Recapado con Losas Cortas de Hormigón en Pista Principal

4.10.1. Parámetros de Diseño y Consideraciones

Como alternativa de mantención en hormigón en la pista principal, se consideró una capa de refuerzo no adherida con losas cortas de hormigón con fibra estructural. Los parámetros de diseño considerados corresponden a los mismos parámetros utilizados en el diseño de losas cortas en la pista de prueba expuestos en la sección 4.4 (Tablas 4-7 y 4-8), con excepción de algunos parámetros de tránsito y del suelo, modificados de acuerdo a las condiciones existentes en la pista principal. Los parámetros de diseño con OptiPave2 acerca del tránsito y del suelo utilizados para este diseño se muestran respectivamente en la Tabla 4-16 y Figura 4-18.

Tabla 4-16: Recapado de Losas Cortas en Pista Principal – Parámetros de Tránsito. Parámetros de Diseño de Tráfico

Clasificación del Tipo de Tráfico FHWA TTC 17

Tasa de Crecimiento Anual (%) 2

94 Figura 4-18: Diseño Pista Principal OptiPave2 – Parámetros del Suelo.

Como se observa en la figura anterior, se consideró la instalación de una membrana geotextil entre la superficie de asfalto existente y el pavimento nuevo de hormigón, la cual se recomienda instalar cuando el recapado de hormigón es no adherido (Fick & Harrington, 2014).

A falta de antecedentes sobre el módulo elástico de la carpeta asfáltica existente, se utilizó un valor de 1000 MPa, que corresponde a un valor promedio recomendado en la sección ayuda de OptiPave2. Debido a que la capa bajo el pavimento corresponde a una malla geotextil sobre el pavimento asfáltico existente, se ha ingresado un porcentaje de material fino bajo la malla N° 200 igual a 1%. Se seleccionó un factor de resistencia a la erosión bajo el pavimento igual a 1, ya que bajo el hormigón se tiene pavimento asfáltico existente.

Finalmente, se consideró un retiro parcial del pavimento existente igual a 19 cm, dejando 12 de los 31 cm totales de asfalto que componen la pista existente.

4.10.2. Espesor de Hormigón Adoptado

Se procedió a ejecutar OptiPave2 con un espesor de hormigón con fibra igual a 19 cm. Los niveles de deterioro predichos por el software al final del periodo de diseño, para una confiabilidad de 75%, son los siguientes:

Losas Agrietadas (%) : 3 (Máximo 15%)

95

IRI Final (m/km) : 3,48 (Máximo 3,5 m/km)

Según estos resultados, se puede deducir que el deterioro que condiciona la vida útil del pavimento corresponde a la regularidad superficial (IRI), por lo que al final de la vida de diseño, será conveniente realizar un cepillado de la superficie en el pavimento. Efectuar dicha actividad de mantenimiento implica una reducción en el espesor de las losas, con lo cual se perderían las condiciones geométricas de la rasante en la pista.

Para superar esta dificultad, se aumentó el espesor del pavimento en 2 cm, por lo que la estructura resultante corresponde a una capa de refuerzo de 21 cm sobre un espesor de asfalto existente de 12 cm. Esta solución implica elevar la rasante en 2 cm. Considerando un rebaje promedio de 1,5 cm por cepillado, durante la primera mantención la rasante recuperaría parte de su cota original. El esquema de la solución propuesta se muestra en la Figura 4-19.

Figura 4-19: Recapado con Losas Cortas en Pista Principal – Esquema Pavimento.

4.10.3. Evaluación del Desempeño en el Tiempo

Para estimar el desempeño del pavimento durante el periodo de análisis de 40 años, se utilizaron las curvas de deterioros que entrega el programa en los resultados. Se realizaron tres evaluaciones con OptiPave2:

Evaluación 1: se evaluó el pavimento con un espesor de 21 cm, considerando el tránsito acumulado en los primeros 20 años (EE = 28.725.443). Se determinó que el pavimento falla al cabo de 26 años.

Evaluación 2: se evaluó el pavimento simulando un primer cepillado de la superficie, reduciendo el espesor inicial en 1,5 cm (espesor del pavimento = 19,5 cm) y considerando el tránsito acumulado durante 20 años, a contar del año 26 (EE = 42.213.400). Se determinó que el pavimento falla por regularidad superficial en el año 39.

Evaluación 3: se evaluó el pavimento simulando un segundo cepillado de la superficie, reduciendo el espesor de la evaluación 2 en 1,5 cm (espesor del pavimento = 18 cm), considerando el tránsito acumulado durante 20 años, a contar del año 39 (EE = 51.870.039).

96 Con las curvas de desempeño obtenidas en las tres evaluaciones anteriores, se procedió a estimar las curvas de deterioro para los deterioros de porcentaje de losas agrietadas, escalonamiento promedio e IRI, teniendo las siguientes consideraciones.

 El porcentaje de losas agrietadas después de cada cepillado corresponde al valor acumulado en los periodos anteriores.

 Cada actividad de cepillado reduce el valor del escalonamiento en las juntas a cero.  Cada actividad de cepillado disminuye el IRI a un valor de 2 m/km.

En las Figuras 4-20, 4-21 y 4-22 se muestran respectivamente las curvas de deterioro correspondientes al porcentaje de losas agrietadas, escalonamiento promedio e IRI durante un periodo de tiempo de 40 años.

97 Figura 4-21: Recapado con Losas Cortas en Pista Principal – Escalonamiento vs Tiempo.

Figura 4-22: Recapado con Losas Cortas en Pista Principal – IRI vs Tiempo.

La información relevante asociada a las figuras mostradas anteriormente, se resume en la Tabla 4-17.

98 Tabla 4-17: Recapado Losas Cortas en Pista Principal – Desempeño según OptiPave2. Año Agrietamiento (%) Agrietamiento con nivel de Confianza (%) Escalonamiento Promedio (mm)

Escal. con nivel de Confianza (mm) IRI (m/km) 26 0,144 3,332 2,992 3,204 3,511 39 0,240 3,605 2,628 2,826 3,503 40 0,244 3,765 0,807 0,916 2,461 47 0,327 3,867 2,649 2,847 3,515

Finalmente se concluye que se deben realizar dos cepillados en el pavimento dentro de un periodo de análisis de 40 años. Según las curvas de deterioro de OptiPave2, y los criterios adoptados para la elaboración de estas curvas a lo largo del periodo de análisis, el pavimento fallará otra vez en el año 47. Para este año, es probable que se deba ejecutar un recapados de hormigón sobre el pavimento, debido a los rebajes en el espesor producto de los dos cepillados. Sin embargo, los costos asociados a estas reparaciones no se considerarán en el análisis económico debido a que no se encuentran dentro del periodo de análisis considerado.