Reducción del Tiempo y Costo de Construcción de los ... · Estos métodos pueden aplicarse tanto...

Buenos Aires, Octubre de 2017

Reducción del Tiempo y Costo de Construcción de los Pavimentos de

Carretera.

Reporte del Comité Técnico D2. Pavimentos de Carretera

(Ciclo 2008-2011)

Échanger connaissances et techniques sur les routes et le transport routier / Exchange knowledge and techniques on roads and road transportation 2

Estructura del Comité D2 (ciclo 2008-2011)

• 130 Expertos provenientes de 42 países de los 5 continentes.

• Estructura

• Presidente: Michel Boulet (IFFSTAR, Francia).

• Secretario de habla francesa: Guy Tremblay (MTQ, Canadá-Québec)

• Secretario de habla inglesa: Suneel Vanikar (FHWA, EEUU)

• 3 Comités formales

• D2a – Características Superficiales de los Firmes

• D2b – Pavimentos Flexibles y Semirrígidos

• D2c – Pavimentos de Hormigón.


Temas Estratégicos asignados al Comité D2 Por el Plan Estratégico de la AIPCR (2008-2011)

• D.2.1 – Reducción del tiempo de construcción y el coste

• D.2.2 – Mejora de los métodos de mantenimiento

• D.2.3 – Mitigación del ruido de la carretera

• D.2.4 – Seguimiento de la innovación

• D.2.5 – Adaptación al cambio climático.


Programa de Trabajo (D.2.1)

D.2.1 – Reducción del tiempo de construcción y el costo

• Objetivo: Examinar y documentar los métodos para reducir los costes y retrasos a los automovilistas durante la construcción de carreteras e ilustrar estos a través de casos de estudio.

• GT líder: Luc Rens, Bélgica

• El grupo de trabajo D.2.1 fue dirigido por los miembros del Subcomité D2c con participaciones del resto del Comité D2.

• Se determinó que el método más apropiado para ilustrar los métodos de reducción en la demora y costo de construcción fuera a través de estudios de casos o de otras aplicaciones prácticas de los productos y métodos para la construcción de carreteras.


Introducción

“¿Cuánto tiempo tomará?”; y “¿Cuánto costará?”

En la mayoría de los casos los comitentes esperan obtener una respuesta que asegure el tiempo de construcción más corto y el costo inicial más bajo posible.

Lo mismo es cierto para las autoridades viales que necesitan construir, rehabilitar o reparar un pavimento.


Razones

- Económicas:

- Disponibilidad de recursos limitados

- Adecuación a restricciones presupuestarias particulares

- Ajuste al presupuesto anualmente asignado;

- maximización de beneficios (compañías privadas)

- Satisfacción del Usuario

- Minimizar interrupciones y demoras

- Obtener la máxima disponibilidad de la carretera

- Ambientales

- Menores tiempos de demora significan menores consumos de combustible y reducción de la contaminación del aire.

- Imagen

- Menores interrupciones mejoran la imagen de la

agencia o concesionaria.


Tiempo vs costo?

No obstante, el tiempo y el costo de construcción pueden resultar parámetros en principio contradictorios.

Lograr un tiempo de construcción más corto puede requerir una mayor cantidad de equipos y mano de obra, lo que incrementa el costo del proyecto.

Por otro lado, la reducción de costos puede implicar equipos de bajo rendimiento y personal con menos experiencia, lo que incrementa el tiempo de ejecución.

La reducción del tiempo y costo no debería de resultar en una pérdida de calidad, sino al contrario, el objetivo deberá ser la mejora de calidad en general. Por lo anterior, es mejor que se hable de la optimización del tiempo y el costo para lograr una calidad específica.


Objetivo del Trabajo

Se acordó para este tema: “Identificar métodos para reducir el tiempo y el costo de

construcción para diferentes tipos de pavimentos de carreteras sin afectar la calidad”.

Asimismo, el método elegido no deberá tener un impacto negativo sobre el medio ambiente, o de preferencia deberá ser una mejora con

respecto al análisis ambiental del ciclo de vida (CO2, energía, agua, residuos, entre otros).


Desarrollo del Trabajo

Los métodos que pueden contribuir a la optimización en la ejecución de un determinado trabajo pueden partir de diferentes puntos de vista: del diseñador, del contratista, las autoridades, el usuario de la carretera;

En términos generales se establece que se pueden subdividir en tres ámbitos:

• Condiciones de licitación;

• Organización del trabajo en el sitio (obra); y

• Decisiones técnicas y tecnológicas adecuadas relacionadas con

Aspectos generales;

Pavimentos de concreto; y

Pavimentos asfálticos.

Estos métodos pueden aplicarse tanto para la construcción de nuevas carreteras, así como para la conservación, la rehabilitación y las tareas de mantenimiento.


Métodos para reducir el tiempo y costo de construcción

Método Fortaleza Debilidad

Bonificaciones - penalizaciones

Dependiendo de las cantidades asignadas, puede ser muy efectivo para conseguir menores tiempos de construcción

Cantidades muy elevadas harán que el contratista se concentre únicamente en esos ítems, pudiendo disminuir la calidad Para ello es fundamental acompañarlo con bonificaciones/penalidades basadas en la calidad final de trabajo. Suele incrementar el precio por los trabajos (bonificaciones)

Renta de carril Caso particular del anterior. Incentivo para que el contratista trabaje más rápido

Reducción del tiempo de construcción por el licitador (cotización de costo + tiempo)

Incentiva el empleo de mejores técnicas y equipos, nuevas tecnologías y más personal para reducir los plazos

Si durante la ejecución las condiciones no son las óptimas, el contratista buscará por otros medios respetar los plazos.

Métodos relacionados con las condiciones de licitación




Especificaciones basadas en el desempeño

Permite al contratista hacer uso de su experiencia y destreza para que su producto cumpla con los requisitos

El contratista puede utilizar los umbrales inferiores, resultando en una menor calidad del pavimento. Se deben considerar periodos de garantía adicionales.

Asociación público-privada

En contratos de diseño, construcción, financiamiento y mantenimiento las partes buscan estructuras con buenas relaciones costo/beneficio.

Costos adicionales a largo plazo por la participación de terceros en el financiamiento (bancos de financiamiento, compañías de seguros, oficinas de gestión, etc.).

Permitir la subcontratación – Requerir personal o equipo especializado

Trabajo más rápido y eficiente al ser realizado por especialistas

Costos de gestión mayores. Trabajadores y técnicas especializadas pueden ser mas costosos.

Métodos relacionados con las condiciones de licitación (cont.)




Sugerencias técnicas por parte del licitante o “ingeniería de valor”

Incentivo a desarrollar y utilizar técnicas innovadoras, obteniendo mejoras en los tiempos, precio o calidad.

No todas las compañías tienen la misma experiencia, personal, maquinaria, etc., lo que puede resultar en una competencia injusta.

Criterios en la evaluación de la licitación

Selección del mejor contratista según múltiples criterios (precio, antecedentes, etc.)

Las empresas pueden tener buenas referencias de trabajos realizados con subcontratistas que ya no trabajen para ellas, o haber sufrido reestructuraciones y ya no cumplir con los requisitos.

Situación del mercado “Oferta y demanda”

En periodos de poca oferta de licitaciones, menores precios

En periodos de gran demanda de contratistas, aumentarán los precios

Calidad del diseño técnico

Buenos diseños conducen a una competencia justa con un mínimo de trabajos adicionales

Diseños defectuosos conducen a especulación durante la licitación y resultarán en costos adicionales.

Métodos relacionados con las condiciones de licitación (cont.)




Manejo de tránsito Mejor flujo del tránsito, menores costos sociales

Costos administrativos y gestión del tránsito adicionales

Conciencia y comunicación pública

Mayor aceptación del público

Costos adicionales para campañas de comunicación.

Plan de calidad – control de calidad

Menores costos del ciclo de vida

Costos adicionales por el control de calidad, administración adicional.

Trabajo nocturno Menos interrupciones al tránsito, costo sociales más bajos, mejor aceptación.

Riesgo de obtener menor calidad. Costos adicionales por horas irregulares. Mayor presión social sobre los trabajadores (vida familiar, descanso, salud). Jornadas de 24 horas /

o durante el fin de semana o 7 días x sem.

Menor tiempo de construcción

Manejo de espacio en la obra

Reducción de tiempos y costos

Posibles costos adicionales por vías temporales u otra infraestructura.

Métodos relacionados con la organización del sitio de trabajo




Optimización del diseño

Cumplir con las especificaciones requeridas al mejor precio o en el menor tiempo posible

Menor margen de seguridad en el diseño, mayor variabilidad en el desempeño.

Capa de refuerzo (overlay) - Sustitución parcial de capas (inlay)

Menos trabajos de demolición, menor uso de materiales vírgenes y menor daño a caminos adyacentes

Se debe tener buen conocimiento de la estructura existente. No siempre es posible elevar la rasante.

Reciclaje en el sitio Menor uso de materiales vírgenes, menor transporte de materiales, sostenible, más económico que medios convencionales

Requiere de control de calidad adicional. Los materiales reciclados no siempre son adecuados. Puede ser necesaria la instalación de una planta de cribado y triturado.

Métodos relacionados con decisiones técnicas adecuadas – Aspectos generales




Hormigón Fast track

Menor tiempo de construcción. Rápida habilitación al tránsito

Se debe asegurar la durabilidad a largo plazo Incremento de costos.

Equipo de pavimentación sin cables o líneas guía

Mejor regularidad superficial, menor costo de mano de obra, mayor seguridad en obra

Costos de los equipos. Confianza en los sistemas de guiado de GPS

Equipo insertor de pasadores y barras de unión

Puede ser rentable en cuanto a tiempos y costos

Se debe asegurar la posición exacta de los pasadores. Necesidad de dispositivos adicionales en la pavimentadora.

Losas prefabricadas

Sin curado en obra, Hormigón de alta calidad. Rápida construcción y habilitación al tránsito.

Sistemas caros. Se requiere mano de obra calificada.

Métodos relacionados con decisiones técnicas adecuadas – Pavimentos de hormigón




Tableros de puentes en hormigón

Mejor transición entre pavimento y el tablero por tratarse de los mismos materiales. Rentable por ahorro de pavimento asfáltico.

La rehabilitación de superficies es más difícil.


Pavimentos asfálticos compactos (asfalto en caliente)

Reducción del tiempo de construcción mediante la colocación de la capa superficial e intermedia en una sola operación.

Se requiere equipamiento especial

Mezcla asfáltica tibia Reducción del tiempo de construcción y de cierre de carriles, menores costos de combustible en planta de asfalto, menores emisiones de CO2

Aumento del costo de mezclas asfálticas

Métodos relacionados con decisiones técnicas adecuadas – Pavimentos de hormigón (cont.)

Métodos relacionados con decisiones técnicas adecuadas – Pavimentos de asfalto


Análisis

Es evidente que siempre se puede trabajar ya sea de manera más fácil o barata, pero reducir tanto el costo como el tiempo de un proyecto de carretera sin afectar la calidad del resultado final es un gran desafío que requiere optimizar la relación de costo-tiempo-calidad de un proyecto.

A partir de la tabla anterior, se hicieron las siguientes observaciones:

• Algunos métodos apuntan hacia la reducción del tiempo de construcción pero al mismo tiempo requieren mayores costos de inversión, materiales o mano de obra.

• Los métodos de ejecución automatizados pueden ser rentables únicamente si hay suficiente retorno sobre la inversión y si los sistemas funcionan adecuadamente;

• El éxito de las medidas que se tomen depende en gran parte del factor humano: esfuerzos, habilidades y atención de los trabajadores y operadores de las máquinas; especialmente para trabajar en turnos, en la noche y durante el fin de semana


Rehabilitación In Lay con Hormigón continuamente reforzado en la Autopista A10 Bruselas-Oostende

• Una sección de la Autopista A10 entre Groot-Bijgaarden yTernat, se rehabilitó con la técnica de repavimentación In lay.

• El objetivo fue finalizar el trabajo en el menor tiempo posible sin ninguna perdida de calidad y sin interrumpir el flujo de tránsito en los 3 carriles por sentido.

• Pavimento compuesto (Asfalto sobre hormigón) que presentaba diferentes tipos de problemas en servicio (ahuellamiento, fisuras reflejas, entre otros)

• Para minimizar los efectos sobre el usuario se establecieron diferentes medidas (licitación, organización del trabajo, técnicas de ejecución).


Rehabilitación In Lay con Hormigón continuamente reforzado en la Autopista A10 Bruselas-Ostende

Licitación de los trabajos:

• El llamado a licitación fue organizado de una manera innovadora. La selección se realizaría de acuerdo a 2 parámetros: por un lado el costo mencionado en la oferta y por el otro “un costo social” que fue valorizado en €50.000 / día.

• La fórmula a aplicar entonces fue la siguiente:

P = n x 50.000 + M

Donde:

P = Monto de la Propuesta;

M = Oferta del contratista;

n = tiempo de construcción en día calendario, según figuraba en la propuesta.

• También se aplicó un sistema de bonificaciones y penalidades si se adelantaba o retrasaba la fecha estipulada para la finalización de los trabajos.



Organización de los trabajos:

Fase 1 Fase 2 Fase 3

Fase 4 Fase 5 Fase 6



Organización de los trabajos:

• El reemplazo del cantero central (que consistía de 2 barreras de seguridad con una cantero parquizado central) por una única barrera de seguridad fue la clave para encontrar el espacio para un fluido continuo.

• Un problema que se observó es que se generaban colas debido a la curiosidad de los conductores que pasaban frente al sitio. Para evitar esto se decidieron incorporar pantallas a las barreras de seguridad divisorias.

• El poco tiempo de construcción forzó al contratista a trabajar de manera continua (7x24), incluyendo feriados y fines de semana



Aspectos Técnicos

• La solución técnica adoptada fue remover el pavimento asfáltico existente y ejecutar una capa asfáltica nueva de 6 cm de espesor (interlayer) y un pavimento de hormigón continuamente armado de 23 cm de espesor (solucion típica para autopistas principales en Bélgica)

• La técnica del Inlay o el uso de la estructura existente como base tiene diferentes ventajas respecto a una solución de reconstrucción total:

Menos transporte de materiales

Menos necesidad de emplear materiales virgenes

Reducción del tiempo de construcción

Reducción de los costos de construcción



Aspectos Técnicos

• Mezcla de hormigón de altas prestaciones:

• Resistencia promedio 50 MPa a 5 días (en testigos)

• Habilitación al tránsito a los 6 días de edad.

• Pavimentadora sin hilo guía – operación 3 D

• 2 plantas de hormigón de 120 m3 / h que garantizaban una provisión continua.

Los 250.000 m² de pavimento fueron ejecutados en 122 días (4 días menos que la propuesta) resultando un costo total por el trabajo de 20 Millones de Euros, considerando la bonificación e Impuestos.


Capas de refuerzo delgadas (UTW) sobre un pavimento deformado en una intersección urbana de alto tránsito

Trabajo de rehabilitación con un pavimento de hormigón delgado sobre un pavimento asfáltico que sufría ahuellamientos recurrentes en el Estado de Csongrád, Hungría.

Intersección semaforizada con elevado tránsito pesado (2743 camiones / día; TMDA: 13,785 vehiculos/día).

Las mediciones de ahuellamiento alcanzaban los 150 mm en los carriles de la derecha.

Se proyecto una sección de tipo experimental de UTW (recubrimiento delgado de hormigón) adherido sobre el pavimento existente.



Ejecución de los trabajos

El viejo pavimento asfáltico fue fresado en un espesor de 120 mm. (El espesor de concreto asfáltico remanente fue de 100-120 mm.)

La superficie asfáltica fresada se limpió enérgicamente con aire comprimido para garantizar una adecuada adherencia del pavimento de hormigón.

El Whitetoppping se ejecuto en el mismo espesor de asfalto fresado (in lay) mediante la ejecución del pavimento en forma manual (mediante regla vibratoria y vibradores de inmersión)

Se aserraron paneles de 1.75 x 1.75 m sin que se prevea la ejecución de sellados de juntas, pasadores o barras de unión.



Resumen

La aplicación de un recubrimiento delgado de hormigón permite las siguientes ventajas para la rehabilitación de pavimentos existentes;

• Significativa reducción de espesores al funcionar adherido a una estrcutura existente.

• Eliminación de tareas de sellado, colocación de pasadores y barras de unión

• Reducción significativa de los tiempos de ejecución y costos.

• Rápida habilitación al tránsito el emplear hormigones del Tipo Fast Track.


• En 1994, el WSDOT inició un programa para reemplazar una serie de intersecciones de pavimento asfáltico con pavimento de hormigón. Esta decisión fue tomada principalmente por el recurrente ahuellamiento desarrollado en muchos de esos pavimentos, y su vida útil relativamente corta.

• Históricamente, los proyectos de reconstrucción de pavimentos de hormigón han requerido cortes prolongados y, algunas veces, disposiciones complejas de gestión del tránsito. Sin embargo, a través de la aplicación de técnicas aceleradas de pavimentación con hormigón este tipo de trabajos de reconstrucción pueden realizarse en un período de 2 a 3 días, reduciendo los tiempos de corte de tránsito.

Reconstrucción Rápida de Intersección en Washington


• En el año 2000, el Departamento de Transporte del Estado de Washington (WSDOT) reconstruyó una intersección en una zona urbana de la Ruta Estatal 395 utilizando técnicas aceleradas de pavimentación con hormigón.

• El objetivo del proyecto fue documentar la rápida construcción de la intersección y elaborar un cuerpo de conocimientos que pudiera ser aplicado en futuros trabajos. La reconstrucción de la intersección -incluyendo una porción de las ramas de aproximación y de salida- se realizó cerrándola por completo durante un fin de semana largo de 3 días.

• Para ello, se utilizaron una serie de estrategias, incluyendo el empleo de hormigón Fast -Track, planeamiento y coordinación de los trabajos y una secuencia eficiente de construcción.



Intersección de la Ruta Estatal 395 y la Av. Kennewick

• TMDA: 20,000 vehículos / día

• 20 % camiones

Diseño Estructural

• Se proyectó un pavimento de hormigón de 30 cm de espesor a ejecutar sobre la base granular existente.

• Separaciones entre juntas de 3.6 a 5.0 m, en función de la geometría, estructuras adyacentes y estructuras fijas insertas.

• Pasadores: 38 mm de diámetro

• Barras de Unión: 16 mm cada 90 cm.



Se utilizó un proceso de construcción por etapas para limitar las interrupciones del tránsito y para proveer altos niveles de productividad por parte del contratista. Las primeras etapas incluyeron la construcción de las ramas de aproximación, que se realizaron aproximadamente una semana antes de la reconstrucción de la parte central de la intersección.

Reconstrucción de carriles de giro a la izquierda Reconstrucción de carriles dirección norte




Reconstrucción de carriles dirección sur Reconstrucción de intersección completa


• Fue durante la cuarta etapa del proyecto que toda la intersección fue cerrada por un periodo de 3 días durante un fin de semana largo. Esto le brindó acceso libre al contratista para reconstruir las partes centrales de la intersección.

• La reconstrucción de la totalidad de la intersección, incluyendo la demolición del pavimento asfáltico existente y su reemplazo con pavimento de hormigón, se realizó durante esos tres días, comenzando un jueves al anochecer. Primero se retiró el pavimento asfáltico existente y la base hasta una profundidad de 30 cm, para luego preparar la superficie y colocar los encofrados.

• Para aumentar la productividad, el hormigonado se hizo en dos etapas de manera que el hormigonado del segundo día pudiera ser colocado contra el hormigón colocado el día anterior.



Características Generales

• Mezcla de Hormigón Tipo Fast Track. (17,2 MPa a compresión requerida para habilitación).

• Método de colocación: Convencional

• Técnicas de curado y aserrado: Convencional.

• Control por madurez para estimar el plazo de habilitación: se alcanzó a las 8 horas en promedio luego de la colocación.

La intersección fue finalmente abierta al público entre las 16 y 18 hs del domingo, 12 horas antes de las 6 de la mañana del lunes.

Actualmente el WSDOT utiliza en forma rutinaria la técnica de rápida habilitación descripta en su programa de reconstrucción de intersecciones urbanas con pavimento de hormigón.



Reparación de pavimentos de hormigón simple con juntas mediante paneles de hormigón premoldeados


• La reparación de pavimentos mediante paneles de hormigón prefabricados es un método recientemente desarrollado en Estados Unidos para cubrir la necesidad de realizar reparaciones rápidas de pavimentos de hormigón y rehabilitación de vías de alto volumen de tránsito.

• Estos sistemas son fabricados o preparados fuera del sitio, transportados hasta el lugar del proyecto e instalados sobre la fundación previamente preparada.

• Los componentes del sistema requieren un tiempo mínimo de curado para alcanzar la resistencia antes de que se abra al tránsito.




• La tecnología de premoldeados puede emplearse para reconstrucciones puntuales o a gran escala en proyectos de rehabilitación.

• En las reparaciones aisladas, se suelen reemplazar secciones de losa o losas completas.

• En general este tipo de reparaciones abarcan siempre el ancho de carril aunque no necesariamente todo el largo de la losa.

• El uso principal de esta tecnología es la reducción del tiempo de rehabilitación en vías de elevado volumen de transito o aeropuertos.



Técnica

1. Fabricación del Panel en Planta.

2. Transporte de los paneles al sitio

3. Remoción rápida del hormigón viejo.

4. Instalación de pasadores y barras de unión (si es necesario)



5. Preparación rápida de la base/subbase

6. Instalación del Panel.

7. Inyección de mortero en las ranuras

8. Asentamiento de paneles por inyección



En EEUU, las reparaciones de pavimentos mediante paneles, son efectuadas en general de noche con una ventana de trabajo de 8 pm a 5 am del día siguiente. El objetivo de reemplazo de losas en esa ventana de tiempo se estima en de 10 a 15 losas por día.


Conclusiones

• Existe un gran número de herramientas disponibles para influenciar el tiempo y costo de construcción para un proyecto específico.

• Estas herramientas, se encuentran relacionadas con los procedimientos de licitación, cuestiones técnicas y de organización, y se resumen en este informe.

• Las consecuencias negativas de una reducción del tiempo o del costo sobre el comportamiento o impacto ambiental a largo plazo deben ser lo más bajas como sea posible. Por lo tanto, todos los métodos abordados en el presente documento deben ser utilizados con cuidado.

• Las bonificaciones por reducción de tiempo deben de ir de la mano con bonificaciones/penalizaciones por calidad del trabajo.

• Como conclusión y recomendación final, el tema de la “reducción” del tiempo y costo de construcción deberá ser planteado mejor como una “optimización”. Efectivamente, el objetivo es encontrar una solución balanceada que cumpla con todos los objetivos, tomando en cuenta las diferentes prioridades y condiciones específicas del proyecto.


Gracias!

Ing. Diego Calo Miembro CT D.2. Pavimentos de Carreteras

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