NP No.57
Título : Las fallas de los pavimentos de TransMilenio
Autor : Lisandro Beltrán Moreno
Sección: Ciudad
Fecha : Mayo 9 de 2004
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| Las lozas de hormigón fueron utilizadas por primera vez en Colombia desde las década de los años 40. |
Las fallas de los pavimentos de TransMilenio
Lisandro Beltrán Moreno *
En las últimas semanas los medios
de comunicación han presentado opiniones y resultados de los debates
realizados en el Congreso Nacional, con relación a las fallas que
afectan los pavimentos de la Fase I del Sistema de Transporte de
TransMilenio (TM). La Universidad Nacional, por encargo deldel Instituto
de Desarrollo Urbano, ha estudiado las causas de dichas fallas desde
hace cerca de año y medio (1) las cuales se resumen en este artículo.
En vista de la complejidad y
extensión de los estudios, la Universidad Nacional conformó un grupo de
trabajo integrado por ingenieros civiles especializados en varias áreas
del conocimiento, entre los que se destacan los profesores Carlos I.
Gutiérrez, Gabriel Gómez, Jorge Matiz, Álvaro J. González, Álvaro
Correa, y el autor de este artículo.
Eje Ambiental de la Avenida Jiménez
La reconstrucción de esta vía,
desde la carrera 10 hasta el Parque Germania , pretendió contribuir a la
rehabilitación del centro de Bogotá, con su adaptación al uso del
sistema de TM, muy restringido para los vehículos particulares. El
diseño arquitectónico estuvo a cargo de Salmona y Kopek, que lo
concibieron como parte integral del camino al cerro de Monserrate. El
diseño de ingeniería estuvo a cargo de Spea Ingegnería Europea S.p.A.,
que para 10 años de vida de diseño del pavimento recomendó una
estructura conformada por una sub-base granular, una base estabilizada
con cemento y, en la superficie, un adoquín de mortero de 8 cm de
espesor, apoyado sobre una capa de arena de 4 cm. Este sistema de
pavimento es de tipo articulado, en el que las cargas que aplican las
llantas se distribuyen a las capas inferiores mediante la trabazón que
producen granos de arena insertados entre las uniones de los adoquines, y
para que los adoquines adyacentes tomen carga son necesarios pequeños
movimientos. Puesto que el agua lluvia se puede infiltrar por las
uniones, es indispensable proveer un buen sistema de drenaje, que la
colecte y la conduzca al sistema de alcantarillado.
Con el fin de mejorar la estética
de los adoquines del pavimento, los arquitectos propusieron su cambio
por adoquín de ladrillo, pero no fue posible que los productores locales
cumplieran con la especificación de la resistencia a la flexión con el
adoquín de 8 cm de espesor, sino con el de 6 cm. Luego, durante la
ejecución de la obra, se produjeron retrasos en el cronograma, y ante
las ventajas de rapidez en su colocación, el constructor, Conconcreto
S.A., propuso el cambio de la base estabilizada con cemento por el
relleno fluido, de una resistencia a la compresión a los 28 días de 70
kgf/cm 2 , de 20 cm de espesor. Se consideró, entonces, que esta capa de
relleno fluido se comportaría de manera rígida ante las cargas que
aplican las llantas, es decir, que no ocurriría una deflexión importante
bajo ellas, y como consecuencia se pegaron los adoquines sobre una capa
de mortero, que reemplazó la capa de arena. De esta manera se cambió el
pavimento articulado flexible por el de un pavimento rígido, sobre el
que los adoquines se pueden pegar, como cuando se coloca un baldosín de
piso.
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| El tramo Los Héroes-Calle Sexta tiene 8.573 lozas. Hasta el momento has sido reparadas 295 y faltan 438 por arreglar. |
Debido a que las cargas que
aplican los buses de TM son altas, de hasta 12,5 toneladas en sus dos
ejes traseros, la estructura de pavimento que se construyó se deforma
bajo las cargas, lo cual, junto con la baja adherencia al mortero que
presentan los adoquines de ladrillo, hace que se desprendan y luego se
fracturen, pues el paso de las llantas los golpea entre sí. Cuando no
hay mantenimiento inmediato, el daño continúa con el bombeo del mortero y
del relleno fluido, en las épocas de lluvias.
El tránsito de los buses de TM
empezó en abril de 2002, y en septiembre del mismo año la Universidad
Nacional encontró que el 23,3% del área de sus calzadas presentaba
fallas, y en las de tráfico liviano eran del 8,4%.
Troncales Autopista Norte y Avenida Caracas
La estructura inicial del
pavimento de Avenida Caracas se construyó en la década del cuarenta y la
de la Autopista Norte en los cincuenta, ambas con losas de hormigón,
que proporcionaron un buen nivel de servicio durante muchos años, hasta
que las fallas de las juntas, las ampliaciones y adecuaciones de las
vías decidieron el cubrimiento de la superficie con una capa de mezcla
asfáltica. La Avenida Caracas funcionó de esta manera como troncal del
sistema Solo-Bus desde la década del ochenta.
La adecuación de estas vías al
sistema TM la realizó la firma Steer, Davis y Gleave Ltda., que diseñó
la estructura del pavimento para 20 años, con la superficie en losas de
hormigón, apoyada sobre una capa de base asfáltica en las zonas de
rehabilitación, es decir, donde existía pavimento antiguo, y sobre una
capa de relleno fluido de 60 kgf/cm 2 de resistencia a la compresión en
las zonas de ampliación, es decir, de pavimento nuevo.
Durante la ejecución de las obras
se produjeron retrasos en el cronograma, de manera que se cambió la base
asfáltica por el relleno fluido, de una resistencia de 30 kgf/cm 2 , el
cual ya se había utilizado, en apariencia de manera exitosa, en la
construcción de numerosos pavimentos secundarios de varias localidades
de la ciudad y en la vía a La Calera. De la calle 6 hasta el Terminal de
Usme se mantuvo la base asfáltica recomendada en el diseño como apoyo
directo de las losas de hormigón.
Entre diciembre de 2000 y abril de
2001 se dio al servicio el pavimento rehabilitado de la Autopista
Norte, y en enero de 2003 la Universidad halló 3,3% de losas rotas. En
el caso de la Troncal de la Caracas, en el sector comprendido entre la
calle 6 y Los Héroes, la puesta al servicio ocurrió en diciembre de
2000, y en junio de 2003 se encontraron fallas en el 40,7% de la calzada
occidental de TM, y en el 28,9% de la calzada oriental.
Troncal Calle 80
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| Los buses de TransMilenio soportan una carga de hasta 12,5 toneladas. |
Esta vía se empezó a construir
desde la d écada del sesenta, con una estructura de pavimento flexible.
La firma Steer, Davis y Gleave Ltda. efectuó el diseño geométrico de su
adaptación al sistema Solo-Bus, y el Consorcio Restrepo y Uribe
Ltda.-Sesac Ltda. realizó el diseño de la estructura del pavimento
flexible, para una vida de diseño de 15 años. Su construcción se
contrató con ICA de México. Durante las primeras etapas de la obra se
decidió su adaptación al nuevo sistema de transporte TM, y entonces,
debido a las diferencias de cargas con el Solo-Bus, su vida de diseño se
redujo a siete años. Cuando ICA de México la abandonó había construido
cerca del 60% de la obra.
Luego de la declaratoria de
rescisión del contrato de ICA de México, se encargó la terminación de la
obra al Consorcio MHC Ltda.-Concay Ltda. Con el fin de aumentar la vida
de diseño del pavimento y de disminuir la deformación viscosa que
experimentan las mezclas asfálticas bajo las cargas repetidas, se
decidió utilizar un asfalto modificado con polímeros en la conformación
de la capa de rodadura de las calzadas de TM, con cuyo uso no existían
experiencias previas en nuestro país. Desde antes de dar la Troncal al
servicio, la capa de rodadura ya presentó fallas que obligaron al
constructor a sellar grietas y a efectuar el levantamiento de amplias
zonas del pavimento, aun en las calzadas laterales, dedicadas a tráfico
mixto (automóviles y vehículos de carga), cuya capa de rodadura se
conformó con asfalto convencional. En septiembre de 2003 las fallas
afectaban cerca del 32% de la superficie del pavimento en las calzadas
de TM, y del 14% en las calzadas de tráfico mixto.
Lecciones de las fallas
De las fallas ocurridas en los
pavimentos de la Fase I de TM es necesario sacar algunas enseñanzas y
lecciones, que deben evitar la repetición de los errores que se
cometieron en su ejecución.
En el Eje Ambiental se modificó la
forma de funcionamiento del pavimento diseñado, por otra que no es
compatible con los materiales utilizados. En las Troncales de la Caracas
y Autopista Norte se introdujo un material inadecuado, el relleno
fluido, sobre el cual no existían experiencias en otros países ni en
Colombia, como base de pavimentos de vías de alto tráfico. En la Calle
80 se empleó un asfalto modificado con polímeros para elaborar la mezcla
asfáltica, que no se había utilizado antes en el país.
Desde principios de la década del
setenta se hizo evidente que, debido a la velocidad con que circulan los
vehículos sobre un pavimento, los materiales de la estructura reciben
las cargas variables de las llantas como golpes, y por lo tanto, se debe
evaluar la resistencia de los materiales bajo aplicaciones repetidas o
cíclicas, y no bajo cargas estáticas. El material relleno fluido,
compuesto por arena, cenizas de alto horno, cemento, agua y aire,
absorbe agua por capilaridad, que por su carácter incompresible bajo los
esfuerzos de ingeniería destruye los enlaces entre granos aportados por
el cemento, y bajo las cargas cíclicas lo convierte en lodo. Luego, el
movimiento rápido del agua con el fenómeno de bombeo acelera su proceso
de erosión. La disminución diferenciada de volumen en algunas zonas
debajo de las losas hace que estas pierdan el soporte total y se
fracturen bajo cargas pesadas.
La elaboración de los asfaltos
modificados y la producción de mezclas asfálticas con ellos requiere de
técnicas especiales para evitar que el asfalto se oxide, es decir, que
pierda excesivas cantidades de volátiles y de resinas, que lo vuelven
rígido y frágil, sin sus características flexibles. La aplicación de
dicha tecnología no fue exitosa en las calzadas de TM de la Troncal 80.
La Ingeniería Civil es una
profesión con una tradición de más de 200 años, durante la cual se han
acumulado los conocimientos y la experiencia, propia, pero más que todo
adquirida en obras construidas en los países desarrollados. Esa
experiencia se ha vertido en los códigos de práctica y en
especificaciones de construcción, los cuales no se pueden violar con la
introducción de especificaciones de materiales no probados de manera
exhaustiva, con el fin de servir los intereses de un gremio particular, o
por las "genialidades" de un funcionario de alto rango, como en el caso
de los "pavimentos de larga vida". Tampoco se deben importar
alegremente normas de otros países sin su debida verificación con las
condiciones locales.
Debido al gran número de factores
que inciden en el comportamiento de una estructura de pavimento, los
cuales todavía no es posible tener en cuenta en su totalidad en un solo
método de diseño, en los países desarrollados se recurre a conformar
pistas de prueba, las cuales se construyen en tramos, con los diversos
materiales y estructuras del pavimento que se desean probar, y bajo las
condiciones ambientales imperantes se someten a la aplicación intensiva
de cargas por vehículos automatizados hasta llegar a la falla, tiempo
durante el cual se observa su comportamiento. Una alternativa más
económica de estudio son los carruseles de prueba en un laboratorio. De
esta manera se analizan los nuevos materiales y se definen las técnicas,
los procesos y los materiales con los que se pueden construir los
proyectos reales, cuyos altos costos exigen que los riesgos de falla que
se tomen sean mínimos.
Es necesario que los diseños y las
decisiones en obra las tomen ingenieros con conocimientos actualizados y
de buena experiencia local, de manera que su ejercicio profesional sea
hábil y competente. Para ello, debe llegarse más pronto que tarde a la
exigencia de los exámenes periódicos de Estado, cada cinco años, como
sucede en los países desarrollados, para que los profesionales revaliden
su matrícula, y la sociedad tenga alguna garantía de la idoneidad del
servicio profesional 2.
Muchas firmas de ingeniería
nacionales presentan en las propuestas de las licitaciones a
especialistas y asesores competentes, pero durante la ejecución de los
proyectos solo los llaman para consultar algunas decisiones, con el
propósito de reducir costos, de manera que la mayoría de las decisiones
de obra las toman los ingenieros de nómina, casi siempre recién
egresados, o los administradores de las empresas, que carecen del
conocimiento técnico suficiente. Es necesario cambiar esta práctica, que
ha permitido la utilización de productos promocionados con folletos, a
los que los vendedores asignan propiedades "milagrosas", pero que no
cuentan con el respaldo que en ingeniería dan las investigaciones
realizadas con rigor científico.
* Profesor Emérito de la Universidad Nacional de Colombia.
1En vista de la complejidad y extensión de los estudios, la Universidad Nacional conformó un grupo de trabajo integrado por ingenieros civiles especializados en varias áreas del conocimiento, entre los que se destacan los profesores Carlos I. Gutiérrez, Gabriel Gómez, Jorge Matiz, Álvaro J. González, Álvaro Correa, y el autor de este artículo.
2 Vale la pena anotar que en los exámenes de Estado realizados a finales de 2003 la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional, sede Bogotá, ocupó el primer lugar en el país.
1En vista de la complejidad y extensión de los estudios, la Universidad Nacional conformó un grupo de trabajo integrado por ingenieros civiles especializados en varias áreas del conocimiento, entre los que se destacan los profesores Carlos I. Gutiérrez, Gabriel Gómez, Jorge Matiz, Álvaro J. González, Álvaro Correa, y el autor de este artículo.
2 Vale la pena anotar que en los exámenes de Estado realizados a finales de 2003 la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional, sede Bogotá, ocupó el primer lugar en el país.
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