PAVIMENTOS DE CONCRETO      HIDRÁULICO.                   Gerencia Técnica IMCYC, 2009
La gente quiere vialidades seguras      Con mejor visibilidad      Sin deformaciones      Con mejores condiciones de manej...
En la ingeniería de pavimentos se manejan dos tiposconvencionales identificados como flexibles o asfalticos y rigidoso de ...
COSTO DEL CICLO DE VIDA    COSTO DEL CICLO DE VIDADurabilidad de los proyectosEs un aspecto cada vez más importante a nive...
COSTO DEL CICLO DE VIDA     COSTO DEL CICLO DE VIDAEn una visión general, el costo inicial de unacarretera es visto sólo c...
COSTO DEL CICLO DE VIDA       COSTO DEL CICLO DE VIDAEl impacto de lo anterior es sumamente significativo,como lo denotan ...
COSTO DEL CICLO DE VIDA      COSTO DEL CICLO DE VIDAEN UNA ESTIMACION PARA VALUAR EL ORDEN DEMAGNITUD, EN UN TRAMO DE 100 ...
ABATIMIENTO DEL COSTO        ABATIMIENTO DEL COSTOPara una carretera con un tránsito de 3000 vehículosdiarios y una tasa d...
A.- Costo Inicial, de construcción Diseño                      2% Indemnizaciones            28% Movimientos de tierra    ...
Diseño       PRESIONES AL SUELO         P                       PLAS PRESIONES TRANSMITIDAS A LA ESTRUCTURA DETERRACERIAS ...
Diseño AASHTOLa calidad del soporte está dada por :El módulo de reacción K de la capa subrasanteBase o sub-base: Capa de m...
Diseño AASHTO           Propiedades de la SubrasanteMódulo de Reacción de la Subrasante, k                     Reacción   ...
Diseño AASHTO                    TráficoESAL´s o E-18´sEl número y peso de todos los ejes esperados   durante la vida de d...
Diseño AASHTO    Daño en los Pavimentos. Importancia del trafico                       pesadoEl daño producido a un pavime...
Diseño AASHTO            Daños en los Pavimentos     CARGA = P                               DAÑO   CARGA =2 x P      DAÑO...
Diseño AASHTO                           Drenaje, Cd                Avenidas para entrada de agua               Entrada    ...
Diseño AASHTO            Calidad del Servicio                              Índice de Servicio Serviciabilidad             ...
VENTAJAS ECONOMICAS      VENTAJAS ECONOMICAS                                COSTO DEL  CONCRETO HIDRAULICO           CICLO...
Diseño de las Estructuras de los pavimentosLos métodos empleados, AASHTO, Instituto de Ingeniería UNAM e Instituto del Asf...
Características del estudio económico      CondicionesEl procesamiento del análisis económico de las seis estructuras, cub...
Tipos de pavimento                                        COSTOS por km, Construcción y Mantenimiento, tránsito bajo, año ...
Tipos de pavimento                                    COSTOS por km, Construción y Mantenimiento, tránsito medio 2008     ...
Tipos de pavimento                                    Costo por km, Construcción y Mantenimiento, tránsito pesado, año 200...
Resultados del estudioConclusionesComo se aprecia en las gráficas, el pavimento rígidopresenta el menor costo total en las...
ObservacionesAdicionalmente al análisis realizado, actualmente se estánrealizando análisis de consumo de la energía requer...
VIDA DE SERVICIO EN AÑOS            CARRETERAS CON TRÁNSITO PESADO   ORGANISMO               De Concreto            De Asf...
AHORRO DE COMBUSTIBLE EN PAVIMENTOS DE CONCRETO COMPARADO    CON EL CONSUMO EN PAVIMENTOS DE ASFALTO       Tipo de        ...
ESTRUCTURA USUAL                                       ESTRUCTURA USUAL                                                   ...
Capacidad de Carga                   ConcretoAl incrementar el espesor del pavimento de concreto en2.5 cm, incrementamos a...
ASFALTO ASFALTO                           CONCRETO                                   CONCRETO• Se deteriora con el        ...
AHORROS                          AHORROSLa alternativa de construcción de pavimentos rígidos sevuelve más relevante, princ...
Ventajas del Concreto Hidráulico         Ventajas del Concreto HidráulicoA) DURABILIDAD1.- VIDA ÚTILConcreto Hidráulico: 2...
Ventajas del Concreto Hidráulico       Ventajas del Concreto Hidráulico3.- MANTENIMIENTOConcreto Hidráulico: Sello de grie...
Ventajas del Concreto Hidráulico     Ventajas del Concreto HidráulicoB) SEGURIDAD1.- MEJOR VISIBILIDAD El concreto hidrául...
Ventajas del Concreto Hidráulico  Ventajas del Concreto HidráulicoB) SEGURIDAD2.- LIBRE DE DEFORMACIONES• Superficie Rígid...
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  1. 1. PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRÁULICO. Gerencia Técnica IMCYC, 2009
  2. 2. La gente quiere vialidades seguras Con mejor visibilidad Sin deformaciones Con mejores condiciones de manejo y frenadoLa sociedad quiere vialidades de calidad Seguras, confortables y económicasEl País requiere vialidades duraderas Con una mayor vida útil De alta resistencia Que necesiten menor mantenimiento
  3. 3. En la ingeniería de pavimentos se manejan dos tiposconvencionales identificados como flexibles o asfalticos y rigidoso de concreto hidráulico, con variantes de bases y subbases y contrabajos de rehabilitación diversos.Para determinar que pavimento específico se debe elegir paracada caso en particular, se requiere seguir un proceso deselección que implica la consideración de diversos aspectos entrelos que destacan los relativos a los costos.
  4. 4. COSTO DEL CICLO DE VIDA COSTO DEL CICLO DE VIDADurabilidad de los proyectosEs un aspecto cada vez más importante a nivelmundial.Los diseños de los pavimentos rígidos seespecifican para una vida útil :• en México de 20 a 25 años.• en Estados Unidos los están llevando a períodos de 30 a 40 años.• en Europa no es raro que se diseñen para 50 años ó más.
  5. 5. COSTO DEL CICLO DE VIDA COSTO DEL CICLO DE VIDAEn una visión general, el costo inicial de unacarretera es visto sólo como parte del costo totaldel proyecto, por lo que se considera el conceptodel “costo del ciclo de vida”, que incluye: a) COSTOS DE CONSTRUCCION INICIAL. a) COSTOS DE CONSTRUCCION INICIAL. b) COSTOS DE CONSERVACION. b) COSTOS DE CONSERVACION. c) COSTOS DEL USUARIO. c) COSTOS DEL USUARIO.
  6. 6. COSTO DEL CICLO DE VIDA COSTO DEL CICLO DE VIDAEl impacto de lo anterior es sumamente significativo,como lo denotan los siguientes datos:• En México, los costos del transporte representan el 5% del PIB.• En un camino con al menos 50 vehículos diarios de circulación los costos de operación serán mayores que la suma de los costos de construcción inicial y de conservación durante su vida útil. Banco mundial.
  7. 7. COSTO DEL CICLO DE VIDA COSTO DEL CICLO DE VIDAEN UNA ESTIMACION PARA VALUAR EL ORDEN DEMAGNITUD, EN UN TRAMO DE 100 km CON UN TPDA DE3,600 (28% PESADOS), UN PAVIMENTO MALOCOSTARIA AL PAIS 56,000 MILLONES DE PESOS CADAAÑO EN EXCESO DEL COSTO DE OPERACION DE UNCAMINO EN BUENAS CONDICIONES. INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE
  8. 8. ABATIMIENTO DEL COSTO ABATIMIENTO DEL COSTOPara una carretera con un tránsito de 3000 vehículosdiarios y una tasa de crecimiento usual en México COMPONENTES QUE INCLUYE ? COSTO RELATIVOCONSTRUCCION INICIAL COSTO TOTAL DEL PROYEC- PROYEC- TO AL MOMENTO DE SU 1 INAUGURACION REPARACIONES, REHABILI- REHABILI-CONSERVACION TACIONES, AMPLIACIONES 10 Y MODERNIZACIONESCOSTOS DEL USUARIO OPERACION DE LOS VEHICU- VEHICU- LOS, COSUMO DE COMBUS- COMBUS- + 200 TIBLE, COMPOSTURAS, TIEM- TIEM- POS DE RECORRIDO Y ACCI- ACCI- DENTES
  9. 9. A.- Costo Inicial, de construcción Diseño 2% Indemnizaciones 28% Movimientos de tierra 35% Pavimento 15% Estructuras Complementarias 7% Señalización e iluminación 13%
  10. 10. Diseño PRESIONES AL SUELO P PLAS PRESIONES TRANSMITIDAS A LA ESTRUCTURA DETERRACERIAS SON MENORES EN LOS PAVIMENTOS DE CONCRETOHIDRAULICO.
  11. 11. Diseño AASHTOLa calidad del soporte está dada por :El módulo de reacción K de la capa subrasanteBase o sub-base: Capa de material directamente debajo dela losa que proporciona una superficie de trabajo estable. Losa del Pav. Base Módulo k Capa Subrasante
  12. 12. Diseño AASHTO Propiedades de la SubrasanteMódulo de Reacción de la Subrasante, k Reacción Receptor de Gato Hidráulico Indicador de Reacción Presión Placas Carátula de Apiladas Deflexión k (psi/in) = carga unitaria por placa / deflexión de la placa
  13. 13. Diseño AASHTO TráficoESAL´s o E-18´sEl número y peso de todos los ejes esperados durante la vida de diseño del pavimento -Ejes Equivalentes Sencillos expresado en ejes de 8.2 ton para cada tipo de pavimento. -ESAL´s Rígidos o E-18´s -ESAL´s Flexibles o E-18´s
  14. 14. Diseño AASHTO Daño en los Pavimentos. Importancia del trafico pesadoEl daño producido a un pavimento por un camión semi-remolque de 36 Ton.equivale a 9,523 automóviles.En las décadas de los 50s y 60s, el porcentaje de camiones pesados era del 6%respecto al tráfico total.Actualmente, la concentración de camiones pesados es del 25 al 40%.En México, el coeficiente de daño medido de camiones pesados, es 4 vecesmayor que en los Estados Unidos.
  15. 15. Diseño AASHTO Daños en los Pavimentos CARGA = P DAÑO CARGA =2 x P DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO DAÑO
  16. 16. Diseño AASHTO Drenaje, Cd Avenidas para entrada de agua Entrada 1 de la Superficie Losa del Pavim. Base 3 1 Movimiento de De la Orilla Vapor 22 4Ascensión 5 Drenaje NaturalCapilar del de Terrenos Nivel Arriba Freático Ascenso del Nivel Nivel Freático Freático
  17. 17. Diseño AASHTO Calidad del Servicio Índice de Servicio Serviciabilidad Presente (PSI) la habilidad del 5.0 pavimento Muy Bueno 4.0 de servir al tipo de Bueno 3.0 tráfico Regular (autos y camiones) 2.0 que circulan en la vía Pobre 1.0 Muy Pobre 0.0
  18. 18. VENTAJAS ECONOMICAS VENTAJAS ECONOMICAS COSTO DEL CONCRETO HIDRAULICO CICLO DE VIDA+ ALTERNATIVAS QUE DEN RESULTADOS SIMILARES+ MISMA DURABILIDAD+ MISMA CAPACIDAD ESTRUCTURAL+ REPRESENTAR RESULTADOS EN “PESOS EQUIVALENTES”
  19. 19. Diseño de las Estructuras de los pavimentosLos métodos empleados, AASHTO, Instituto de Ingeniería UNAM e Instituto del Asfaltopara el caso de pavimentos flexibles y para Pavimentos rígidos, AASHTO y PCA.Se tienen las estructuras siguientes: Pavimento Flexible Pavimento Rígido Espesor de capa, cm Espesor de capa, cm ESAL Sub rasante Base Carpeta ESAL Sub rasante base Carpeta 1x 106 1x 106 30 20 11 30 12 1610x106 30 22 18 10x106 30 12 2550x106 50 25 25 50x106 50 12 30
  20. 20. Características del estudio económico CondicionesEl procesamiento del análisis económico de las seis estructuras, cubre un periodo de 30 años,en el cual se consideraron los costos de construcción, de conservación o mantenimiento, deoperación y el costo de rescate.Los precios unitarios son los que se manejan en el año de 2008, sin considerar acarreos.Los costos de conservación también son los del año 2008, incluyendo los tiempos de aplicación.En los costos de operación se han tomado en cuenta los criterios del IMT y se ha utilizado elprograma vocmex para su cálculo a través del tiempo.El tránsito para cada caso analizado, con una tasa de crecimiento de 5%.
  21. 21. Tipos de pavimento COSTOS por km, Construcción y Mantenimiento, tránsito bajo, año 2008. 5000000 4800000 4600000 4400000 concreto asfáltico 4200000 Flexible 4000000Costo en $ 3800000 3600000 3400000 concreto hidráulico 3200000 Rígido 3000000 2800000 2600000 2400000 2200000 2000000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 AÑ O S 1A 1B Con 2 carriles de circulación
  22. 22. Tipos de pavimento COSTOS por km, Construción y Mantenimiento, tránsito medio 2008 13000000 12000000 11000000 concreto asfáltico 10000000Costo en pesos 9000000 concreto hidráulico 8000000 7000000 6000000 5000000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 AÑOS Con 4 carriles de circulación
  23. 23. Tipos de pavimento Costo por km, Construcción y Mantenimiento, tránsito pesado, año 2008 18000000 16000000COSTO EN PESOS 14000000 concreto asfáltico 12000000 concreto hidráulico 10000000 8000000 6000000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 AÑOS Con 4 carriles de circulación
  24. 24. Resultados del estudioConclusionesComo se aprecia en las gráficas, el pavimento rígidopresenta el menor costo total en las opciones analizadas, partiendo dela subrasante propuesta con valor de VRS de 20%; sin embargo, paraotras condiciones de subrasante, se podrán obtener otras conclusionesdiferentes.En todos los casos, el pavimento rígido es favorecido en cuanto acostos de mantenimiento.En cuanto a los costos de construcción se determinó que para condicionesde tránsito moderado y tránsito más intenso y pesado, el costo del pavimentorígido resulta menor que el flexible.
  25. 25. ObservacionesAdicionalmente al análisis realizado, actualmente se estánrealizando análisis de consumo de la energía requerida paraobtener o producir cada uno de los materiales requeridos,como consecuencia de la creciente preocupación mundialrespecto al consumo de energía.
  26. 26. VIDA DE SERVICIO EN AÑOS CARRETERAS CON TRÁNSITO PESADO ORGANISMO De Concreto De Asfalto Observaciones WISCONSIN 20-25* 12-14* MINESOTA 35 20 (12) ** México destacan: KENTUCKY > 20 12 Carr. Desierto de los NEW YORK 20 - 25 10 – 13 Leones > 45 años COLORADO 27 6 - 12 F. H.W.A. (1985) 13 - 30 6 - 20* Con buen drenaje 25% más** 4 cm sobrecapa a 12 años y sobre capa del espesor total
  27. 27. AHORRO DE COMBUSTIBLE EN PAVIMENTOS DE CONCRETO COMPARADO CON EL CONSUMO EN PAVIMENTOS DE ASFALTO Tipo de Porcentaje Kilómetros Ahorro estimado Vehículo del tráfico recorridos por en combustible, año litros/año automóviles 70 102,200 0 camioneta Pick 12 17, 520 227,970 up Camiones 2 ejes 3 4,384 155, 575 Camiones 3 ejes 1 1,458 120,562 Combinación 14 20,432 1, 933,531 camión/trailer TOTAL 100 2,437,638Ahorro determinado para 15 km de carretera interestatal, con tránsito diario de 25,000 vehículos. Estudio de la PCA (Portland Cement Association) publicado en 1989.
  28. 28. ESTRUCTURA USUAL ESTRUCTURA USUAL AUTOS 1,000 Diarios ASFALTO URBANOS 30 DiariosEstructuras UsualesEstructuras Usuales 5 cm 20 cm BASE 20cm SUBBASE T3S2 15 Diarios VIDA UTIL 12,5 AÑOS AUTOS 1,000 Diarios CONCRETO 15 cm URBANOS 30 Diarios 10 cm SUBBASE T3S2 15 Diarios VIDA UTIL 25,0 AÑOS
  29. 29. Capacidad de Carga ConcretoAl incrementar el espesor del pavimento de concreto en2.5 cm, incrementamos al doble la capacidad de cargade ese pavimento.Un pavimento de 30,5 cm de espesor puede soportarun 400% más que un pavimento de 25,5 cm y cuestasolamente un 20% más.
  30. 30. ASFALTO ASFALTO CONCRETO CONCRETO• Se deteriora con el • Deterioro mínimo durante su Vida tiempo útil Requiere reparaciones • Duración de 20 a 30 años y recarpeteos constantes • Mantenimiento mínimo• Alto costo de • Deformación mínima de su superficie mantenimiento • Índice de servicio alto durante su• Se deforma su superficie vida útil ofreciendo un manejo • Mayor velocidad de construcción irregular, o bajo índice • Disminución de Costos de Operación de servicio. • Mejor drenaje superficial • Mayor reflexión de la luz • Requiere menor estructura de soporte
  31. 31. AHORROS AHORROSLa alternativa de construcción de pavimentos rígidos sevuelve más relevante, principalmente por su bajo costo deconservación y algunos otros ahorros :* HASTA 20% EN COMBUSTIBLES DE CAMIONES.* ENTRE 20 Y 25% EN ILUMINACION DE VIALIDADES URBANAS.
  32. 32. Ventajas del Concreto Hidráulico Ventajas del Concreto HidráulicoA) DURABILIDAD1.- VIDA ÚTILConcreto Hidráulico: 25 AÑOSConcreto Asfáltico: 12,5 AÑOS2.- RESISTENCIAConcreto Hidráulico: Gana hasta un 10% adicionalde resistencia después del primer mesConcreto Asfáltico: Se reblancede por temperatura
  33. 33. Ventajas del Concreto Hidráulico Ventajas del Concreto Hidráulico3.- MANTENIMIENTOConcreto Hidráulico: Sello de grietas, substitución de sello en juntas, cada 5 años.Concreto Asfáltico: Bacheo anual, recarpeteo cada 5 años.
  34. 34. Ventajas del Concreto Hidráulico Ventajas del Concreto HidráulicoB) SEGURIDAD1.- MEJOR VISIBILIDAD El concreto hidráulico refleja la luz proporcionando una mejor visibilidad. Separación de Arbotantes: Concreto Hidráulico: 60 m. Concreto Asfáltico: 40 m. 20 a 30% de ahorro de energía
  35. 35. Ventajas del Concreto Hidráulico Ventajas del Concreto HidráulicoB) SEGURIDAD2.- LIBRE DE DEFORMACIONES• Superficie Rígida Indeformable• No se forman roderas• Se evita acuaplaneo• Menor riesgo de accidentes.
  36. 36. Fin de presentación¡ GRACIAS !

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