Proyecto Libramiento Sur Guadalajara

Desde tiempos inmemorables la humanidad ha trazado y construido sus caminos y vías terrestres para intercambiar productos, cubrir necesidades básicas, tener acceso a sus sitios de culto y de interés, o por el simple e irrefutable afán de explorar nuevos horizontes, buscando la posibilidad de llegar a destinos cada vez más lejanos. El objetivo es transportar con menor esfuerzo físico y hacer más eficientes y duraderas las vías nuevas o las ya existentes.

La historia brinda testimonio de retos de gran escala en los que la ingeniería, de la mano con la tecnología del concreto, ha superado inmensos desafíos con excelentes resultados, sin reducir la calidad de las obras, respetando la armonía con el entorno y sin despilfarrar costos y tiempos de ejecución.

Un ejemplo clásico es la primera vía hecha en concreto hidráulico en Bellefontaine, Ohio, Estados Unidos, que fue construida en 1981 y todavía está en servicio.

Fundamentación Teórica

El pavimento de concreto hidráulico es una estructura simple o compuesta, que tiene una superficie regularmente lisa y destinada a la circulación de personas, animales o vehículos.

Su estructura es una combinación de cimiento firme y revestimiento, colada sobre un terreno de cimentación resistente a las cargas, a los agentes climáticos y a los efectos abrasivos del tránsito.Las mezclas del concreto hidráulico para pavimentos deben de estar diseñadas para:

• Garantizar una durabilidad satisfactoria dentro de los requerimientos del pavimento
• Asegurar la resistencia deseada a la flexión

La flexión en los pavimentos de concreto hidráulico, bajo las cargas aplicadas por los neumáticos, combina esfuerzos de compresión y tensión. Los esfuerzos de compresión son pequeños respecto a la resistencia de la losa, y sin mayor incidencia en el espesor.

Por lo tanto, el concreto hidráulico que se utiliza en los pavimentos se especifica por su resistencia a la flexión, medida por el Módulo de Rotura a Flexión (MR), a los 28 días, que se expresa en kg/cm² (MPa) y generalmente varía entre 40 y 50.

Además de resistir los esfuerzos normales y tangenciales transmitidos por las llantas y su constitución estructural bien construida (alta resistencia a la flexotracción, a la fatiga y elevado módulo de elasticidad), debe tener el espesor suficiente que permita introducir en los casos más desfavorables sólo depresiones débiles a nivel del suelo del terreno de cimentación; y cada nivel estructural apto para resistir los esfuerzos a los que está sometido.

Debe cumplir con satisfacer también las características principales del pavimento de concreto hidráulico: estar previstas para un período de servicio largo y exigir poco mantenimiento. Los factores que influyen en el desempeño de los pavimentos son:

• Tráfico
• Clima
• Geometría del Proyecto (diseño vial)
• Posición de la Estructura
• Construcción y mantenimiento: no perdamos de vista que las estructuras no se comportan como se diseñan, lo importante es cómo se construyen

En cuanto a las variables de diseño que se deben tener en cuenta para el diseño y construcción de un pavimento de concreto encontramos:

• Terreno de Fundación - cimiento
• Calidad del Concreto
• Análisis del Tráfico - clasificación de vía
• Diseño Geométrico
• Diseño Estructural - soluciones típicas
• Juntas
• Especificaciones Técnicas

Método PCA

Este método se basa en dos criterios específicos: uno relativo a la resistencia a la fatiga del concreto y el otro a la erosión de la base. En el primer caso, se supone que la carga máxima se aplica en medio de la losa justo sobre la junta longitudinal que da la tensión máxima con la losa.

En el segundo caso se supone que la carga máxima se aplica en una esquina de la losa para generar deflexión máxima en ella. Cuando se usa este método de diseño, hay que conocer cuatro parámetros fundamentales:

• El módulo de rotura del concreto
• El módulo de reacción de la fundación
• El periodo de diseño
• Las características del tráfico

Método AASHTO

Este método de diseño aplica una ecuación empírica desarrollada mediante estudios y ensayos de pavimentos de concreto por la Asociación Americana de Oficiales de Carreteras Estatales y Transportes (sigla en inglés AASHTO). Los criterios de diseño son:

• Número de equivalentes cargas axiales de 80 kN
• Espesor de la losa
• Módulo de elasticidad del concreto
• Módulo de ruptura del concreto
• Módulo de reacción de la fundación
• Coeficiente de transferencia de carga en las juntas
• Coeficiente de drenaje

Con independencia del método de diseño que se escoja, la ciudadanía solicita vías seguras, de mayor visibilidad, sin deformaciones, con buenos drenajes y mejores condiciones de manejo y frenado, confortables, económicas y, ante todo, amigables con el medio ambiente.

Por su parte, las administraciones públicas necesitan vías duraderas, funcionales, de altas resistencias y mayor vida útil, y que exijan menor mantenimiento.

En materia de costos, podemos considerar que los rubros que integran el ciclo de vida de un pavimento o vía están conformados por:

• Costos de construcción inicial (costo total del proyecto en el momento de su inauguración)
• Costos de conservación o mantenimiento (reparaciones, rehabilitaciones, ampliaciones, modernizaciones)
• Costos del usuario (operación de los vehículos, consumo de combustible y llantas, tiempos de recorrido y accidentes)

Uso de máquinas extendedoras

Una forma práctica, funcional, ágil y de gran eficiencia empleada para la construcción de carreteras, vías o pavimentos en concreto hidráulico, es el uso de máquinas extendedoras, las cuales brindan alto rendimiento y reducen los tiempos de construcción, sobre todo cuando se trata de grandes longitudes.

Aparte de permitir y agilizar la colocación del concreto, estas máquinas tienen una plataforma de trabajo que facilita la instalación o inserción de los pasadores en las juntas, el estriado de la superficie y la aspersión de la membrana de curado.

Los magníficos resultados obtenidos con estos equipos están registrados en múltiples obras de referencia y los casos estudiados han servido para incrementar la experiencia constructiva.

Durante las últimas décadas, se han realizado en México un sin número de proyectos viales con esta técnica entre las cuales destacamos algunas carreteras principales: Querétaro – Palmillas, Ciudad de México – Querétaro (tramos), Zapotlanejo - Guadalajara, Huisache – Matehuala, Cancún – Playa del Carmen, además del proyecto Arco Norte.

Caso de estudio

En la actualidad está en ejecución una obra de singular importancia en el Estado de Jalisco, el proyecto Libramiento Sur de Guadalajara. Es una vía de 111 km de longitud, a cuatro carriles (dos por sentido) de pavimento hidráulico, que librará la zona urbana del área metropolitana de Guadalajara para dar continuidad al tránsito de largo itinerario que cruza las zonas Centro y Noreste del país a través del corredor carretero México-Nogales.

La inversión asciende a 415 millones de dólares. Una vez inaugurado, transitarán aproximadamente 12,500 vehículos en promedio diario y se evitará que unos 8,000 vehículos de carga ingresen a la ciudad de Guadalajara. Esto disminuirá considerablemente la emisión de contaminantes dentro del casco urbano de la segunda metrópoli más importante en México.

Nuestra división Concretos Moctezuma^®, constituida hace más de 35 años, representada en más de 10 estados de la República Mexicana, participa en las principales obras de infraestructura, edificaciones y parques industriales en el país; y a través de ella nos dedicamos a producir y proveer al mercado de la construcción el mejor concreto premezclado, superando normas oficiales mexicanas y los estándares internacionales de calidad, utilizando el cemento de más alta tecnología y calidad del mercado: Cemento Moctezuma^®.

En Concretos Moctezuma^® tenemos el contrato para el suministro del concreto destinado a los elementos estructurales y complementarios del Libramiento.

CYM Infraestructura, empresa constituida al 50% entre Concretos Moctezuma® (Latinoamericana de Concretos, S.A. de C.V.) y COMSA EMTE (COMSA EMTE MEX, S.A. de C.V.), está enfocada a realizar trabajos de fabricación y colocación de concretos en pavimentos correspondientes a grandes proyectos de carreteras o aeropuertos, es la empresa que tiene el contrato para la colocación de 805,000 m³ de concreto que constituyen el pavimento de esta autopista.

COMSA EMTE, es una de las principales empresas constructoras españolas, implantada en México desde hace años, y con un elevado prestigio a nivel mundial en grandes obras de pavimentación y en obras ferroviarias. A continuación hacemos referencia a algunos de los aspectos relevantes del proyecto:

Descripción

El proyecto de Guadalajara consiste en la construcción de una autopista tipo A4 (cuatro carriles) con origen en el entronque Zapotlanejo de la Autopista Zapotlanejo – Guadalajara y con terminación en el entronque Arenal de la Autopista Guadalajara – Tepic.

Consta de un pavimento de concreto hidráulico de 33 cm de espesor y una resistencia a la flexión de 48 kg/cm². En total, van a suministrarse y colocarse 805,000 m³ de concreto hidráulico mediante dos extendedoras de 11 m de ancho útil y con un sistema de inserción automática de barras de acero (DBI).

El concreto se está fabricando en dos plantas de mezclado central cuya capacidad de producción es de 200 m³/h, con un mezclador con capacidad de 9 m³ por carga. El transporte de la mezcla se realiza mediante camiones de volteo que cargan cada una 9 m³ por viaje.

Mezcla de concreto

Para la fabricación de concreto se emplea Cemento Portland con resistencia de 408 kg/cm² a los 28 días, agregados de origen basáltico triturados procedentes del banco Gravase Santa Rosa en Jalisco, aditivo plastificante reductor de agua de medio rango y un retardante de fraguado.

Avance de obra

Está prevista su finalización y puesta en servicio para el año 2016.

Conclusión

En obras como el Proyecto Libramiento Sur de Guadalajara, la tecnología del concreto constituye un lenguaje de interacción entre la ingeniería y las comunidades, que ofrece grandes resultados y costos competitivos en obras civiles que son un legado a la posteridad para el disfrute de las futuras generaciones.

Bibliografía

• American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO. Guía de Diseño
• Portland Cement Association, PCA: Guía de Diseño
• Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, IMCYC: Pavimentos de Concreto

Autores:

Ricardo Bravo V.

Juan Carlos Carcamo