9a. Conferencia Internacional sobre Pavimentos de Adoquines de Hormigón. Buenos Aires, Argentina, 2009/10/18-21 Asociación Argentina del Bloque de Hormigón (AABH) - Instituto del Cemento Pórtland Argentino (ICPA) Tecnólogos de Pavimentación con Pequeños Elementos (SEPT)
EDUCACIÓN Y FORMACIÓN EN SUECIA SOBRE PAVIMENTOS DE ADOQUINES DE CONCRETO SILFWERBRAND, Johan, Profesor. Instituto Sueco de Investigación del Cemento y el Concrete (CBI) SE-100 44 Estocolmo, SUECIA. Tel.: +46-8-6961100, Fax.: +46-8-243137,
[email protected]
SIMONSEN, Erick, Dr. HeidelbergCement / Cementa AB P.O. Box 47210, SE-100 74 Estocolmo, SUECIA. Tel.:. +46-8-6256815, Fax.: +46-8-6256898,
[email protected] Nota: La siguiente es la notación que se usa en este documento: ( . ) para decimales y ( ) para miles. Resumen Desde 1999, la Asociación Sueca de Pavimentación con Adoquines de Concreto (SCBPA) ha publicado siete (7) manuales sobre pavimentos de adoquines de concreto (PAC), que presentan recomendaciones e ideas para arquitectos, paisajistas, propietarios, diseñadores, contratistas, y autoridades locales. Los manuales especiales tratan del uso y mantenimiento y de los PAC industriales. Para promover el uso de los manuales y, en última instancia, el uso de los PAC, se ha combinado el lanzamiento de algunos de los manuales con cursos de educación y formación. Este documento resume dos cursos suecos y uno noruego, como ejemplos de las actividades Escandinavas de educación y actividades de entrenamiento. El primer curso Sueco cubrió el uso de PAC en zonas urbanas mientras que el otro se dedicó a PAC industriales. El curso Noruego cubrió la mayoría de los aspectos de los PAC. 1. INTRODUCCIÓN La SCBPA es una cooperación técnica entre tres (3) fabricantes de adoquines y losetas de concreto (Nordform, Starka Betongindustrier y Eriks St) y un productor de cemento (HeidelbergCement / Cementa) con el objetivo de aumentar la difusión de conocimientos sobre PAC. El trabajo se centra en desarrollar el apoyo técnico a la producción de publicaciones y otros materiales educativos para arquitectos paisajistas, diseñadores, clientes y contratistas. Desde 1999, la SCBPA ha publicado siete (7) manuales sobre PAC (Véase la Figura 1) dedicados a los siguientes temas: 1. 2. 3. 4.
Calles para los seres humanos – Manual para arquitectos paisajistas (SCBPA, 1999) Adoquines y losetas para pavimentos – Manual para ingenieros, diseñadores y clientes (SCBPA, 2000, 2002) Para construir pavimentos de adoquines y losetas de concreto – Manual para contratistas (SCBPA, 2001, 2002) Adoquines y losetas de concreto para uso urbano – Evaluación del estado, para ingenieros administradores de ciudad (SCBPA, 2003) 1
9a. Conferencia Internacional sobre Pavimentos de Adoquines de Hormigón. Buenos Aires, Argentina, 2009/10/18-21 Asociación Argentina del Bloque de Hormigón (AABH) - Instituto del Cemento Pórtland Argentino (ICPA) Tecnólogos de Pavimentación con Pequeños Elementos (SEPT)
5. 6. 7.
Operación y mantenimiento de PAC – Manual para ingenieros administradores de ciudad (SCBPA, 2005) Diseño de PAC industriales – Manual para ingenieros, diseñadores y contratistas (SCBPA, 2006) El piso para la ciudad – Diseño arquitectónico de adoquines y losetas de concreto (Hårde & Bergsjö, 2008)
Los siete (7) manuales están todos escritos, principalmente, para el mercado sueco y no se han traducido, con excepción del Manual para la construcción, que se ha traducido al noruego. Algunos de ellos también se utilizan en los otros países escandinavos, Dinamarca y Noruega, que tienen idiomas estrechamente relacionados. En total, Dinamarca, Noruega y Suecia tienen 18 millones de ciudadanos.
La Figura 1. Manuales sobre PAC producidas por la SCBPA.
2. CURSO SUECO SOBRE PAC EN ÁREAS URBANAS Durante la década de 1990 y los primeros años de 2000, el uso de PAC aumentó en Suecia (Véase la Figura 2). El SCBPA observó que los requisitos de rendimientos, no exclusivamente técnicos sino también económicos, la amigabilidad ambiental y la estética, habían aumentado. Ésta fue la principal razón para desarrollar el Manual dedicado a ingenieros, diseñadores y clientes (1999) y ésta también fue la razón para organizar la educación sobre PAC en general, y sobre el nuevo manual específicamente. En la primavera de 2000, la SCBPA organizó ocho (8) seminarios de educación de día completo sobre PAC en ocho (8) ciudades suecas, con cooperación con el Swedish National Road and Transport Research Institute, la Swedish Association of Local Authorities and Regions, y el Royal Institute of Technology de Estocolmo. El número de participantes osciló entre 25 y 100 por curso (para 2
9a. Conferencia Internacional sobre Pavimentos de Adoquines de Hormigón. Buenos Aires, Argentina, 2009/10/18-21 Asociación Argentina del Bloque de Hormigón (AABH) - Instituto del Cemento Pórtland Argentino (ICPA) Tecnólogos de Pavimentación con Pequeños Elementos (SEPT)
un total de 400) dependiendo principalmente del tamaño de la ciudad. La mayoría de los participantes fueron arquitectos paisajistas, e ingenieros administradores de ciudad. 4,50 4,00
Millones de m2 Million m2
3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
Año Figura 2. El uso de adoquines y losetas de concreto en Suecia.
El objetivo del curso era de transferencia de conocimientos sobre planificación y diseño de PAC, y cubre las conferencias siguientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Introducción, información general sobre PAC incluso historia y campos de utilización. Uso urbano de PAC incluyendo compras, operación, mantenimiento y las tendencias futuras. Diseño y construcción. Aspectos teóricos sobre diseño. Ejercicios sobre el diseño y estudios de casos. Resumen y conclusión.
El curso siguió, en gran medida, el contenido del Manual (2000) que consiste en los siguientes capítulos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Introducción. Adoquines y losetas de concreto. Planificación. Diseño. Construcción. Operación y mantenimiento. Seguridad del tráfico. Economía. Otros aspectos. Referencias.
En el Capítulo 2, la Norma Sueca SS 22 72 11, la definición de un adoquín de concreto, se reproduce como sigue:
3
9a. Conferencia Internacional sobre Pavimentos de Adoquines de Hormigón. Buenos Aires, Argentina, 2009/10/18-21 Asociación Argentina del Bloque de Hormigón (AABH) - Instituto del Cemento Pórtland Argentino (ICPA) Tecnólogos de Pavimentación con Pequeños Elementos (SEPT)
1. 2. 3.
Espesor entre 60 mm y 120 mm. Longitud menor o igual a 280 mm. Superficie menor o igual que 0.05 m2.
Otros productos prefabricados de concreto se denominan losetas. Éstas se usan principalmente en plazas, parques y en pavimentos peatones y para bicicletas, mientras que los adoquines de concreto se usan principalmente en calles, con una velocidad de tráfico limitada a 50 km/h y en pavimentos industriales o para trabajo pesado. El Capítulo 3 presenta las características y requisitos para las distintas capas en el sistema de PAC (Véase la Figura 3), y afirma la recomendación de que la pendiente transversal del pavimento debe exceder 2,5 %, para garantizar un adecuado flujo superficial y un adecuado drenaje. Paver Adoquín
Joint Arenasand de junta
Bedding Arena desand asiento
Deformación Horizontal horizontal a tensile strain tracción
SBase tabilised roadbase estabilizada Untreated roadbase Base no tratada Subbase Subbase
Deformación Vertical vertical a compressive compresión strain
Subrasante Subgrade
Figura 3. Sistema sueco de PAC que contiene una base estabilizada. Los criterios de diseño son la deformación horizontal a tracción de la base estabilizada y la deformación vertical bajo compresión.
La distancia desde el sur hasta el norte de Suecia es de 1 572 km. Ésto significa que el clima varía considerablemente. En el norte, es muy importante considerar el riesgo de hinchamiento por congelamiento (la profundidad del congelamiento del suelo puede ser de 4 m por debajo de superficie). Los materiales naturales de la subrasante varían también considerablemente, tanto en su rigidez como en su susceptibilidad a las heladas. El Capítulo 4 describe el proceso de diseño, que puede resumir en los siguientes pasos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Determinación de la zona de clima adecuada. Determinación de la “clase” de uniformidad. Determinación de la vida de servicio presupuesta. Estimación del número de ejes estándar, multiplicando el número de vehículos pesados por día por la vida útil prevista. Determinación del tipo de material de la subrasante existente. Determinación del espesor total del PAC según los prerrequisitos de las Tablas del Capítulo, usando los datos seleccionados para los ítems 1 a 5. Selección del espesor adecuado de los adoquines de concreto, según los prerrequisitos de las tablas.
4
9a. Conferencia Internacional sobre Pavimentos de Adoquines de Hormigón. Buenos Aires, Argentina, 2009/10/18-21 Asociación Argentina del Bloque de Hormigón (AABH) - Instituto del Cemento Pórtland Argentino (ICPA) Tecnólogos de Pavimentación con Pequeños Elementos (SEPT)
8.
Modificación de los espesores de las capas si el espesor de los adoquines es diferente al predeterminado (80 mm) usando la tabla apropiada. 9. Modificación de la base no tratada si se debe utilizar grava natural en la base en lugar de grava triturada, que es el material predeterminado, usando la Tabla apropiada. 10. Determinación de la “clase” de susceptibilidad a las heladas de acuerdo con la Tabla del Capítulo. 11. Determinación del espesor total del pavimento para prevenir el hinchamiento por congelación acorde con las Tablas del Capítulo. 12. Determinación del espesor total del pavimento, seleccionando el valor más alto de los ítems Nos. 6 y 11. El Capítulo 5 subraya la importancia de tener capas uniformes, espesor de juntas uniformes, adecuada compactación, el llenado repetido de la arena de junta, y el detallando adecuado de los confinamientos perimetrales, los pozos de drenaje, y las cámaras de inspección. El Capítulo 6 hace énfasis en que los vehículos de limpieza que usan aspiración por vacío, se deben evitar durante los primeros uno (1) a dos (2) años, para evitar la pérdida de arena de junta, lo cual es crítico para la interacción de los adoquines y, por consiguiente, el comportamiento del pavimento. Los Capítulos 7 a 9 contienen información interesante; sin embargo, no se enseñó en la curso. Una parte importante del curso fue describir cómo utilizar el procedimiento de diseño, resumido anteriormente para casos de diseño práctico. En consecuencia se trataron por lo menos tres (3) casos en cada seminario de educación, que abarcaban un PAC peatonal, un PAC para una calle urbana, con velocidad de tráfico límite de 30 km/h y un PAC para una calle urbana con velocidad de tráfico límite de 50 km/h (el límite de velocidad no influye en el diseño, sin embargo, mayores límites de velocidad están ligados a mayores volúmenes de tráfico y esto si influye en el diseño.) 3. CURSO SUECO SOBRE PAC INDUSTRIALES En 2006, el SCBPA publicó el manual sobre PAC industriales (2006) en cooperación con el Swedish Cement and Concrete Research Institute. Estas dos organizaciones también desarrollaron un curso basado en el Manual. Las personas involucradas en PAC son mucho menos de los que trabajan con pavimentación urbana. En consecuencia, sólo se ofreció un curso, que fue organizado el 29 de noviembre de 2007 en el Swedish Cement and Concrete Research Institute en Estocolmo. El número de participantes fue 21. El curso abarcó las siguientes conferencias: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Introducción incluyendo las perspectivas históricas, estado del arte, R&D detrás del Manual, y potenciales del PAC. Comportamiento estructural del PAC. El sistema de pavimento. Aspectos generales sobre el diseño de PAC. Requisitos previos para los cálculos de diseño. El proceso de diseño. Ejemplos de diseño.
El curso hizo hincapié en el comportamiento estructural de los PAC para aumentar la comprensión de los participantes de la relación entre los requisitos para el PAC, su comportamiento estructural y su diseño. Los siguientes tres (3) requisitos son fundamentales para proporcionar interacción estructural entre los adoquines y, por lo tanto, hacer posible una substancial distribución de carga:
5
9a. Conferencia Internacional sobre Pavimentos de Adoquines de Hormigón. Buenos Aires, Argentina, 2009/10/18-21 Asociación Argentina del Bloque de Hormigón (AABH) - Instituto del Cemento Pórtland Argentino (ICPA) Tecnólogos de Pavimentación con Pequeños Elementos (SEPT)
1.
2. 3.
Arena de junta: Si se pierde la arena de junta, se reducirá dramáticamente la interacción entre los adoquines adyacentes (Véase Figura 4). Por otra parte, agua penetrará en el sistema de pavimento y posiblemente destruirá su estabilidad. Drenaje: Puede resultar insuficiente drenaje del agua atrapada en la capa de asiento de arena. Esto puede llevar a la inestabilidad y a grandes deformaciones permanentes. Confinamientos perimetrales: Un confinamiento perimetral insuficiente puede llevar a grandes deformaciones horizontales que se inician en los bordes y sigue hacia el interior del pavimento (Figura 5). Eventualmente, esto dará lugar a la pérdida de arena de junta, rigidez y la habilidad de distribución de carga.
Figura 4. Comportamiento estructural de PAC con arena (izquierda) y sin arena (derecha).
Figura 5. Si faltan los confinamientos perimetrales, el soporte lateral será pobre. Fotógrafo: Primer autor.
Después del curso, los participantes fueron alentados a llenar un cuestionario. Se les pidió que evaluar las siete (7) conferencias enumeradas anteriormente. ¿Fue la presentación muy buena (4), buena (3), decente (2), o pobres (1)? ¿Fue el contenido de la charla útil desde el punto de vista práctico o teóricamente interesante? ¿Se cumplieron o no las expectativas de los participantes en el curso? Infortunadamente sólo siete (7) de los participantes respondieron las preguntas. La clasificación promedia fue 3.2. Todos los encuestados que respondieron la última pregunta consideraron que se 6
9a. Conferencia Internacional sobre Pavimentos de Adoquines de Hormigón. Buenos Aires, Argentina, 2009/10/18-21 Asociación Argentina del Bloque de Hormigón (AABH) - Instituto del Cemento Pórtland Argentino (ICPA) Tecnólogos de Pavimentación con Pequeños Elementos (SEPT)
cumplieron sus expectativas. Las Conferencias 1 y 7 se consideraron “útiles desde el punto de vista práctico”, mientras que las Conferencias 2, 4, 5 y 6 se consideraron “teóricamente interesantes”. La calificación de la Conferencia 3 estuvo distribuida uniformemente entre esas dos opciones. Es sorprendente que la Conferencia 6 se consideró “teóricamente interesante” ya que se pretendía proporcionar una herramienta práctica para llevar a cabo el diseño de un PAC. Ésto es algo que los maestros tienen que considerar al planificar una segunda versión del curso. 4. CURSO NORUEGO SOBRE PAC Los adoquines y losetas de concreto también se usan con frecuencia como pavimentos exteriores en Noruega. El uso va desde las terminales y otros pavimentos pesados con carga muy pesadas hasta terrazas en cercanías a edificios residenciales. El sistema del PAC tiene varias similitudes con otros sistemas de pavimento como los pavimentos de concreto y los de asfalto. Pero la PAC también tiene posibilidades y requisitos concretos. Ambas posibilidades y requisitos se discutieron minuciosamente se discutieron profundamente en un curso de PAC que fue el más extenso que se ha dado en los países escandinavos. El curso fue ofrecido por la Norwegian University of Science and Technology (NTNU) durante la primavera de 2008. Consistió en once días, incluyendo un examen al final del sábado. Los días de curso fueron distribuidos en dos semanas, una a principios de febrero y otra a principios de marzo. El curso estuvo dirigido principalmente hacia ingenieros consultores, clientes y contratistas, y para arquitectos paisajistas, ingenieros, supervisores de construcción y gente responsable de la operación y mantenimiento de los PAC. Dado que el conocimiento experto sobre los PAC está aún en desarrollo en las escuelas técnicas de las universidades noruegas, se tuvo la participación de maestros internacionales en el curso. El curso trató los siguientes temas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
(a) Introducción. (b) Adoquines y losetas de concreto. Diseño de PAC para carreteras y plazas. (a) PAC de alta calidad, (b) Ejemplos de soluciones buenas y pobres. (a) Textos de Normas y de descripción. (b) Tareas de laboratorio. (a) Productos de piedra natural. (b) Excursión a diversos sitios en Trondheim. (a) Diseño de un PAC industrial. (b) Excursión a patios de terminal y estacionamiento. (a) Estética y selección del material. (b) Construcción de un PAC. (a) PAC permeable. (b) Estudio de casos. (a) Soluciones para personas visualmente discapacitados. (b) Excursión a diversos sitios en Oslo. 10. Operación y mantenimiento. 11. Examen. El número de participantes fue 30. Actualmente, NTNU tiene previsto dar a este curso en una segunda oportunidad en el otoño de 2009. 5. OBSERVACIONES FINALES En los países escandinavos, el PAC apenas se cubre en los programas de ingeniería civil o programas de arquitectura en universidades técnicas. Por consiguiente, existe una necesidad de formación de ingenieros, arquitectos paisajistas y otros, involucrados en las diversas etapas de la planeación, diseño, construcción y operación de PAC para diversos temas.
7
9a. Conferencia Internacional sobre Pavimentos de Adoquines de Hormigón. Buenos Aires, Argentina, 2009/10/18-21 Asociación Argentina del Bloque de Hormigón (AABH) - Instituto del Cemento Pórtland Argentino (ICPA) Tecnólogos de Pavimentación con Pequeños Elementos (SEPT)
También ha habido una tendencia hacia la un mayor conocimiento y comprensión de cómo se comporta un PAC. Hace 20 a 30 años, los PAC casi siempre se diseñaron y construyeron por ensayo y error y en mejores casos sobre la experiencia de historias de éxito. La importancia del libro del Prof. Shackel (1990) no puede ser sobre estimada. Pero los trabajos teóricos y prácticos en varios países también han contribuido a hacer el diseño de PAC más científico. Este desarrollo ha dado también lugar a una necesidad de capacitación y educación. Según al conocimiento de los autores, se resumieron los tres (3) cursos más importantes de Escandinavia. El curso general sobre PAC urbanos en Suecia, atrajo la mayoría de los asistentes mientras que el curso en Noruega parece ser único con relación a su duración. Los datos más importantes sobre los tres (3) cursos se resumen en las Tablas 1 y 2. Tabla 1. Estadísticas de los tres (3) cursos escandinavos sobre PAC. CURSO
NÚMERO NÚMERO DE PRODUCTO DE COLUMDE DÍAS PARTICIPANTES NAS 2 Y 3 1 400 400 1. SE sobre PAC en las zonas urbanas 1 21 21 2. SE sobre industriales PAC 11 30 330 3. NE sobre PAC
Tabla 2. Resumen del contenido de los tres (3) cursos escandinavos cursos sobre los PAC. CURSO Productos & normas PAC urbana PAC industrial Estética PAC permeable Medidas para las personas con discapacidad Excursiones
1
2
X X
3 X X X X X X X
6. REFERENCIAS HÅRDE, U., & BERGSJÖ, A., 2008. The city floor – Architectural design of concrete pavers and flags. Swedish Concrete Block Paving Association and Svensk Byggtjänst. 93 pp. (In Swedish). SHACKEL, B., 1990. Design and Construction of Interlocking Concrete Block Pavements. Elsivier Science Publishers Ltd, Barking, Essex, England, 229 pp. SWEDISH CONCRETE BLOCK PAVING ASSOCIATION (SCBPA), 1999. Streets for human beings – Handbook for landscaping architects. (In Swedish). SWEDISH CONCRETE BLOCK PAVING ASSOCIATION (SCBPA) & SWEDISH ASSOCIATION OF LOCAL AUTHORITIES AND REGIONS, 2000. 2nd Edition 2002. Concrete block & flag pavements – Handbook for engineers, designers, and clients. 127pp (In Swedish). SWEDISH CONCRETE BLOCK PAVING ASSOCIATION (SCBPA) & SWEDISH ASSOCIATION OF LOCAL AUTHORITIES AND REGIONS, 2001. 2nd Edition 2002. To construct concrete block & flag pavements – Handbook for contractors. 24 pp. (In Swedish). SWEDISH CONCRETE BLOCK PAVING ASSOCIATION (SCBPA) & SWEDISH ASSOCIATION OF LOCAL AUTHORITIES AND REGIONS, 2003. Concrete block & flag pavements for urban use – Condition assessment for city administration engineers. (In Swedish).
8
9a. Conferencia Internacional sobre Pavimentos de Adoquines de Hormigón. Buenos Aires, Argentina, 2009/10/18-21 Asociación Argentina del Bloque de Hormigón (AABH) - Instituto del Cemento Pórtland Argentino (ICPA) Tecnólogos de Pavimentación con Pequeños Elementos (SEPT)
SWEDISH CONCRETE BLOCK PAVING ASSOCIATION (SCBPA) & SWEDISH ASSOCIATION OF LOCAL AUTHORITIES AND REGIONS, 2005. Operation and maintenance of concrete block pavements – Handbook for city administration engineers. 40 pp. (In Swedish). SWEDISH CONCRETE BLOCK PAVING ASSOCIATION (SCBPA) & SWEDISH CEMENT AND CONCRETE RESEARCH INSTITUTE, 2006. Design of industrial concrete block pavements – Handbook for engineers, designers, and contractors. 55 pp. (In Swedish).
9
