Carreteras I ICV-280-002

Presentación

• Víctor José Sánchez. 1-10-7541• Cristhian Carrasco 2-10-0913• Eddy Díaz 2-10-1120

CarreteraDenominamos carretera a la adaptación

de una franja de la superficie terrestre, de manera que su ancho, alineamiento y pendientes, permitan una circulación adecuada de los vehículos para los que se adaptó. Funcionalmente la carretera es un medio destinado a satisfacer necesidades de la población, tales como: comunicación transporte, comercialización, salud y otras.

Historia

Historia• Calles pavimentadas han sido encontradas en

Ur que datan de 4000 años antes de la era común

• En India se empiezan a usar ladrillos para pavimentar las calles 3000 años antes de la era común

• En el 500 a. C. Darío I ordena ejecutar la primera red de caminos que incluirá el Camino Real Persa que será también usado durante el Imperio romano.

Historia• A partir del año 312 antes de Cristo el Imperio romano

comenzará a construir una gran red de calzadas que unirá Europa y el Norte de África mediante 29 grandes arterias en una red que cubrirá 78.000 kilómetros.

• A partir del 700 después de Cristo, el Imperio islámico construirá una red de caminos propia.

• En España fue en el siglo XVIII, concretamente en 1759 y durante el reinado de Fernando VI, cuando se creó la figura del "peón caminero". Situado a pie de camino, era el encargado de cuidar del estado de la carretera en cada legua, unidad de distancia equivalente a unos cinco kilómetros y medio.

Historia• Sería en los años 30 del siglo XX

cuando en Alemania se empieza a desarrollar un nuevo tipo de carretera de alta capacidad para vehículos conocida como autobahn que serían las primeras autopistas de la historia.

El aumento de tamaño y densidad de las poblaciones en las ciudades de las primeras civilizaciones y la necesidad de comunicación con otras regiones se tornó necesaria para hacer llegar suministros alimenticios o transportarlos a otros consumidores, es allí donde surgen las carreteras.

Clasificación

Terracerías

Revestidas

Pavimentadas

Caminos Vecinales

Trabajos Preliminares

Movilización y desmovilización de equipo

Esta partida consiste en el traslado de personal, equipo, materiales, campamentos, y otros que sean necesarios, al lugar en que desarrollará la obra antes de iniciar y al finalizar los trabajos. La movilización incluye la obtención y pago de permisos y seguros.

Topografía y Georeferenciación

Basándose en los planos y levantamientos topográficos del proyecto, sus referencias y BMs, el contratista procederá al replanteo general de la obra en el que de ser necesario se efectuarán los ajustes necesarios a las condiciones reales encontradas en el terreno. El contratista será el responsable del replanteo topográfico que será revisado y aprobado por el supervisor, así como del cuidado y resguardo de los puntos físicos, estacas y monumentación instalada durante el proceso del levantamiento del proceso constructivo.

El personal, equipo y materiales deberán cumplir con los siguientes requisitos:

• Personal: Se implementarán cuadrillas de topografía en número suficiente para tener un flujo ordenado de operaciones que permitan la ejecución de las obras, de acuerdo a los programas y cronogramas. El personal deberá estar suficientemente tecnificado y calificado para cumplir de manera adecuada con sus funciones en el tiempo establecido.

• Las cuadrillas de topografía estarán bajo el mando y control de un ingeniero especializado en topografía con lo menos 10 años de experiencia.

Equipo: Se deberá implementar el equipo de topografía necesario, capaz de trabajar dentro de los rangos de tolerancia especificados. Asimismo, se deberá proveer el equipo de soporte para el cálculo, procesamiento y dibujo.

Materiales: Se proveerá suficiente material adecuado para la cimentación, monumentación, estacado, pintura y herramientas adecuadas. Las estacas deben tener área suficiente que permita anotar marcas legibles.

Requerimientos para los trabajos

Georeferenciación:

La georeferenciación se hará estableciendo puntos de control mediante coordenadas UTM con una equidistancia aproximada de 10 km, ubicados a lo largo de la carretera. Los puntos seleccionados estarán en lugares cercanos y accesibles que no sean afectados por las obras o por el tráfico vehicular y peatonal. Los puntos serán monumentados en concreto con una placa de bronce en su parte superior en el que se definirá el punto por la intersección de dos líneas.

Estos puntos servirán de base para todo el trabajo topográfico y a ellos estarán referidos los puntos de control y los del replanteo de la vía.

Puntos de control:

Los puntos de control horizontal y vertical que puedan ser afectados por las obras deben ser reubicados en áreas en que no sean disturbadas por las operaciones constructivas.

Se deberán establecer las coordenadas y elevaciones para los puntos reubicados antes que los puntos iniciales sean disturbados.

El ajuste de los trabajos topográficos será efectuado con relación a dos puntos de control geodésico contiguos, ubicados a no más de 10 km.

Las secciones transversales del terreno natural deberán ser referidas al eje de la carretera. El espaciamiento entre secciones no deberá ser mayor de 20 m. en tramos en tangente y de 10 m. en tramos de curvas. En caso de quiebres en la topografía, se tomarán secciones adicionales en los puntos de quiebre o por lo menos cada 5 m.

Estacas de talud y referencias

Se deberán establecer estacas de talud de corte y relleno en los bordes de cada sección transversal. Las estacas de talud establecen en el campo el punto de intersección de los taludes de la sección transversal del diseño de la carretera con la traza del terreno natural. Las estacas de talud deben ser ubicadas fuera de los límites de la limpieza del terreno y, en dichas estacas, se inscribirán las referencias de cada punto e información del talud a construir conjuntamente con los datos de medición.

Límites de limpieza y roce

Los límites para los trabajos de limpieza y roce deben ser establecidos en ambos lados de la línea del eje en cada sección de la carretera.

Restablecimiento de la línea del eje

La línea del eje será restablecida a partir de los puntos de control. El espaciamiento entre puntos del eje no debe exceder de 20 m. en tangente y de 10 m. en curvas.

El estacado debe ser restablecido cuantas veces sea necesario para la ejecución de cada etapa de la obra, para lo cual se deben resguardar los puntos de referencia.

Elementos de drenaje

Los elementos de drenaje deberán ser estacados para fijarlos a las condiciones del terreno.

Muros de contención

Se deberá relevar el perfil longitudinal del terreno a lo largo de la cara del muro propuesto. Cada 5 m. y, en donde existan quiebres del terreno, se deben tomar secciones transversales hasta los límites que indique el supervisor.

Ubicar referencias adecuadas y puntos de control horizontal y vertical.

Canteras

Es necesario establecer los trabajos topográficos esenciales referenciados en coordenadas UTM de las canteras de préstamo. Se debe colocar una línea de base referenciada, límites de la cantera y los límites de limpieza.

Mantenimiento de tránsito y seguridad vial durante la ejecución de la obra

Las actividades que se especifican en esta sección, abarcan lo concerniente con el mantenimiento del tránsito en las áreas que se hallan en construcción durante el período de ejecución de obras. Los trabajos incluyen:

• El mantenimiento de desvíos que sean necesarios para facilitar las tareas de construcción.

• La provisión de facilidades necesarias para el acceso de viviendas, servicios, etc. ubicadas a lo largo del proyecto en construcción.

• La implementación, instalación y mantenimiento de dispositivos de control de tránsito y seguridad acorde a las distintas fases de la construcción.

• El control de emisión de polvo en todos los sectores sin pavimentar de la vía principal y de los desvíos habilitados que se hallan abiertos al tránsito dentro del área del proyecto.

• El mantenimiento de la circulación habitual de animales domésticos y silvestres a las zonas de alimentación y abrevadero, cuando estuvieran afectadas por las obras.

• El transporte de personal a las zonas de ejecución de obras.

En general, se incluyen todas las acciones, facilidades, dispositivos y operaciones que sean requeridos para garantizar la seguridad y confort del público usuario, erradicando cualquier incomodidad y molestia que puedan ser ocasionados por deficientes servicios de mantenimiento de tránsito y seguridad vial.

Campamentos y obras provisionales

Son las construcciones necesarias para instalar infraestructura que permita albergar a trabajadores, insumos, maquinaria, equipos, etc.

El proyecto debe incluir todos los diseños que estén de acuerdo con estas especificaciones y con el Reglamento Nacional de Construcciones en cuanto a instalaciones sanitarias y eléctricas.

La ubicación del campamento y otras instalaciones será propuesta por el contratista y aprobado por la supervisión, previa verificación que dicha ubicación cumpla con los requerimientos del Plan de Manejo Ambiental, salubridad, abastecimiento de agua, tratamiento de residuos y desagües.

Patio de máquinas

Desmantelamiento

Planificación de una carretera Las fases más importantes:• Acopio de datos, análisis diagnosis y prognosis.

•Establecimiento de políticas.

•Establecimiento de normas.

•elección de alternativas.

•Elaboración de programas, control, evaluación y actualización.

Actividad para la planificación de una carretera

• Inspección de reconocimiento inicial

• Inspección visual

• Toma de Fotos, videos y detalles saltantes

• Definir fuentes de agua

• Ubicar poblaciones cercanas

• Identificar el transporte de vías auxiliares

• Tomar nota de posibles problemas de geodinámica externa

• Ubicación de canteras

Establecimiento de políticas

Normativas para una carretera

Selección de alternativas

Elaboración de programas

Este programa deberá establecer el momento en que debe

iniciarse el proyecto, período de ejecución, fecha de entrada

en servicio, frecuencia de los ciclos de mantenimiento

preventivo, etc.

Costo de una carretera

En sentido general, podemos agrupar los costos de una carretera en cuatro grupos

básicos:

• Costo inicial.

• Costo de operación de los vehículos.

• Costo de mantenimiento.

• Costo de accidentes

Costo inicial

El costo inicial podemos desglosarlo en:

a) Costo de proyecto

b) Costo de construcción

c) Costo de administración

a) El costo de proyecto

Comprende toda la inversión necesaria para hacer los estudios

topográficos, de tráfico, geotécnico, climatológico hidrológico,

además de los diseños geométrico, de drenaje, de pavimento, de

obras de arte, etc.

b) El costo de construcción

El costo de construcción incluye:

• Derecho de vía: inversión en la adquisición de la franja del terreno donde se

emplazará la obra.

• Ingeniería: Inversión en personal y equipos necesarios para el control

técnico de la obra desde el inicio hasta su recepción.

• Movimiento de tierra: Este representa el más importante elemento de

costo y consiste en todos los recursos destinado a equipos y personal

necesario para realizar los desmontes o excavaciones de materiales,

transporte y construcción de los terraplenes o rellenos.

• Obras de arte: Construcción de puentes, alcantarillas, badenes, muros,

etc.

• Pavimentación: Toda la inversión necesaria desde el re chequeo

y mantenimiento de superficie hasta la construcción de la capa de

rodadura. El volumen de inversión va a depender de la calidad de

los materiales empleados, la disponibilidad de fuentes de

materiales cercanos a la obra, de la magnitud de las cargas

esperadas, etc.

• Señalización: Aunque no se le da la importancia que realmente tiene esta

partida, cada día debemos preocuparnos en que nuestras carreteras sean

señalizadas adecuadamente tato en lo referente a la señalización vertical como

horizontal.

• Obras complementarias: Todas las necesarias para el buen funcionamiento

de las obras básicas o para la protección de peatones, habitante en zonas

contiguas a la vía u otros usuarios.

c) Costo de administración

Lo resumiremos como la inversión que hace la institución en

espacio físico, material gastable, personal técnico, personal

administrativo, equipos y logística para controlar todo lo referente a

la obra, antes, durante y después de la ejecución.

Los costo de administración pueden ser los

siguientes:

.Costo de operación de los vehículos:

Costos fijos:

• Seguro

• Placa

• Otros impuestos

Costos variables:

• Consumo de combustible

• Consumo de lubricantes

• Consumo de neumáticos

• Depreciación

• Mantenimiento preventivo

• Reparación y repuestos

Costo de mantenimiento:

Consiste en la inversión en todas las actividades y equipos necesarios para

mantener en óptimas condiciones la carretera y todas sus obras conexas.

Depende de las políticas de mantenimiento utilizadas en el proceso de

planificación y es una variable que crece en el tiempo, llegando a valores

tan altos que se hace necesaria la rehabilitación o reconstrucción de la vía.

• Costo de accidentes:

Lo constituyen todas las pérdidas de vidas, horas hombres dejadas de laborar, propiedades de los

accidentados o de terceros.

Es un costo con dos componentes:

• Costo material: Los bienes materiales involucrados, los cuales pueden ser tasados

independientemente del valor sentimental que puedan tener para su propietarios.

• El costo social: Esta es una parte extremadamente difícil de evaluar ¿Qué cuesta una vida

humana?¿Qué representa para la sociedad y para la familia afectada cada vez que un

accidente deja a una persona inhabilitada permanentemente?

Levantamientos Topográficos

• La topografía:

Es una ciencia aplicada y su objetivo es determinar las posiciones relativas o

absolutas de los puntos sobre, la superficie terrestre, así como su

representación en un plano. Podemos decir que esta estudia los métodos y

procedimientos para hacer mediciones sobre la superficie terrestre.

• Levantamiento topográfico:

Es el conjunto de actividades que se realizan con el fin de tomar datos de

campo suficientes para la confección de mapas topográficos en los que figure

el relieve o configuración del terreno, estas actividades son básicamente,

medir distancias horizontales y verticales entre diversos objetos, determinar

ángulos entre alineaciones y situar puntos sobre el terreno usando como datos

mediciones previas, tanto angulares como lineales.

Podemos decir que el proceso completo de un levantamiento

topográfico consta de dos partes:

• Trabajos de campo: para obtener los datos directamente en el

terreno.

• Trabajos de gabinete: para realizar los cálculos y dibujos

adecuados al uso que haya de hacerse del levantamiento.

• Levantamientos Longitudinales:

Se denominan así los levantamiento topográficos necesarios

para el trazado y construcción de obras tales como carreteras,

canales, vías férreas, etc.

Las operaciones necesarias para éste son:

• Ubicación del eje de la obra y su señalamiento mediante la

colocación de estacas de cortos intervalos una de otra.

• Nivelación para determinar el perfil dl terreno a lo largo del eje de

la línea de que se trate.

• Dibujo del perfil longitudinal.

• Determinación de secciones o perfiles transversales.

• Cálculo de volúmenes o cubicación del movimiento de

tierras.

• Situación, con respecto al eje, de obras tales como puentes,

alcantarillas, etc.

• Trazado de una Carretera

En un proyecto de carretera, el trazado consiste en la ubicación de la

poligonal de diseño de la carretera en el terreno. Esto requiere que

ubiquemos los puntos de intersecciones (PI) que son los vértices de

la poligonal, utilizando sus coordenadas UTM.

Estudios Preliminares

Apoyados en la cartografía existente se procede a señalar las posibles rutas

entre cada dos puntos obligados, posteriormente se realizará un reconocimiento

o examen de estas posibles rutas, indicándose las variantes que será necesario

realizar por motivos geológicos, ecológicos, arqueológicos, de drenaje, etc,

pero en todo caso, se tratará de conseguir el trazado más económico.

Levantamiento Planimétrico

Consiste en una poligonal abierta que define la trayectoria o

ubicación del eje de la carretera. Esta poligonal generalmente parte

de una carretera existente donde marcamos la est-0+0.0 y la

referenciamos adecuadamente.

Procedimiento y referencias

• Lo más importante es ubicar, marcar y referenciar el punto correspondiente a

la estación 0+0.0, de modo que este pueda ser localizado sin dificultad aún

después de haber transcurrido un largo tiempo.

• Se deberá medir con precisión el ángulo que forma la tangente de partida con

el eje de la carretera existente y obtener el rumbo de esta línea.

• A lo largo de la tangente se irán colocando estacas cada 20.00

mts y en los lugares que lo ameriten por existir accidentes

topográficos notables o para conveniencia del trabajo.

• Al llegar al siguiente PI o punto de intersección de tangentes,

este debe referenciarse y de ser posible, colocar una marca

imborrable.

• Cuando la distancia entre dos vértices supere los 500 metros,

deberán referenciarse puntos sobre la tangente (PST).

• Para continuar se procede a medir el ángulo de deflexión y

alinear estacas a lo largo de la siguiente tangente, repitiéndose

el procedimiento tantas veces como se requiera hasta dar con el

punto de llegada o fin de la carretera.

Replanteamiento de una carretera

Replanteamiento de una carretera

Consiste en la demarcación en el terreno de las partes que componen una carretera, como: las curvas, bordes de calzada, bermas o espaldones y las cunetas.

Esta actividad se la ejecuta posteriormente al trazado de la poligonal de diseño, y su objetivo es plasmar sobre ella las partes que conforman la carretera, acogiéndose estrictamente a las dimensiones y geometría especificadas en los planos.

Limpieza de una carretera

Consiste en la eliminación de toda maleza, árboles, troncos, raíces, escombros y obstáculos existentes dentro de los límites de trabajo y más allá siempre que la supervisión lo considere

necesario.

Caterpillar D7

Caterpillar D8

Movimiento de Tierras (Excavación)

Cuando se construye una carretera es necesario modificar la configuración del terreno, excavado o desmotando en las partes más alta con la finalidad de reducir las pendientes y rellenando en las partes bajas para cumplir con la normas de diseño o para prevenir daños a la obra, por efecto de las aguas.

Todas las actividades realizadas para producir las modificaciones necesarias hasta lograr construir la sección de proyecto a nivel de la sub-rasante constituye el movimiento de tierras.

Conjunto de actividades que componen el movimiento de tierras Movimiento

de Tierras

• Limpieza• Desmonte y destronque• Excavación• Transporte y relleno

Limpieza

Consiste en la eliminación y remoción de todo tipo de vegetación, escombros y desechos dentro de los límites señalados en los planos o indicados por la supervisión.

Desmonte y Destronque Esta operación precede a cualquier excavación o relleno y se define como la eliminación de árboles, troncos, raíces y otros materiales indeseables dentro de los límites del trabajo.

Excavación

Consiste en la excavación y nivelación para la plataforma de la carretera y para ello podrán emplearse diferentes procedimientos de acuerdo con la volumetría y el tipo de material que se excava.

Métodos de excavación

Método manual

Método mecánico

Método de voladura

Clasificación de las excavaciones

Los diferentes materiales presentan distintos grado de dificultad al ser excavados, encontrándose alguno que es necesario aflojarlos con el empleo del desgarrador, otros obligarán al uso de compresores e incluso el uso de voladura, esto obliga a clasificar la excavación como sigue:

Excavación en material inservible

Se refiere a la excavación y eliminación de suelos saturados (fangos) o no saturados pero con alto contenido de materia orgánica (capa vegetal), escombros y otros materiales suaves que no son adecuados para su empleo en la construcción de rellenos.

Excavación en roca

Se refiere a la excavación de material que por su dureza solo puede ser cortado con un rendimiento adecuado con el uso de desgarradores o voladuras

Excavación en material no clasificado

Se denomina así al corte de materiales comunes que no estén clasificados ni como roca ni como inservibles.

Otro tipo de clasificación seria

• Excavación en caja o drenaje • Excavación para estructuras

Terraplén

En ingeniería civil se denomina terraplén a la tierra con que se rellena un terreno para levantar su nivel y formar un plano de apoyo adecuado para hacer una obra.

Partes de un terraplén

CimientoEs la parte inferior del terraplén en contacto con la superficie de apoyo. Su espesor será como mínimo de 1 metro.

Espaldón

es la parte exterior del relleno tipo terraplén que, ocasionalmente formará parte de los taludes del mismo.

Núcleo

es la parte del relleno tipo terraplén comprendida entre el cimiento y la coronación.

Coronación

es la capa superior del terraplén, sobre la que se apoya el firme. En esta parte se dispone los mejores suelos del terraplén, es decir, aquellos que no sean plásticos o tiendan a resquebrajarse o a asentarse.

Construcción de un terraplén

• Preparación de la superficie de asiento: comprende la retirada del terreno vegetal y a veces la ejecución de una capa que separe el terraplén artificial con el terreno natural: capas drenantes, geotextiles.

• Extensión, desecación o humectación de las tongadas.• Compactación de cada tongada.• Refinado de los taludes y coronación.

Pedraplén

El pedraplén es un elemento constructivo que consiste en la extensión y compactación de materiales pétreos procedentes de excavaciones de roca. Se usa para la construcción rellenos, bien de gran altura o que sean inundables.

Materiales

Se suelen usar fragmento de rocas procedentes de alguna excavación cercana o del mismo proyecto. El tipo de roca adecuado suele ser:

GranitosGabros Marmol

Marmol

Ejecución

Para la ejecución de un pedraplén se parte de la adecuación del área donde se va a asentar. Seguidamente se van realizando las diferentes capas, tongadas, que irán dando altura al relleno. Estas capas serán de espesor uniforme y paralelas entre si y a la superficie explanada.

Las carreteras más dificiles

Carretera Sierra Río de Rastro, Sta. Catarina (Brasil)

• Este trayecto de la Sierra do Rastro, desciende desde 1.460 m. hasta el nivel del mar, con un desnivel medio de 9,2%, y tan sólo en 8 kilómetros, tiene más de 250 curvas.

Puente de Storseisundet, Carretera del Atlántico (Noruega)

La carretera une las islas de Molde y Kristiansund, y en sus poco más de ocho kilómetros, se pasa por ocho puentes que se retuercen por encima del mar, entre los que se encuentra el Puente de Storseisundet, el más largo de ellos con una distancia de 260 metros y 23 m. de altura, que permiten a las embarcaciones llegar al mar, sea cual sea el nivel del mismo.

Duró aproximadamente 6 años, se registraron 12 tormentas con categoría de huracán que dificultaron la finalización del proyecto.

Túnel de la Carretera de Guoliang (China)

Fue construida por 13 campesinos de la zona, en el año 1.972, y que a día de hoy, sigue siendo la mejor ruta para llegar a la aldea de Guoliang.

Trollstigen (La escalera del troll) – Noruega

Esta carretera fue inaugurada en 1936 tras nada más ni nada menos que 8 años de construcción. Esta tiene 11 curvas de 180º y más de un 9% de inclinación.

Los caracoles del paso de Libertadores – Los Andes

A esta parte de uno de los pasos fronterizos entre Chile y Argentina, los lugareños la llaman “Los caracoles”.

Este paso es el paso de Los Libertadores y es uno de los más de 40 que hay en los más de 5000 kilómetros de frontera que comparten estos dos países.

Camino de la Muerte (Bolivia)

Esta carretera fue construida en 1.930 por prisioneros paraguayos, para conectar la capital, La Paz, con el norte de la selva amazónica hasta la población de Coroico, en la región de Los Yungas a veces se estrecha hasta tener un ancho de 3 m., normalmente embarrado, con falta de visibilidad por la niebla y la lluvia, y en el que hay un precipicio con una caída de más de 1,000 metros.

Viaducto de Millau, Carretera de París a Barcelona

Es el puente más alto del mundo con 343 m., y casi 2,5 km. de largo, situado en la carretera que une París con Barcelona (A-75).

Autopista Elevada (Florida Keys)

La autopista elevada se construyó con el fin de conectar las más de 1,700 islas del sur de Estados Unidos, conocidas como los Cayos de Florida, a través de más de 42 puentes.

Corredor de nieve hacia el Monte Tateyama (Japón)

Tateyama Kurobe es una carretera que se abre paso entre los más de 20 m. de espesor de nieve que cae entre las ciudades de Omachi y Toyama, durante el invierno, en el Parque Nacional de Chubu Sangaku.

La pista se inauguró en 1.971, y recorre 37 km. flanqueados por paredes de hielo de más de 20 metros de altura.

Autopista 17, Carolina del Sur (Estados Unidos)

A US17, o también llamada la autopista del océano, fue construida en 1.926, y recorre una longitud de 1.913 km.

Paso Stelvio – Italia

Con un desnivel medio de 7,5% y una altura total de unos 2.700 metros.

Autopista de James Dalton (Alaska)

Esta autopista se construyó en 1.974, paralelamente al oleoducto Trans-Alaska, que trascurre hasta los campos petrolíferos de Prudhoe Bay, ya cerca del Ártico

Es una de las carreteras más aisladas de Estados Unidos, con sólo tres poblaciones en sus 666 kilómetros de longitud, las cuales suman un total de 60 habitantes que residen ahí todo el año.