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TECNOLOGÍA
02
Metodologías de Diseño

La tecnología TCP® propone reemplazar las losas de pavimentación tradicional (AASHTO) por un sistema de losas con geometría optimizada que permite una distribución más eficiente de la carga para evitar los problemas de agrietamiento. Normalmente las dimensiones de las losas son de 3,5m de ancho por 4m de largo, lo que implica que gran parte de la carga de un vehículo se concentre en ella generando tensión, lo cual se evita con TCP®, cuyas losas no admiten más de un set de ruedas de camión a la vez.

Aprobaciones
Teoría

Para lograr esto el sistema TCP® diseña una solución de pavimentación acorde al tipo de tráfico específico del proyecto vial a realizar, ya sea para autopistas, carreteras, calles de ciudad, patios industriales o estacionamientos.

Con TCP® Las losas reducen su espesor entre 4 y 10cm, con respecto a la pavimentación tradicional, logrando así una optimización de recursos de hasta un 30%.

El esquema anterior se puede representar por el siguiente gráfico de tensiones en la parte superior de la losa, para diferentes configuraciones geométricas de las cargas con respecto sus dimensiones. Para realizar estos gráficos se utilizó ISLAB2000.

Espesor: 25 cm
Losas: 4,5m x 3,5m
Máxima tensión: 22,4 Kg/cm²
Espesor: 15 cm
Losas: 1,75m x 1,75m
Máxima tensión: 20,7 Kg/cm²
MENOR ESPESOR, MISMA VIDA ÚTIL (TCP®)
Espesor: 25 cm
Losas: 1,75m x 1,75m
Máxima tensión: 4,36 Kg/cm²
MISMO ESPESOR, MAYOR VIDA ÚTIL (TCP®)

Nota: El esquema de comparación es explicativo, ya que compara las tensiones superiores en cada diseño. En los diseños TCP®, las tensiones predominantes son las inferiores, por lo que no se puede tomar el esquema como guía de diseño.

En los gráficos anteriores se muestra cómo las tensiones son similares en el pavimento, aunque el espesor disminuye considerablemente.

Beneficios

La tecnología TCP permite diseñar pavimentos de concreto optimizados y por lo tanto, de menor costo de construcción. Tiene las mismas virtudes que un pavimento tradicional de concreto. Este diseño nace de un invento revolucionario, que incorpora la geometría de los diferentes vehículos en el diseño de manera novedosa, reduciendo el espesor del pavimento en hasta un 40% permitiendo un ahorro inicial de hasta un 30%.

Existe un gran número de beneficios al construir una calle o carretera con pavimentos de concreto, entre las principales ventajas destacan las siguientes:

  • Menor costo
  • Mayor duración
  • Mayor soporte a cargas pesadas
  • Menor gasto de mantención
  • Mayor confort y seguridad
  • Mejora la visibilidad nocturna
  • Aumenta la seguridad en carreteras de vehículos y peatones
  • Reduce la cantidad de energía para una iluminación similar
  • Menor temperatura
Mercado Objetivo

Todas aquellas organizaciones públicas, concesionarios de infraestructura y empresas constructoras que tengan relación con la construcción de pavimentos en carreteras, autopistas, zonas portuarias e industriales, caminos rurales, calles urbanas y estacionamientos. De manera referencial esta tecnología es de interés de:

  • Ministerio de Obras Públicas
  • Ministerio de Vivienda y Urbanismo
  • Empresas Concesionarias
  • Empresas Portuarias
  • Empresas Constructoras
  • Municipalidades
  • Empresas productoras de cemento, equipos e insumos para pavimentos de concreto
  • Organismos de Desarrollo Multilaterales
  • Bancos de Inversión
Patentes

“Losas con dimensiones perfeccionadas para pavimentos de calles, caminos o carreteras y metodología para determinar el diseño de dicha losa”.

Este invento se encuentra protegido, en Chile mediante la patente industrial N° 44820, en EE.UU. por la patente N°7.571.581, y a nivel de la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) por medio de la solicitud PCT N° PCT/EP2006/064732, además de otros países de América y Asia.

La tecnología TCP, estas protegida por medio de la prioridad del Convenio de París, como igualmente través del sistema internacional PCT en un total de 80 países, en la gran mayoría con concesión formal de la patente, y en otros se encuentra con protección provisional (solicitud en trámite).

América
  • Argentina
  • Brasil
  • Canadá
  • Chile
  • Colombia
  • Costa Rica
  • Guatemala
  • Honduras
  • México
  • Panamá
  • Perú
  • Uruguay
  • USA
  • Venezuela
Europa
  • Alemania
  • Armenia
  • Austria
  • Bélgica
  • Bielorrusia
  • Bulgaria
  • Chipre
  • Dinamarca
  • España
  • Estonia
  • Finlandia
  • Francia
  • Gran Bretaña
  • Grecia
  • Holanda
  • Hungría
  • Irlanda
  • Islandia
  • Italia
  • Latvia
  • Liechtenstein
  • Lituania
  • Luxemburgo
  • Mónaco
  • Polonia
  • Portugal
  • República Checa
  • República Eslovaca
  • Romanía
  • Rusia
  • Suecia
  • Suiza
  • Turquía
  • Ucrania
Africa
  • Kenya
  • Marruecos
  • Nigeria
  • Suráfrica
  • Tanzania
  • Uganda
Asia
  • Azerbaijan
  • Filipinas
  • India
  • Indonesia
  • Japón
  • Kazakhstan
  • Corea
  • Malasia
  • Mongolia
  • Nueva Zelanda
  • Pakistán
  • Singapúr
  • Tailandia
  • Taiwan
  • Turkmenistan
  • Turquía
  • Uzbekistan
  • Vietnam
U-TCP

Los pavimentos U-TCP (Pavimentos Ultra Delgados de Hormigón) corresponden a una extensión del sistema TCP. Estos pavimentos, junto con estar compuestos por losas de menores dimensiones que las tradicionales, incorporan fibra estructural en la mezcla del hormigón.

Este tipo de pavimentos se coloca directamente sobre el terreno, sin base, en caminos en que el suelo de subrasante se encuentra en un alto nivel de compactación debido al paso histórico de vehículos, camiones y maquinaria, luego de un perfilado.

Para poder diseñar este tipo de solución con el software OptiPave2®, se materializaron cinco secciones de prueba de pavimentos en distintos lugares del país. Los espesores de los pavimentos de hormigón probados variaron entre 6 y 12 cm. Gracias a estas pruebas se obtuvieron conclusiones acerca del comportamiento de este tipo de pavimentos, los cuales fueron comparados con los resultados teóricos entregados por el programa de diseño OptiPave 2®, permitiendo de este modo calibrar el programa para este tipo de solución. Las secciones de pruebas fueron:

Ensayo acelerado en la Universidad de Illinois, EEUU.
Prueba en la Clínica de la Universidad de Los Andes, Chile.
Prueba en Altos de Lampa, Chile.
Prueba El Trebal, Chile.
Prueba en la planta de Cementos Bío Bío, Chile.

La adición de fibras estructurales en el hormigón permite mejorar su matriz convirtiéndolo en un material más dúctil y de fisuración más controlada. Con fines estructurales, se pretende que la adición de fibra proporcione una mayor energía de rotura, con ello se pretende un aumento de resistencia a la fatiga y aumento en la durabilidad de los elementos o reducción de refuerzos tradicionales. Existen distintos tipos de fibra, ya sea en material, tamaño, forma y diámetro, siendo las más utilizadas, las de polipropileno y de acero.

Entre las principales ventajas que conlleva la adición de fibras al hormigón, se puede destacar:

  • Se produce una unión de las fisuras del hormigón formando un entramado que evita su rotura frágil.
  • Mejora el comportamiento a cargas cíclicas o fatiga. (Kevern 2016)
  • Aumenta la capacidad última de la losa por punzonamiento.
  • Aumenta la resistencia a la tracción del hormigón, abrasión, impacto y corte.
  • En pavimentos se puede disminuir los espesores cuando las tensiones principales se encuentran en la cara inferior, como en las losas TCP.
    • Documentación

      Manuales, guías y Códigos

      Presentaciones

      Preguntas frecuentes
      ¿Qué es la tecnología de TCP®?
      TCP® es una tecnología de diseño y construcción de losas con geometría optimizada que permite solucionar los principales problemas de la pavimentación tradicional a un menor costo. La propuesta de este sistema consiste en reemplazar las losas convencionales de los pavimentos de hormigón, de más de 3,5m, por un conjunto de losas más delgadas y pequeñas cuyas dimensiones permiten que éstas nunca sean cargadas por más de un set de ruedas de camión a la vez, lo cual logra disminuir la tensión y en consecuencia el agrietamiento.
      ¿Cómo nace la metodología TCP® y en qué consiste?
      La metodología nació gracias a Juan Pablo Covarrubias Torres, Ingeniero Civil PhD, MsC y Socio Director de TCPavements®, que buscando solucionar el agrietamiento de los pavimentos de concreto tradicional definió el diseño TCP®, el cual consiste en el diseño de losas con geometría optimizada, lo que permite una distribución inteligente y novedosa de las cargas en el pavimento. Es decir, las losas se dimensionan de tal forma que éstas nunca sean cargadas por más de un set de ruedas de camión, logrando así disminuir significativamente las tensiones y el espesor que éstas losas requieren, haciendo más económica la construcción, con la misma vida útil que el diseño tradicional pero además con un menor costo de mantención.
      ¿Los llamados pavimentos delgados, o de losas cortas, son lo mismo que los pavimentos de geometría optimizada?
      Si, el tiempo ha ido cambiando con el tiempo, pero el concepto que teórico de sus fundamentos es el mismo.
      ¿Se puede patentar un sistema como el de pavimentos de geometría optimizada?
      Si, el sistema tiene como fundamento considerar un set de ruedas por losa, lo que minimiza las tensiones superiores de la losa, disminuyendo el agrietamiento. Esta optimización está con patente otorgada en más de 60 paises.
      Si construyo losas menores a 3 metros y no uso el software de diseño OptiPave. ¿Estoy usando el sistema de losas con geometría optimizada (TCP)?
      Si, el programa OptiPave es sólo una herramienta para el cálculo de losas con la tecnología TCP. El sistema TCP se utiliza cada vez que se optimiza la geometría de la losa tal que estan sean cargadas por sólo un set de ruedas. Esta solución se puede aplicar tanto para adelgazar el pavimento como para aumentar la vida útil de este.
      ¿Cómo se paga el royalty por el uso de la tecnología TCP®?
      La tecnología TCP® está protegida por derechos de propiedad industrial, por lo que su utilización esta tarifada. Este pago se debe realizar en el caso de construir un pavimento con dicha tecnología, para lo cual se emitirá una factura al mandante.
      ¿Bajo que escenario TCP cobra royalty?
      Siempre que se construyan losas de menor dimensión a las tradicionales, las cuales implícitamente utilizan el concepto de diseño TCP. Existen productos especiales, en donde el royalty viene incluido en el precio del hormigón.
      ¿Hay ahorro al usar la tecnología TCP®?
      Esta nueva tecnología permite diseñar pavimentos más delgados, lo cual implica una disminución importante en la cantidad de hormigón requerida para la realización de proyectos de pavimentación, lo que se traduce en un menor costo, manteniendo las ventajas y propiedades de los pavimentos tradicionales de hormigón.
      ¿Los pavimentos diseñados con esta tecnología necesitan algún material especial?
      No, la construcción de estos pavimentos se realiza de manera tradicional, con materiales utilizados de manera habitual en la industria. Sí es importante destacar que sus especificaciones técnicas recomiendan las mejores prácticas existentes para que el resultado final sea un pavimento optimizado de máxima calidad.
      ¿Esta tecnología se puede utilizar en estacionamientos?
      El concepto de carga se puede utilizar en cualquier situación donde exista tráfico de vehículos terrestres. En el caso de estacionamientos, el sistema TCP® elabora una solución especial para esta aplicación entregando un resultado óptimo.
      ¿Para pisos industriales, donde pasan Montacargas, es posible diseñar con Optipave?
      El programa Optipave está diseñado para calcular pavimentos de calles, carreteras, patios industriales y estacionamientos cuyo tráfico principal corresponde a camiones y automóviles. En el caso de pisos industriales, donde circulan principalmente montacargas, el diseño se efectúa con un método diferente, por lo que no se puede usar el software Optipave.
      ¿Está reconocido el sistema TCP por organismos públicos?
      En Chile, el sistema TCP está aprobado por el MOP (Ministerio de Obras Públicas) y por el Ministerio de la Vivienda. También cuenta con aprobaciones en EEEUU por la ACPA (American Concrete Pavement Association), está incorporado en la ACI 330x, en manual OVERLAYS del National Concrete Pavement Technology Center y se ha presentado en distintos seminarios y conferencias a lo largo del mundo, en donde ha ganado premios por innovación, entre otros.
      ¿En cuantos paises existe esta patente o tecnología?
      Alrededor de 80 paises.
      ¿Por que no utilizamos el método AASHTO 98 para diseñar pavimentos?
      Este método considera losas de más de 12 pies, donde las dimensiones de estas se revisan una vez calculado el espesor del pavimento, debido a consideraciones constructivas.
      ¿Se puede diseñar en base a AASHTO y luego diseñar los cortes para generar losas cortas?
      El método AASHTO, incluyendo el del 2008 (MEPDG) considera losas con una dimensión mayor a 3,3 metros (12'). Al realizar los cortes para generar losas menores a estas dimensiones, se estaría utilizando la optimización protegida por patente industrial TCP.
      ¿Cual es el largo tradicional de corte de losas en el sistema AASHTO?
      3,5 metros de ancho por 3 a 5 metros de largo.
      ¿Cuales son las dimensiones más utilizadas en el sistema TCP?
      Normalmente se utilizan losas cuadradas de 1,75 metros dada la posicion de la cargas. Las losas de diferentes dimensiones se consideran para un sobreancho necesario o modulaciones para cumplir con las dimensiones del proyecto.
      ¿Qué es el sobreancho?
      El sobreancho es un ensanche de la losa externa en una calzada para poder alejar la huella externa del tráfico de la junta externa (1,95m).
      ¿Que es una solución de pavimento no adherido?
      Es el diseño de losas de pavimento haciendo uso del pavimento existente, normalmente asfalto en mal estado, que se fresa para luego construir el pavimento de hormigón sin adherencia al existente.
      ¿Se ha observado algún problema por el uso de losas cortas?
      Se han observado en casos puntuales y en condiciones específicas problemas de erosión bajo las losas, provocando agrietamiento prematuro. En todos los casos se repetían las mismas condiciones: tráfico pesado, zona de mucha agua, carencia de drenes y bases erosionables. En todo caso, estos tramos con fallas han servido para calibrar el modelo, por lo que OptiPave predice los daños observados en estas condiciones.
      ¿Al recapar hormigon con hormigón, no hay problemas en desfases de juntas?
      Los diseños de recapado de hormigón sobre hormigón consideran algun material entre las dos capas, por ejemplo, una capa asfáltica, para que esta actue como colchon de la nueva capa. Otra opcion es colocar una membrana geotextil gruesa. Idealmente se deberían hacer calzar las juntas.
      ¿Los diseños TCP consideran resistencia a ciclos hielo-deshielo?
      Si, al igual que en un pavimento de hormigón tradicional, en donde se consideran ciclos hielo-deshielo como variable y se detalla la incorporacion de aire en el hormigon.
      ¿Que es el alaeo de construcción?
      El alabeo de construcción es una curvatura concava permanente de la losa de hormigon producida por diferenciales de temperatura y humedad entre la parte superior e inferior de la losa. Este tipo de alabeo no es un tema relevante al diseñar con losas cortas dadas sus dimensiones. Un pavimento con losas con mayor alabeo de construcción tiene un funcionamiento inferior que uno con menor alabeo de construcción.
      ¿A qué se refiere un doble tratamiento asfáltico?
      Es una solucion barata en asfalto que considera una base y luego una capa asfáltica dispuesta en dos riegos alternados, pero tiene menor vida util que un pavimento U-TCP que compite en costo directo.
      ¿Que son los U-TCP?
      Es una solución barata en asfalto que considera una base y luego una capa asfáltica dispuesta en dos riegos alternados, pero tiene menor vida util que un pavimento U-TCP que compite en costo directo.
      ¿Los diseños TCP consideran sello de juntas?
      Para el diseño TCP, se pueden utilizar juntas con o sin sellos. Normalmente los diseños no consideran sello de juntas, pero para esto se debe tomar en consideración un diseño apropiado, como un espesor delgado de corte de juntas (menor a 2,5 mm) y una base no susceptible a erosión por presencia de agua.
      ¿Cuál es el precio de la construcción por km en hormigón con losas cortas en relacion a otras alternativas?
      Los precios de pavimentacion varian de acuerdo a la ubicación de cada proyecto. En general, la experiecia muestra que la solucion de hormigon con losas cortas ha sido hasta un 10% más económica que una equivalente en asfalto y siempre es competitiva. En el caso de compararla con proyectos en hormigón, se han observado diferencias de hasta un 20%.
      ¿La disminución de espesor de TCPavements se basa en la mejora de paquetes estructurales de base, sub-base y mejoramiento de las capas bajo el pavimento?
      No, la disminución de espesor se debe a la consideración de sólo un set de ruedas por losa a la vez. El aumento de la capacidad de soporte en losas tradicionales es marginal en el cambio de espesor de las capas bajo el pavimento. Debido a que el sistema TCP lleva las tensiones principales a la cara inferior de las losas, el aumento de la capacidad de l