenidas mediante tomografía computarizada de rayos X (TC). La mezcla asfáltica atiende las especificaciones de la FAA P-401 (Federal Aviation Administration); la cual ha sido producida con un cemento asfáltico normalizado AC 20 con agregados pétreos propios de la región del Valle de Aburrá y del occidente antioqueño. Las briquetas se elaboraron bajo la metodología Marshall, empleando una fórmula de trabajo con un contenido óptimo de asfalto de 5,9 %. La investigación realizada se aborda desde los enfoques experimental y micromecánico y pretende satisfacer la premisa de que una mezcla asfáltica compactada en laboratorio, con la energía de compactación que le confiere la masa del martillo, el número de golpes, la temperatura de compactación y empleando el mecanismo de impacto; exhibe unas características de acomodamiento de partículas, patrones de permeabilidad, porosidad y densidad diferentes si se le compara con una mezcla asfáltica producida con los mismos materiales pétreos y cemento asfáltico, que ha sido compactada bajo las condiciones de intemperismo propias de la región, con equipos vibratorios y neumáticos, cada uno de ellos con un peso respectivo y un control de la temperatura de compactación disímiles a las que ofrecen las condiciones del laboratorio. La fase de evaluación de la investigación, inicia con la caracterización de las muestras por el comportamiento de su interfaz asfalto-agregado. Esto se logra, empleando la técnica de tomografía computarizada de rayos X sobre especímenes que han sido compactados en el laboratorio y núcleos obtenidos directamente del sitio de colocación de la mezcla. Empleando un software especializado, se logra la reconstrucción de los cortes en un sólido que permite la evaluación de los parámetros de la microestructura de la mezcla asfáltica para ambas técnicas de compactación. La técnica de imágenes diagnósticas por tomografía computarizada de rayos X se viene implementando desde hace cuatro décadas para el análisis de materiales en varias disciplinas de investigación tales como la paleontología, petrología, geotecnia, entre otros. Otros estudios a escala real realizados sobre mezclas asfálticas de gradación abierta, emplearon TC de rayos X, antes y después de que la mezcla asfáltica estuviera en servicio con solicitaciones de tráfico determinadas.

Palabras clave: Ingeniería de Pavimentos, Tomografía Computarizada, Mezcla Asfáltica, Mecanismo de Compactación, Pavimentos Flexibles.



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Determinación de las Propiedades Físicas y Mecánicas de Suelos Tratados con Cal Viva para la Construcción de Terraplenes,

Subbases y Bases de Carreteras en la Zona Norte Colombiana

Delia Curiel1*, Julio Carmona2, Guilherme Campos3, Juan Vidal Gutierrez4

1: Departamento Comercial, Pacific Stone SAS 1. Cartagena, Colombia

2: Gerencia Técnica, Geoconsultas Ltda. 2. Cartagena, Colombia 3: Desarrollo de Nuevos Negocios, Lhoist Suramérica. Belo Horizonte, Brasil

4: Departamento Comercial, Pacific Stone SAS 1. Cartagena, Colombia

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Resumen

La estabilización de suelos con cal viva es una técnica que se viene utilizando desde el Siglo III a.C. para tratar suelos con considerables contenidos de limos y arcillas, los cuales presentan un comportamiento geotécnico inadecuado para su empleo en la construcción de infraestructura debido a su elevada plasticidad, poca capacidad de soporte e inestabilidad volumétrica, principalmente en presencia de agua. Con la cal viva se obtienen beneficios tales como secado inmediato del suelo, mejoramiento de la trabajabilidad y la compactación, disminución de la expansión y plasticidad, aumento de la capacidad de soporte (CBR) y resistencia. En la zona norte de Colombia se están desarrollando proyectos de infraestructura que no cuentan con disponibilidad de fuentes de materiales cercanas que cumplan con las características para ser utilizados como relleno, subbases y bases de vías, por lo cual en el presente trabajo se evaluó el comportamiento de los materiales en cercanía de dichas obras estabilizados con cal y se determinó cual es el porcentaje óptimo que se debe emplear para garantizar que sus propiedades físicas y mecánicas fueran las adecuadas para poder ser utilizados en las distintas capas del pavimento. Este porcentaje óptimo de cal se determinó utilizando el método de diseño de mezcla conocido como “Mixture Design Procedures for Lime Stabilized Soil” de National Lime Association de los Estados Unidos, y se obtuvieron valores comprendidos entre 4% y 6% lográndose con estos porcentajes CBR promedio de 34% y Resistencias a la Compresión Inconfinada de 21 kg/cm2 para las diferentes muestras. Palabras clave: Suelo, Estabilización, Cal Viva, pH, CBR, Resistencia a la Compresión.




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Evaluación del Polvo de Ladrillo como Estabilizante de Suelo Perteneciente a Vías Terciarias

Fredy Alexander Muñoz Cano1*, Yhan Paul Arias Jaramillo1, César Augusto Hidalgo Montoya1.

1: Ingeniería Civil, Universidad de Medellín, Medellín, Colombia

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Resumen La utilización de materiales alternativos en el campo de la construcción presenta una evolución que abarca un buen funcionamiento en sus propiedades mecánicas y físicas, además de una optimización en el ámbito económico y ambiental, donde se presenta un interés en el uso de materiales que sirvan como cementantes dentro diferentes obras de ingeniería, buscando sustituir el cemento Portland. Este trabajo evalúa mezclas de residuos industriales, polvo de ladrillo y residuos de cal en probetas cilíndricas a través de un diseño de experimentos, mediante el cual se establecen las mejores proporciones de estos dos materiales para conformar un material cementante alternativo. Posteriormente este material cementante es combinado en porcentajes de 7%, 14% y 21% en masa de un suelo arcilloso. Se realizan ensayos de compactación Proctor Modificado a las mezclas y ensayos de Compresión simple no confiada a diferentes condiciones de humedad, temperatura y tiempo de curado. Los resultados muestran que se produce un incremento en la resistencia del suelo frente a las cargas y a procesos erosivos.

Palabras clave: Polvo de Ladrillo, Activación Alcalina, Vías Terciarias.



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Efecto de la Estabilización Química de Suelos en los Costos Durante el Ciclo de Vida de Pavimentos en Vías Terciarias.

Orlando Gómez1, Andrés Cruz1*

1: Appsoluto S.A.S, Bogotá, Colombia.

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Resumen En Colombia la mayor parte de la carga es transportada utilizando el medio terrestre de transporte y solo cerca del 10%

de las vías se encuentran pavimentadas. El mal estado de la red vial terciaria y secundaria implica un aumento en los

costos de transporte por el incremento en los tiempos de desplazamiento y los daños prematuros en los vehículos, además

en estas vías durante las temporadas secas se producen impactos negativos a las comunidades vecinas debido al polvo

suspendido. En el invierno muchas de estas vías resultan intransitables. La estabilización química de suelos es una técnica

que se ha venido usando desde hace siglos, con el objetivo de utilizar suelos de mala calidad y reducir el transporte de

materiales. En los últimos años se han desarrollado nuevas tecnologías como los polímeros y los órgano-silanos.

Utilizando dichas tecnologías se estabilizó un kilómetro de vía en el Casanare. Se presenta un resumen del proceso

constructivo y limitaciones de las tecnologías utilizadas. Se presentan también resultados de mediciones del CBR del suelo

antes y después del tratamiento, además el módulo resiliente fue determinado a partir de ensayos de LWD in situ. De la

estabilización se encontró una reducción del 100 % del presupuesto de mantenimiento, con respecto a la alternativa

tradicionalmente utilizada, también se documentó un incremento de la velocidad de circulación y una reducción del polvo

suspendido en el aire.

Palabras clave: Órgano-silanos, Polímeros, Estabilización Química, Vías Terciarias.




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Geocompuestos De Drenaje Triplanar En Sistema De Subdrenaje En Vías Como Reemplazo y/o Complemento De Capas Drenantes

Leonardo Gómez Sandoval 1, Ana María Marín Agudelo. 2

1: IC, Especialista en infraestructura vial y transportes, Departamento de Ingeniería, Geosistemas Pavco. Bogotá,

Colombia. 2: IC, Especialista en Finanzas y Evaluación de Proyectos; Gerente Regional Antioquia, Geosistemas Pavco.

Medellín, Colombia.

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Resumen En las estructuras de pavimento, la transmisión de las cargas más importantes serán absorbidas por las losas de concreto o por el conjunto del espesor de asfalto más los materiales granulares; las cuales se apoyan directamente sobre el suelo de cimentación. Se ha comprobado que la transmisión de carga a la subrasante es menos eficiente cuando se cuenta con un sistema de subdrenaje inadecuado. Para el manejo de excesos de agua, niveles freáticos y control de humedad, se requiere la construcción de sistemas de subdrenaje laterales y capas drenantes. Es así, como métodos de construcción innovadores y sostenibles, que involucren técnicas y nuevos materiales de construcción como geocompuestos de drenaje triplanares, son necesarios para mejorar la infraestructura de transporte latinoamericana . En el presente documento se relaciona un reciente caso histórico, en el cual por medio de esta nueva tecnología fue posible el reemplazo de una costosa capa drenante inicialmente proyectada. Palabras clave: Subdrenaje Pavimentos, Geocompuesto de drenaje triplanar, capas drenantes, Geotextil, subdrenaje, Geored triplanar.




XX Simposio Colombiano Sobre Ingeniería de Pavimentos - Memorias

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