Pavimentos Portuarios

1. Pavimentos portuarios de
hormigón con fibras
métalicas
Chiara Minoretti
22/11/2021

2. El hormigón es quebradizo por naturaleza, y tiene
una resistencia a la tracción y una ductilidad bajas.
Cuando se somete a tensiones de tracción, un
hormigón sin reforzar se fisurará y se quebrará.
Para convertir este comportamiento frágil en uno
más dúctil, se añaden mallas, barras corrugadas o
fibras de acero. La función del refuerzo es
aumentar la capacidad de soportar carga y limitar la
abertura de las fisuras.
El fundamento del refuerzo
de hormigón

3. El refuerzo de fibra se ha usado en el hormigón durante milenios. Hace miles de años,
los romanos ya usaban refuerzo de fibra en su hormigón (en forma de crin de caballo).

4. Macrofibras sintéticas
Hoy en día, principalmente usamos fibras metálicas y sintéticas
• Normalmente tienen 30 - 70 mm de
largo y 0,5 - 1 mm de diámetro.
• Pueden presentar extremos rectos,
ondulados o en forma de ganchos.
• Normalmente tienen 30 - 70 mm
de largo y 0,5 - 1 mm de diámetro
• Con relieve u onduladas.
• El polipropileno es normalmente el
material más usado para las
macrofibras sintéticas.
Fibras metálicas Microfibras sintéticas
• Normalmente tienen 5 - 20 mm de
largo y 0,03 mm de diámetro o
menos.
• Fibras monofilamento o fibriladas.

5. Propiedades del material de las fibras metálicas y sintéticas
Hormigón Fibras de acero Fibras sintéticas
Módulo de Young 30 000 MPa 210 000 MPa 3000 – 10 000 MPa
Resistencia a la tracción 1 - 2,5 MPa 1000 – 2300 MPa 200 – 600 MPa
Pérdida en el rendimiento
mecánico
> 370 °C > 50 °C
Punto de fusión 1500 °C 165 °C
Fluencia > 370 °C A cualquier temperatura

6. Las fibras de acero actúan
principalmente como puente entre
fisuras que crecen, para restringir su
crecimiento y propagación.
Fricción
Presión
El refuerzo con fibras de acero
proporciona una resistencia superior
ante la fisuración y la propagación de
fisuras. Al contrario de lo que ocurre
con el refuerzo tradicional, las fibras
de acero refuerzan cada parte de la
estructura de hormigón, lo que les
permite detectar fisuras pequeñas
justo después de producirse.

7. Estructuras prefabricadas
Pavimentos sobre el terreno
Pavimentos sobre pilotes
Forjados con chapa colaborante
Revestimientos de túneles
Cimentaciones
Sistemas estáticamente indeterminados con posibilidad de
redistribución de carga múltiple
Aplicaciones donde pueden
utilizarse fibras de acero sin
refuerzo adicional

8. 2 Una fibra por cada
aplicación

9. Resistencia del alambre
Estiramiento del alambre
Forma
Longitud
Diámetro
Relación L/D
La calidad de una fibra
metálica se debe a una
combinación de factores

10. 0 %
20 %
40 %
60 %
100 %
120 %
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00
Desplazamiento (mm)
80 %
140 %
El HRFA es un material
compuesto.
En base a la dosificación y
al tipo de fibras el
comportamiento al ELS y
al ELU será diferente.
Endurecimiento por
flexión
Mayor
aumento
en FR3
Mayor
aumento
en FR1

11. Fibras metálicas para
pavimentos portuarios

12. • están sujetos a importantes cargas estáticas
concentradas y uniformes (containers y otras
mercancías) y dinámicas (maquinarias) y deben
resistir a las agresiones de cualquier tipo que puedan
ocurrir durante el uso normal o en forma accidental.
• Las cargas son a menudo pesadas, las velocidades
reducidas, los esfuerzos varían, en particular en
términos de tensión y fatiga.
• Los pavimentos estan sujetos a esfuerzos de tracción
en la cara superior e inferior
• Requieren elevada durabilidad y flexibilidad
• Las operaciones de mantenimiento tienen un impacto
elevado en la logistica.
Pavimentos portuarios

13. • Esfuerzos de flexión por apilamiento de
contenedores y equipos de transporte y manipulación
• Esfuerzos de compresión por apilamiento de
contenedores
• Esfuerzos de punzonamiento por apilamiento de
contenedores
• Fatiga por el paso de los equipos
• Cargas térmicas e higrométricas y esfuerzos
superficiales
Requisitos mecánicos

14. Las cargas a las cuales están sujetos los pavimentos para
uso intensivo como los pavimentos portuarios causan
tensiones significativas a profundidades mucho
mayores que en el caso de carreteras o pavimentos
industriales.
Una base uniforme y resistente es una de las claves
principales para lograr un pavimento de buena calidad y
duradero.
Sub-base

15. Carretillas puente o pórtico
(Straddle carrier)
152 kN/rueda
Pórticos sobre neumáticos
/ Grúa RTG) - 250
kN/rueda
Apiladores
de alcance
(reach
stacker)
Hasta 290
kN/rueda
delantera
Vehículos
automatizados (AGV) -
200 kN/rueda
Cargas dinámicas

16. Fuente: Interpave
Cargas puntuales: containers
BPF paper = 40 % reducción
305 kN x 5 = 1525 kN x 0,6 =
914,4 kN / 4 = 228.6 kN / apoyo
Apilamiento de contenedores 5 niveles de contenedores
cargados de 40 pies

17. Ventajas hormigón con fibras
• Mayor resistencia a la tracción, flexión, impacto y fatiga
• Mayor rigidez inicial, por lo tanto puede entrar en servicio
más rápidamente
• Resistencia antes la formación y propagación de fisuras
• Redistribución homogénea de las cargas: refuerzo
uniforme, no hay puntos débiles o desprendimientos
• Mayor flexibilidad y durabilidad, menor mantenimiento
• Mayor distancia entre las juntas
• Reducción de los tiempos de ejecución: realización más
rápida y segura
• Simplicidad de construcción, también porque se presta al
uso de maquinarias (slip form)
• Reducción de costes: ahorro de los costes de mano de
obra, menor material empleado y eliminación del
recubrimiento
• Menor impacto ambiental: menor emisión CO₂
.

18. Reducción impacto ambiental
Menos hormigón (-10/25%) + fibras métalicas
(acero -30/50%) = menor emisión CO₂
Elementos de hormigón mas durables
No contaminación microplástica
Transporte mas sostenible
Fibras recicladas
El objectivo en el sector del transporte marítimo
es de reducir las emisiones de CO₂ del 40% en 2050
respecto al 2005 (Fuente: ESPO- Priorities of the European ports
2019-2024 Memorandum)
HRFA

19. • Las fibras de acero reducen los desprendimientos
• Refuerzo tridimensional = elevada absorción de impactos
Impact resistance (%)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
plain concrete PPRC(900gr/m3) SFRC(40kg/m³)
Reference fiber:
DRAMIX glued
3D-4D hookedend
First crack !
10,0 kgm
2,07 kgm
(Monofilament + Fibrillated Fibres) (Steel fibres .. done by Bekaert )
blows to failure
(impact energy =
2.07kgm)
plain concrete (1) 136
(1) + 910gr MF 152
(1) + 910gr FF 204
( source: University of Strathclyde – department of civil engineering.
‘The use of polypropylene fibres within a concrete matrix’-D.Griffin)
blows to failure
(impact energy =
10kgm)
plain concrete (1) 20
(1) + 40kg 60/80 75
(1) + 40kg 50/50 98
X 5,0
X 1,5
Resistencia al impacto

20. Hormigón en masa, 605.508
ciclos
HRFA, 1.879.812 ciclos
Resistencia a fatiga
Carga
(KN)
Envolvente ciclos carga-descarga

21. Normas y
recomendaciones

22. Normativa / recomendaciones
• British Port Association Edition 4/2007: incluye una
metodología para diseñar pavimentos reforzados con
fibras
• French LCPC Method NF P 98-086/2011
• Spanish Method ROM 4 1-18: catálogo de secciones o
cálculo analítico para optimizar espesores
• Australian Heavy Duty Industrial Pavement Design
Guide rev. 1035/2007 MINCAD
• PIANC Guidance 165/2015 « Design and Maintenance
of Container Terminal Pavements »: Gracias a la
contribución de las fibras metálicas, es posible reducir
el espesor o aumentar la distancia entre las juntas.
• UNCTAD suplemento monografía n°5 « Container
terminal Pavement Management », 1990

23. Sostenibilidad de los pavimentos para diferentes aplicaciones
teniendo en cuenta rentabilidad y rendimiento
UNCTAD

24. Hormigón en masa
• 45cm
• C40/50
• Sin refuerzo
• Juntas 5x5m
25 kg/m³ 4D 80/60BG
HRFA
• 31cm
• Juntas 8,3x8,3m
Hormigón Fibras Juntas Total
Mm €/m² kg/m² €/m² m €/m² €/m²
Sin refuerzo 450,00 67,50 0,00 0,00 5,00 8,00 75,50
HRFA 310,00 46,50 7,75 15,50 8,30 4,80 66.80
Coste:
▪ C40/50 = 150 €/m³
▪ Fibras = 2 €/Kg
▪ Juntas= 20 €/m
- 8,7€/m²
Pianc

25. Barcelona
2009
Limassol
1994
1985
Santander
2019
Aken
Ghent
1993
Parangua
2002
Charleroi
2016
Lanarkshire
Obras ejecutadas
2003
Astakos
1985
Ghent
1993
Lanarkshire
1995
Algeciras Parangua
2002
Barcelona
2009
Charleroi
2016
Santander
2019

26. Ejemplos en España

27. ▪ Terminal contenedores
▪ Puerto seco
▪ Mérida, España
▪ 1985
▪ 25 000 m2
▪ Cargas: 25 T/m2
▪ Espesor: 18 cm
▪ 30 kg/m3 3D 80/60BG
Puerto seco de
Santa Eulalia-
Mérida
Pavimento de hormigón

28. ▪ Terminal contenedores
▪ Vigo, España
▪ 1985-2010
▪ 150 000 m2
▪ Espesor: 30 cm
▪ 35 kg/m3 3D 80/60BG
Puerto de
Vigo
Pavimento de hormigón

29. ▪ MAERKS Terminal
contenedores
▪ Algeciras, España
▪ 1995-2000
▪ 450 000 m2
▪ Espesor 30 cm
▪ 35 kg/m3 3D 80/60BG
Puerto de
Algeciras
Pavimento de hormigón

30. ▪ Terminal contenedores
TTI Algeciras – Isla
Verde
▪ Algeciras, España
▪ Capacidad: 400.000
contenedores/año
▪ 1995-2011
▪ 350 000 m2
▪ Espesor: 30 cm
▪ 35 kg/m3 3D 80/60BG
Puerto de
Algeciras
Pavimento de hormigón

31. ▪ Terminal contenedores
▪ Barcelona, España
▪ 2009
▪ 1 000 000 m2
▪ 3D 65/60BG
Puerto de
Barcelona
Terminal BEST
Pavimento de hormigón

32. ▪ Terminal MAERSK en
renovación después de
20 años
▪ Algeciras, España
▪ 2018-2019
▪ 600 000 m2
▪ Zona container y
tránsito 30 cm 35 kg/m3
4D 65/60BG
▪ Grúas RTG 50 cm 40
kg/m3 4D 65/60BG
Terminal APM
Puerto de
Algeciras
Pavimento de hormigón

33. Terminal APM
Puerto de
Algeciras
Foto: Rafael Rueda
▪ Slip form brazo 24 m
▪ Cortes 6x6 m

34. Terminal APM
Puerto de
Algeciras
Foto: Rafael Rueda
▪ Distancia mínima entre el apoyo del
container y el borde d= 0,60 m
(recomendado 1 m)

35. ▪ Puerto
▪ Bilbao, España
▪ Repavimentación y
refuerzo
▪ 2019
▪ 30 000 m2
▪ Espesor: 30-49 cm
▪ 25 kg/m3 4D 80/60BG
▪ 40 kg/m³ 4D 80/60BG
Muelle XIXILI
Puerto de
Bermeo
Pavimento de hormigón

36. ▪ Puerto
▪ Santander, España
▪ 2019
▪ 31 400 m2
▪ Espesor: 22-30 cm
▪ 35 kg/m3 4D 65/60BG
RAOS 3
Puerto de
Santander
Pavimento de hormigón

37. Ejemplos en el mundo

38. ▪ Terminal contenedores
▪ Gant, Bélgica
▪ 1985
▪ 25 000 m2
▪ Cargas: maquinaria 80T,
UDL 25 T/m2
▪ Espesor: 18 cm
▪ 35 kg/m3 3D 80/60BG
Puerto de
Gant
Pavimento de hormigón

39. ▪ Terminal contenedores
▪ Paranagua, Brasil
▪ 2002
▪ 250 000 m2
▪ Espesor: 30 cm
▪ 35 kg/m3 3D 80/60BG
Puerto de
Paranagua
Pavimento de hormigón

40. ▪ Puerto
▪ Astakos, Grecia
▪ 2003-2007
▪ 600 000 m2
▪ Espesor: 22-30 cm
▪ 35 kg/m3 3D 80/60BG
Puerto de
Astakos
Pavimento de hormigón

42. Chiara Minoretti
chiara.minoretti@bekaert.com
T. +39 366/5067129
Gracias!