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)
PAVIMENTOS DE ADOQUINES DE HORMIGÓN PARA ÁREAS DE ALMACENAMIENTO DE CONTENEDORES EN ARGENTINA GRANADA, Juan, Ingeniero Director General de Infraestructura Portuaria, Provincia de Chubut, ARGENTINA.
HERRERA, Claudio, Ingeniero Civil Gerente de Promoción y Servicios Técnicos – Gerencia Comercial Petroquímica Comodoro Rivadavia S. A. Barrio Don Bosco, km 8, (9003) Comodoro Rivadavia, Chubut, ARGENTINA. Tel./Fax.: +54-297-4535189,
[email protected] Nota: La siguiente es la notación que se usa en esta ponencia: ( . ) para decimales, ( ) para miles. Resumen Se describen dos playas [patios] de almacenamiento de contenedores construidas con pavimentos intertrabados de adoquines de hormigón (PIAH) [pavimentos de adoquines de concreto], una en la ciudad de Puerto Madryn y la otra en la ciudad de Comodoro Rivadavia, ambas en la Provincia del Chubut en Argentina. El objetivo de ambas era dotar a los puertos de las instalaciones adecuadas para el almacenamiento de contenedores con cargas generales y especiales, de manera de estar mejor preparados para captar nuevas exportaciones e importaciones. La primera playa se construyó en 2005, con un área de 14 500 m2. La segunda en 2008, con 11 500 m2. En el caso de Puerto Madryn se analizaron varias alternativas de pavimentos, adoptándose la de adoquines de hormigón, por sus ventajas técnico-económicas, por permitir este sistema de pavimentación ser ejecutado por empresas locales, sin equipamientos especiales ni mano de obra especializada y, además, por existir evidencias de buen comportamiento, avaladas por más de 6,5 millones de m2 de adoquines de hormigón colocados en puertos y patios de carga, en distintos lugares del mundo. En el caso de Comodoro Rivadavia, se proyectó directamente con adoquines de hormigón, con algunas variantes que mejorarían su comportamiento, con base en comportamiento observado en el de Puerto Madryn y algunas dudas que plantearon los proyectistas sobre el funcionamiento a largo plazo. Cabe acotar que para esta segunda playa de almacenamiento, el pliego de la licitación aceptaba la presentación de alternativas al pavimento de adoquines de hormigón. 1. PLAYA DE ALMACENAMIENTO DE CONTENEDORES, MUELLE ALMIRANTE STORNI, CIUDAD DE PUERTO MADRYN, PROVINCIA DE CHUBUT, ARGENTINA 1.1
Descripción
Se trata de la pavimentación con adoquines de hormigón de una superficie de aproximadamente 14 500 m2, destinada al almacenaje de contenedores para mercaderías de distintas características con origen o destino en el Puerto de la ciudad de Puerto Madryn, Provincia de Chubut, Argentina. Algunos de ellos, con mercadería perecedera (contenedores reefers), requerirán en su estadía de acopio, el uso de instalaciones eléctricas para lo cual se instalaron tableros con 120 tomas de fuerza 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)
motriz con el objeto de proveer de este servicio a los más de 2 000 contenedores que necesitan ser permanentemente refrigerados. La Administración Portuaria logra, con esta obra, dotar al Muelle Almirante Storni de las instalaciones adecuadas para captar la exportación de parte de la producción del valle de Río Negro, despachada actualmente por el Puerto de San Antonio, ubicado más al norte. El destino de esta exportación es Europa, con lo cual se incorpora de esta forma, una línea transoceánica que permitirá llegar a los mercados que hasta el día de hoy no son cubiertos. 1.2
Pavimento Intertrabado de Adoquines de Hormigón (PIAH)
Para la superficie de almacenaje de contenedores se construyó un PIAH [Pavimento de adoquines de concreto] con adoquines tipo “Uni-stone” de 80 mm de espesor, dispuestos en patrón de espina de pescado. Los adoquines de hormigón utilizados eran del Tipo I según norma IRAM 11656, es decir aquellos para utilizar en las calzadas de los pavimentos en las vías públicas, aeropuertos, puertos, patios de carga, etc. Pertenecer al Tipo I significa contar con resistencias a compresión mayores de 45 MPa como promedio de la muestra, y ningún valor individual de los especímenes menor de 40 MPa. La colocación de los mismos se realizó de acuerdo a las recomendaciones de la Norma IRAM 11657 “Adoquines de Hormigón para Pavimentos. Requisitos para su colocación y recomendaciones sobre la estructura básica”, y al Pliego de Especificaciones Técnicas Particulares. Este PIAH [Pavimento de adoquines de concreto] es intensamente transitado por camiones semiremolques y vehículos de manipuleo de contenedores, tipo “portacontenedor frontal” de 71,5 t de peso propio. Además, se previó el almacenamiento de los contenedores en altura, con el consiguiente aumento de la carga concentrada en los puntos de apoyo. Para el diseño del PIAH [Pavimento de adoquines de concreto], se consideraron los datos siguientes:
Portacontenedor frontal (front lift trucks) tipo Reach-Stacker B98M, con las características siguientes: Peso propio = 71.5 t. Distancia entre ejes = 4,80 m. Distancia entre centro de gravedad del contenedor y eje delantero = 2.56 m. Distancia entre centros de gravedad (contenedor y equipo) = 5.31 m. Número de neumáticos en el eje delantero = Cuatro (4). Peso crítico de la mezcla de contenedores de 40 ft/20 ft = 21 t. Dos alternativas durante su vida útil = 250 000 y 1 000 000 de pasadas de eje. Dos factores dinámicos de carga = Frenado y superficie irregular, actuando en conjunto y en forma separada. Valor de soporte (CBR) de la subrasante = 10%.
Se analizaron también distintas alternativas para la materialización [construcción] de la base, tales como bases cementadas y granulares. Finalmente, se adoptó la más factible desde el punto de vista de su construcción, a igual valor soporte. Por lo tanto, el paquete estructural [estructura] quedó conformado, además de los adoquines y la cama de arena de asiento (capa de rodadura), por capas granulares, desarrolladas en base y sub-base, con una capacidad portante gradualmente creciente desde la subrasante hasta la capa de rodadura, totalizando un espesor total de 0.8 m (Véanse las Figuras 1 y 2 y la Tabla 1).
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)
Figura 1. Esquema del paquete estructural.
Tabla 1. Referencias de la Figura 1. 1. Subrasante. 2. Subbase Granular.
3. Base granular.
4. Base granular.
5. Base granular.
6. Base granular.
(Base de suelo-cemento). 7. Arena de Asiento.
8. Adoquines de hormigón.
Terreno natural. Grado de Compactación Relativo (GCR) mayor o igual al 93% de la densidad seca obtenida con el material en el ensayo Próctor Modificado T-180. Espesor de 200 mm. Grado de Compactación Relativo (GCR) mayor o igual al 95% de la densidad seca obtenida con el material en el ensayo Próctor Modificado T-180. Primera Capa, espesor de 150 mm. Grado de Compactación Relativo (GCR) mayor o igual al 95% de la densidad seca obtenida con el material en el ensayo Próctor Modificado T-180. Segunda Capa, espesor de 150 mm. Grado de Compactación Relativo (GCR) mayor o igual al 95% de la densidad seca obtenida con el material en el ensayo Próctor Modificado T-180. Tercer Capa, espesor de 150 mm. Grado de Compactación Relativo (GCR) mayor o igual al 98% de la densidad seca obtenida con el material, en el ensayo Próctor Modificado T-180. Cuarta capa, espesor de 150 mm. Resistencia a la compresión a los siete (7) días > 2 MPa, espesor de 150 mm. El espesor de la cama de arena (arena gruesa) estará comprendido, de manera uniforme, entre 30 y 50 mm, luego de vibrada y compactada la capa de rodamiento. De acuerdo con Norma IRAM 11656, Tipo “Uni-stone”. PS8, Color gris, de Petroquímica Comodoro Rivadavia o similar.
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)
Figura 2. Planimetría badenes de hormigón y direcciones de escurrimiento.
Complementariamente, se ejecutaron cunetas ó badenes de hormigón simple en lugares estratégicamente dispuestos para colectar el agua de lluvia procedente del pavimento. Su disposición se realizó en forma tal que los portacontenedores interactúen lo menos posible con ellos, evitando problemas de operación y generación de acciones dinámicas contraproducentes para la estructura del pavimento (Véanse las Figuras 3 y 4).
Figura 3. Detalles badenes de hormigón según referencias de Figura 3.
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)
Detalle 2
Detalle 3 Figura 4. Vista general badenes de hormigón para escurrimiento de aguas superficiales.
De varias alternativas de pavimentos analizadas (hormigón, asfalto, adoquines de hormigón), se eligió el PIAH por sus ventajas técnicoeconómicas, por permitir este sistema de pavimentación ser ejecutado por empresas locales, sin equipamientos especiales ni mano de obra especializada y, además, por existir evidencias de buen comportamiento, avaladas por más de 6.5 millones de m2 de adoquines de hormigón colocados en puertos y patios de carga, en distintos lugares del mundo a la fecha de este proyecto. Cómo se comentó en la elección del paquete estructural [diseño] de la base, la elección entre las alternativas posibles se hizo para que pudiera ser ejecutada mediante técnicas y equipamiento tradicional, que son conocidas y ampliamente utilizadas por empresas locales; consigna ésta que fue definida, desde el inicio del proyecto, por el organismo contratante (Véanse las Figuras 5 a 7).
Figura 5. Etapa constructiva del PIAH (Detalle 2 de la Figura 4).
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)
Figura 6. Construcción del badén / cuneta de desagüe (Detalle 3 de la Figura 4).
Figura 7. Pavimento terminado y en operación.
2. PLAYA [PATIO] DE ALMACENAMIENTO DE CONTENEDORES, PUERTO DE COMODORO RIVADAVIA, CIUDAD DE COMODORO RIVADAVIA, PROVINCIA DE CHUBUT, ARGENTINA 2.1
Descripción
Se trata de la pavimentación con adoquines de hormigón de una superficie de aproximadamente 11 500 m2, destinada al almacenaje de contenedores y carga general. Su capacidad máxima, para el caso del almacenamiento de tres contenedores en altura, es de 240 unidades.
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)
Se instalaron, además, tableros con tomas de fuerza motriz para permitir la operación y el almacenamiento de contenedores refrigerados. Si bien el Puerto de Comodoro Rivadavia ha crecido en los últimos años con obras como prolongación de obras de abrigo, construcción de muelles, pavimentación de accesos, etc., el área disponible para almacenamiento era escasa. De ahí la necesidad de materializar [construir] esta playa [patio], con posibilidades de crecimiento en el futuro en zonas aledañas (Véase la Figura 8).
Figura 8. Plano de ubicación. 2.2
Pavimento Intertrabado de Adoquines de Hormigón (PIAH)
Para la superficie de almacenaje de contenedores se construyó un PIAH con adoquines de hormigón tipo “Uni-stone” de 80 mm de espesor, dispuestos en patrón de espina de pescado. Los adoquines de hormigón utilizados eran del tipo I según norma IRAM 11656, es decir aquellos para utilizar en las calzadas de los pavimentos en la vía pública, aeropuertos, puertos, patios de carga, etc. Pertenecer al tipo I significa contar con resistencias a compresión mayores de 45 MPa como promedio, y ningún valor individual menor de 40 MPa. La colocación de los mismos se realizó de acuerdo a las recomendaciones de la Norma IRAM 11657 “Adoquines de Hormigón para Pavimentos. Requisitos para su colocación y recomendaciones sobre la estructura básica”, y al Pliego de Especificaciones Técnicas Particulares. En este caso no se analizaron variantes, pues a las ventajas enumeradas para la elección del PIAH [pavimento de adoquines de concreto] en el Puerto de Madryn, se agregó una adicional en la justificación: este pavimento se implantó en una zona “ganada al mar” que se fue rellenando con material proveniente de desmontes, escombros de diversas demoliciones y otros desechos, durante varios años. Por esta razón las condiciones de compactación fueron heterogéneas (Véase la Figura 9).
Figura 9. Vista del relleno sin terminar en zona aledaña a la playa [patio] de contenedores
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)
Por ello se prefirió no utilizar pavimentos rígidos ante la posibilidad de que asentamientos diferenciales dejen sin sustento a las losas y que las solicitaciones a las que estarán sometidas las quiebren. El uso de pavimentos asfálticos tampoco se consideró, debido a que en éstos se generan importantes deformaciones para grandes cargas de rueda y bajas velocidades, sumado a las causadas por los frecuentes frenados y giros de los portacontenedores. El PIAH [pavimento de adoquines de concreto] debido a su comportamiento flexible y al estar conformado por pequeños elementos, “acompaña” las deformaciones sin colapsar, y ante eventuales roturas de los adoquines y/o importantes asentamientos diferenciales, es de sencilla y rápida reparación, sin interrumpir las operaciones portuarias. No obstante, el pliego de licitación aceptaba la presentación de alternativas al PIAH [pavimento de adoquines de concreto]. Para su diseño se hicieron las mismas consideraciones que para Puerto de Madryn, según lo descripto [descrito] en 1.2. Para la base también se analizaron distintas alternativas, tales como bases cementadas y granulares. Se adoptó la más factible desde el punto de vista de su construcción, a igual valor soporte. Por lo tanto, el paquete estructural quedó conformado, además de los adoquines y la cama de arena de asiento (que juntas conforman la capa de rodadura), por capas granulares, desarrolladas en base y subbase, con una capacidad portante gradualmente creciente desde la subrasante totalizando un espesor total de 0.8 m de base granular, más 150 mm de suelo-cemento, resultando una paquete [estructura] de 0.95 m (Véanse la Figura 10 y la Tabla 2). Previo a la colocación de la primera capa granular, se colocó una imprimación con emulsión asfáltica tipo EM1, para evitar posibles filtraciones de agua de mar, dado la proximidad con la de pleamar.
Figura 10. Esquema del paquete estructural.
La playa de almacenamiento se dividió en cuatro sectores a partir de la construcción de tres badenes de hormigón, que permitirán evacuar el agua superficialmente. Las zonas entre badenes tienen una pendiente “a dos aguas” del 1%. De esta manera, se logrará una rápida eliminación del agua de la superficie de los adoquines (Véase la Figura 11). 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)
Figura 11. Vista parcial de un badén de hormigón.
Tabla 2. Referencias de la Figura 10. Subrasante Subbase (granular).
Base 1 (granular).
Base 2 (granular).
Base 3 (granular).
Base 4 (granular).
(Base de) Suelo-cemento. Cama de arena (Arena de asiento). Adoquines de hormigón.
Terreno natural. Grado de Compactación Relativo (GCR) mayor o igual al 93% de la densidad seca obtenida con el material en el ensayo Próctor Modificado T-180. Espesor 200 mm. Grado de Compactación Relativo (GCR) mayor o igual al 95% de la densidad seca obtenida con el material en el ensayo Próctor Modificado T-180. Primera Capa, espesor 150 mm. Grado de Compactación Relativo (GCR) mayor o igual al 95% de la densidad seca obtenida con el material en el ensayo Próctor Modificado T-180. Segunda Capa, espesor 150 mm. Grado de Compactación Relativo (GCR) mayor o igual al 95% de la densidad seca obtenida con el material en el ensayo Próctor Modificado T-180. Tercer Capa, espesor 150 mm. Grado de Compactación Relativo (GCR) mayor o igual al 98% de la densidad seca obtenida con el material, en el ensayo Próctor Modificado T-180. Cuarta capa, espesor 150 mm. Resistencia a la compresión a los 7 días > 2 MPa, espesor 150 mm. El espesor de la cama de arena (arena gruesa) estará comprendido, de manera uniforme, entre 30 y 50 mm, luego de vibrada y compactada la capa de rodamiento. De acuerdo con Norma IRAM 11656, Tipo “Uni-stone”. PS8, Color gris, de PCR ó similar.
Debido a las características de las “patas” de los contenedores (pequeñas piezas ubicadas en las esquinas, que sobresalen 12.5 mm de la base y que concentran (cada una) un cuarto de la carga total), sumado a que, en general, durante las operaciones de manipuleo los contenedores no se apoyan suavemente en el pavimento sino que se “caen” desde algunos centímetros de altura, provocan un fuerte impacto sobre los adoquines y los rompen. Si bien las características propias de los PIAH [pavimentos de adoquines de concreto] los hacen fácilmente reparables ante situaciones como la descripta, la ocurrencia reiterada llevó a los proyectistas a “reforzar” esas zonas. Para ello, se diseñaron piezas de hormigón armado “premoldeado” [concreto reforzado prefabricado] con forma de “T” invertida, que se completaban “in situ” con una capa de hormigón con fibras metálicas (Véanse las Figuras 12 y 13). 9
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)
La construcción de la capa de suelo-cemento se realizó en forma tradicional mezclando el suelo y el cemento con motoniveladoras, formando caballetes y distribuyendo el cemento en bolsas en forma proporcional de acuerdo a la dosificación resultante.
Figuras 12 y 13. Piezas premoldeadas para zona de apoyo “patas” contenedores, antes y después de hormigonar la capa de compresión “in situ” con fibras metálicas.
A efectos de lograr una compactación adecuada y uniforme, se construyó la capa de suelo-cemento completa y luego se excavó dónde fue necesario instalar badenes y cámaras. Entre la capa de suelocemento y la arena de asiento, se colocó una manta geotextil de 200 gr/m2. La colocación de adoquines la realizó una cuadrilla de 6/7 operarios [obreros], logrando rendimientos promedio de 150 m2/día por cuadrilla (21.5 a 25.0 m2/operario) (Véanse las Figuras 14 y 15).
Figura 14. Colocación de adoquines.
Figura 15. Vista general de la obra terminada.
10
