Análisis de la utilización de pavimentos de hormigón permeable para su uso en ciclovías.

Abstract

El constante crecimiento de la población y la urbanización ha impulsado el desarrollo significativo de la infraestructura vial, resultando en una creciente impermeabilización del suelo mediante la construcción de pavimentos impermeables. Con el aumento de la urbanización, ha surgido una notable expansión en la construcción de ciclovías en países como Chile. Una forma estudiada de enfrentar este problema es a través de pavimentos permeables, los que permiten que el agua pase fácilmente por su estructura. A pesar de ser una solución viable, esta no es frecuentemente utilizada debido a que existe poca información y escaso respaldo técnico asociado al diseño estructural, resistencias de las mezclas, propiedades hidráulicas y metodologías constructivas, que permitan utilizarlos para aplicaciones tales como estacionamientos, aceras, ciclovía, caminos de bajo tránsito, entre otras. El objetivo de esta investigación es analizar el desempeño estructural e hidráulico de pavimentos de hormigón permeable para su uso en ciclovías. Para ello, se definieron las características de las mezclas y procedimientos para realizar un análisis estructural sobre la base de una revisión bibliográfica. Se llevó a cabo un diseño estructural mediante el software EverFE 2.24, que permitió obtener los esfuerzos críticos en la losa de hormigón permeable bajo diversas condiciones de carga, con estos esfuerzos se realizó un análisis de fatiga del material. Para caracterizar las propiedades hidráulicas se construyó una sección experimental donde se realizaron mediciones de permeabilidad. Los resultados evidencian que, variando las dimensiones longitudinales de las ciclovías, un aumento en el espesor de la losa conlleva a una reducción en los esfuerzos a la flexotracción. Además, se observa que las losas de menor longitud presentan una disminución más notable de los esfuerzos en comparación con las losas de mayores dimensiones. Al incorporar el diferencial de temperatura en el análisis de fatiga, se constata que el número de ciclos de carga admisibles disminuye proporcionalmente al aumento de dicho diferencial. Asimismo, se aprecia que esta reducción se ve afectada por la disminución del espesor del pavimento, lo que conlleva a una disminución en la vida útil del pavimento. En relación a la permeabilidad del pavimento, se evidencia una variación sustancial de los resultados dependiendo del punto de medición. De manera análoga, se resalta la disparidad entre dos métodos de medición: NCAT y ASTM C1702, constatando que el método ASTM C1701 no satisface los requisitos mínimos de permeabilidad.

The constant growth of the population and urbanization has driven significant development in road infrastructure, resulting in an increasing soil impermeability through the construction of impermeable pavements. With the rise of urbanization, there has been a notable expansion in the construction of bike lanes in countries such as Chile. A studied approach to addressing this issue is through permeable pavements, which allow water to easily pass through their structure. Despite being a viable solution, it is not frequently used due to limited information and scarce technical support associated with structural design, mix resistances, hydraulic properties, and construction methodologies that enable their use for applications such as parking lots, sidewalks, bike lanes, low-traffic roads, among others. The objective of this research is to analyze the structural and hydraulic performance of permeable concrete pavements for use in bike lanes. To achieve this, the characteristics of the mixes and procedures were defined to conduct a structural analysis based on a literature review. Structural design was carried out using EverFE 2.24 software, which allowed obtaining critical stresses in the permeable concrete slab under various loading conditions. With these stresses, a material fatigue analysis was performed. To characterize hydraulic properties, an experimental section was constructed where permeability measurements were taken. The results show that varying the longitudinal dimensions of bike lanes, an increase in the thickness of the slab leads to a reduction in flexural stresses. Additionally, it is observed that shorter slabs exhibit a more noticeable decrease in stresses compared to larger slabs. By incorporating the temperature differential in the fatigue analysis, it is confirmed that the number of permissible load cycles decreases proportionally to the increase in this differential. Furthermore, it is noted that this reduction is affected by the decrease in pavement thickness, resulting in a decrease in pavement lifespan. Regarding pavement permeability, there is substantial variation in results depending on the measurement point. Similarly, the disparity between two measurement methods, NCAT and ASTM C1702, is highlighted, confirming that the ASTM C1701 method does not meet the minimum permeability requirements.