Temario Obras de fábrica (curso 08-09)

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas

Óscar Antonio Ruiz Lozano [ [email protected] ]

ÍNDICE 1.- ABASTECIMIENTO 2.- SANEAMIENTO 3.- URBANISMO Y SERVICIOS URBANOS 4.- OBRAS DE FÁBRICA 5.- COMUNICACIONES 6.- OBRAS HIDRÁULICAS 7.- OBRAS MARÍTIMAS

1.- ABASTECIMIENTO

“Abastecimiento y distribución de agua” de Aurelio Hernández Muñoz [Colegio de ICCP Madrid] “Redes de agua a presión” de CEDEX

1.1.- HISTORIA El agua, de densidad 1g/cm3 a 4ºC, tiene un pH neutro o igual a 7. A 20ºC tiene una densidad de 0,9982 g/cm3. Aunque los romanos ya hacían tuberías de plomo y acueductos para canalizarla, realmente los abastecimiento surgen en Londres en los siglos XVII y XVIII a causa del cúmulo de malos olores que producían enfermedades como el cólera, la legionella, la meningitis… ya que se el agua se extraía del propio río donde se tiraban los desperdicios también. 1.2.- FUENTES DE SUMINISTRO Y NORMATIVA Existen dos tipos de agua para abastecimiento: - superficial  proveniente de arroyos, río, lagos, lagunas y embalses - subterránea  proveniente de acuíferos (entre dos capas impermeables entre las que se acumula agua) y subálvea (tomadas indirectamente del entorno de los ríos). Para obtener agua de un arroyo se necesita una concesión, que son otorgadas por las Confederaciones Hidrográficas de la cuenca correspondiente. En algunos casos, depende de las Comunidades Autónomas. La normativa que lo regula es la Ley 29/1985 de Aguas, complementada por el Real Decreto de Dominio Público Hidráulico de 2007. Éste último marca las zonas de dominio público y de policía. También son importantes, aunque en menor medida, l Real Decreto de Aguas Potabilizadas de2003, la Orden sobre Aguas destinadas a la Potabilización de 1994 o la Orden sobre Agua de Baño, aunque se suele seguir el Pliego General de Abastecimiento

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Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas y Saneamiento a Poblaciones, realizado por el Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo y específico en cada ciudad.

1.3.- CAPTACIONES Y ESTUDIOS PERTINENTES Los tipos de captaciones se clasifican en: - de aguas pluviales  destinadas al almacenamiento. - de ríos, arroyos y canales  debe hacerse un Estudio Hidrológico - de lagos y embalses  hay que estudiar la garantía de suministro En el Estudio Hidrológico interesa saber la pluviometría, los aforos, los coeficientes de escorrentía, la regulación (presas, embalse existentes), las garantías y los caudales utilizados. En el Estudio de Garantía , además de las citadas, también deben conocerse las avenidas, los estiajes, la erosión o sedimentación (embalse), la entrada de cuerpos extraños y la facilidad de explotación y limpieza. Norte III (Asturias y Cantabria) Norte II (Galicia) Duero Guadalquivir Ebro PENÍNSULA

mínimo 899 958 381 272 526 472

media 1405 1606 625 591 692 691

Máximo 1888 2282 931 1026 925 985

Máx./mín. 2,1 2,4 2,4 3,8 1,8 2,1

Evapotranspiración Península = 464 mm/año

1.4.- USOS DEL AGUA El agua puede tener diversas finalidades: (datos del Ebro) 3 - Urbanos o municipales  313 Hm /año 3 - Agrícolas  6310 Hm /año - Ganaderos 3 3 - Industriales  415 Hm /año | 3340 Hm /año (nucleares) 3 - Caudal ecológico  30 Hm /año TOTAL= 10378 Hm3 /año 1.5.- FUENTES DE AGUA El agua puede provenir de diferentes procesos: A) Reutilización

Es la resultante de las EDAR que, aun habiendo superado unos parámetros de limpieza, no pueden utilizarse para su uso doméstico, pero sí se puede utilizar para riego o para limpieza de calles. B) Desalación

Se requiere mucho consumo de energía al utilizar el proceso de la osmosis inversa. Otro problema es devolver agua demasiado salada que puede afectar al mar.

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Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas C) Captaciones

de agua de lluvia  Cisterna veneciana

Depósito con entradas de agua que recoge lluvia. Dentro del depósito hay arena y grava (material filtrante) y un tubo perforado que permite el paso de agua a través de la arena y la grava hasta el tubo de donde extraemos agua.

Aljibe Igual que el anterior, solo que en este caso el depósito está lleno de agua y sólo existe arena como filtro. de ríos y arroyos  Toma directa

Se utiliza un pozo pegado al río, siendo el propio río el que nos llena el pozo. La bomba lleva sistemas de parada y arranque. El más normal es el flotador en forma de pera, que hace que la bomba funcione sólo cuando flota, es decir, cuando hay agua.

Toma sumergida Con fincas dirigidas que son perforadoras. Pueden perforar también con una cierta inclinación, mientras que las normales sólo lo hacen perpendicularmente a la superficie. Otra variante es la que se toma en medio y no en el fondo. El máximo problema es el mejillón cebra, pues colapsa las tuberías y estropea las bombas. Puede clorarse el agua antes de llegar a las depuradoras, utilizarse acero inoxidable para dificultarle la tarea o bien poner filtros de osmosis inversa o arena para que no pueda entrar. Embalses Se requiere saber el volumen embalsado, la variabilidad del embalse y el caudal o suministro. Existen dos tipos: - de materiales sueltos - de hormigón -3-


Aguas subterráneas Coste de localización Coste de proyecto Garantía de suministro Composición físico-química Temperatura Riesgo de polución Permanencia de polución Coste de control Coste de captación y almacenamiento En España:

Aguas subterráneas Alto Alto Medio Constante Constante Mínima Alta Bajo

Aguas Superficiales Bajo Bajo Alto Variable Variable Alta Baja Alto

Reservas de agua subterránea = 180.000 Hm3 Reservas de agua superficial = 50.000 Hm3

Las rocas se clasifican en: granito, pizarras, calizas, areniscas y gravas o arenas. Por otra parte, el agua se clasifica en: de constitución, de retención, capilar o gravitatoria Si consideramos nuestro terreno como un acuífero, tendremos una capa impermeable con el agua de composición (de la composición del terreno, no se usa), el agua de retención (películas alrededor del terreno, no se puede usar), el agua capilar (que aprovecha las capilaridades del terreno) y el agua real que ha caído por gravedad y que se nos ha acumulado y se puede utilizar. Los acuíferos se clasifican en: - libre  cuando sólo hay una capa impermeable debajo y la presión del agua es la atmosférica. - confinado  cuando 2 capas impermeables se sitúan entre el agua. Debe hacerse un pozo para extraerla. - colgado  cuando en una montaña se forma un pliegue sinclinal de material impermeable y sobre él se acumula agua. A la hora de colocar un pozo, primeramente se realiza un sondeo para saber cómo es el terreno y averiguar dónde se encuentra el nivel freático. Se abre el terreno con una pilotadota y después de introduce una vaina metálica agujereada en su extremo inferior, donde se incluirá la bomba que extraerá el agua. La recarga de acuíferos sirve como almacenamiento, para mejorar la calidad del agua, para depurarla y también para distribuirla.

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1.6.- PROYECTO DE ABASTECIMIENTO Un proyecto de abastecimiento consta de los documentos propios de un proyecto: Memoria y Anejos de la Memoria, Planos, Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares, Presupuesto y Estudio de Seguridad y Salud. Entre los Anejos de la Memoria caben destacar lo siguientes: - Cálculos hidráulicos (para estimar la dotación, los consumos y los caudales estimados, dados en los pliegos del M.O.P.U.) - Cálculos mecánicos (para calcular la resistencia de las tuberías,las zanjas, las válvulas y los desagües) - Expropiaciones - Estudio Geotécnico comunes a todos los proyectos - Estudio Topográfico Dentro de los Cálculos Hidráulicos, para obtener el caudal de diseño se calcula antes la dotación, sabiendo que resulta del cociente entre consumo y población. El segundo parámetro Consumo es dato del Ayuntamiento o del INE y el primero se Dotación = calcular con la siguiente tabla: Población Población < 1.000 hab 1.000 – 6.000 hab 6.000 – 12.000 hab 12.000 – 50.000 hab 50.000 – 250.000 hab > 250.000 hab

Consumo (tipo Residencial) 150 l/hab·día 175 l/hab·día 200 l/hab·día 250 l/hab·día 300 l/hab·día 400 l/hab·día

Conocida la población actual (primera estimación), y con el valor de 3,5 habitantes/vivienda, obtenemos la población de horizonte con la fórmula del crecimiento dada por la Instrucción de Redacción de Proyecto de Abastecimiento y Saneamiento del M.O.P.U.: P = Pa · ( 1 + α ) t Siendo Pa la población actual, α el porcentaje de crecimiento y t el tiempo de crecimiento. Generalmente se escoge un valor de α de 5% anual, entre el 2% y el 12%. 10 2· β+γ Para obtener α: Pa = Pa – 10 · ( 1 + β ) 20 Pa = Pa – 20 · ( 1 + γ ) α= 3 * Para > 6.000 hab + actividad comercial media  250 l/hab·día baja  220 l/hab·día * Tipo Industrial  30-95 l/hab·día (sólo baños) 47 m3 /Ha·día (general)

► CÁLCULO DE TUBERÍAS Fórmula de Manning •

Q = 1/n · S · R· L⅔ · √i

•

0,25 •

Fórmula de Coolebrok-White  f =

Log ( K / 3,71 · Фi ) + ( 2,51 / Re √f )

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Darcy-Weisbach

∆h = K · ( v2 / 2·g )

(pérdida de carga general)

∆h = f · v 2 · L / D · 2 · g

(por elementos singulares)

Para saber la tubería que necesitaremos para abastecer con un caudal máximo hay que limitar 2 parámetros: Máximo Mínimo 0,5 m/s 3 m/s Q máximo Velocidad 0,75 m/s 1,5 m/s Q medio 0,75 m/s 4 m/s PVC + PEAD Presión Nominal 6 atmósferas Con Redes Malladas se limitan o acotan con la presión y la velocidad, haciéndose necesario conocer el golpe de ariete: - Polietileno (PE)  Ø interior depende de la presión que deba aguantar (600-800 mm) - Fundición  Ø interior de 50-1000 mm - Hormigón  Ø mayores También hay tuberías de plomo, fibrocarbonato, PVC, acero, fundición gris… El Diámetro Nominal varía con el material, debiéndose medir el Ø exterior en las tuberías plásticas y el Ø interior en las demás. •

Mougnie 

V (m/s) = 1,5 · √ D (m) + 0,05

•

Bresse 

D = 1,5 · √ Q

(relaciona v y D) (estima el Ø inicial )

► PRINCIPIOS DE TRAZADO PARA DISEÑO DE RED DE ABASTECIMIENTO - Menor longitud posible - De alineaciones rectas, evitando codos (los codos deben reformarse con macizos de anclaje) - Deben pasar por caminos o por el dominio público. - Evitar los puntos altos y bajos, tanto absolutos como relativos (deben ponerse ventosas que permitan extruir el aire atrapado). - Soterrar entre 1 y 1,5 metros (disminuyen las cargas que pasan por encima y evitan el trabajo en una explotación agrícola) Las ventosas sirven para proteger la tubería contra el golpe de ariete (soltando agua y evitando una presión excesiva), para sacar aire (liberando así presión) y para introducir aire (obteniendo presiones negativas y no reventando así la tubería al vaciarla). Suelen colocarse en los puntos altos relativos y cada 500 metros.

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Ø interior < 125 mm 150-300 mm 325-600 mm 650-1000 mm

Ø ventosa 40 mm 80 mm 100 mm 150 mm


► PERFIL LONGITUDINAL Los principales planos que vamos a tener en un Proyecto de abastecimiento son los Planos: de situación y emplazamiento, de planta general, de planta y perfil y de detalles (secciones tipo, arquetas, mecanismos y macizos y elementos singulares). Vamos a explicar más detalladamente estos dos últimos tipos: > PLANTA Y PERFIL LONGITUDINAL

La planta marca el trazado de la red de abastecimiento y si hay elementos singulares Debajo del perfil de dicho trazado se encuentra la “guitarra”, que marca en cada línea: 1) los materiales, la pendiente y la longitud 2) las cotas del terreno en cada punto de corte 3) las cotas de la rasante 4) la profundidad del la excavación (cotas rojas) 5) las distancias parciales 6) las distancias totales o acumuladas > DETALLES - Macizos de anclaje

Por su peso, evita el deslizamiento y vuelco y la superficie de dicho macizo hace que haya un empuje pasivo del terreno. Su cálculo se hace con tablas, realizando luego planos de detalle y después una tabla donde de concrete el nº empleado. - Arquetas

Se clasifican en: - válvulas compuertas  Consiguen cortes de abastecimiento parciales. Hay de varios tipos: De mariposa ( Φ mayores) De tapadera ( Φ pequeños) De presión De signo contrario Limitadoras de caudal - desagües ventosas  Aíslan ramales para poder repararlos. La Prueba de Presión Interna consiste en que, una vez construida la red de abastecimiento, se le aplica una prueba de presión de 1,4 veces la presión de trabajo. Pueden realizarse con agua o con aire. Se consigue considerar el agolpe de ariete al utilizar una presión adicional. También se deben tener en cuenta en el cálculo mecánico los elementos que forman la red. - Zanja

Medición en la unidad de la que se va a agotamiento (posible bombeo de agua), obtener presupuesto. Tiene una cama de refino, retirada de material y relleno. arena o material de relleno de calidad y el resto es material de la propia excavación. Los pasos para construirla son: excavación, entibación, agotamiento (achica agua), refino, retirada de material y relleno. La zanja-tipo de abastecimiento tiene un ancho mínimo de 60 cm. Una zanja contiene: entibación (sujeción),

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2.- SANEAMIENTO

“Saneamiento y alcantarillado” de Aurelio Hernández Muñoz [Colegio de ICCP Madrid] “Diseño de redes de saneamiento” de CEDEX “Diseño y cálculo de conducciones” de URALITA [Thompson]

2.1.- HISTORIA En el año 3.000 a.C. los hindúes ricos ya tenían saneamiento en sus casas, pues utilizaban el tornillo de Arquímedes. En el 690 a.C. se tiene constancia de que en la ciudad del Rey David había colectores, ya que fue el hueco de la ciudad amurallada por donde entraron las tropas enemigas. Y Roma tuvo una perfecta red de saneamiento planteada, al contrario que en la Edad Media, cuando las ciudades eran sucias al no darse este planteamiento. En la primera mitad del siglo XX en España se empezó a buscar la calidad de los conductos y el análisis de sus costes. Ya a partir de 1950 se añadió interés por la protección del Medio Ambiente y la mejora de la calidad del agua, y se empezó a pensar en la reutilización, la impermeabilización de los conductos (para evitar la contaminación del saneamiento al abastecimiento), la reducción de los vertidos directos (ayudar a infiltrarse), el telemando, el telecontrol y la depuración. 2.2.- NORMATIVA La Directiva Marco del Agua propone la mayor calidad de las aguas posible, a través de los siguientes objetivos: - protección del Medio Ambiente - protección sanitaria - reutilización del agua - control del vertido de aguas pluviales (con redes unitarias) - control inteligente de las redes unitarias Dicha normativa marca valores máximos para 5 parámetros de vertidos que vayan a cauce público: Concentración Porcentaje de reducción DBO5 < 25 mg/l 70-90% DQO < 125 mg/l 75% SS (sólidos solubles) < 35 mg/l 90% Zonas normales  sólo requieren tratamiento secundario (reactor bilógico) Zonas sensibles  se exige también la eliminación de: Nitrógeno  < 15 mg/l (<10.000 h.e.) || <10 mg/l (el resto) Fósforo  < 1 mg/l (10.000-100.000 h.e.) || <2 mg/l (el resto) Zonas menos sensibles  se deben rebajar las concentraciones: DBO5  20% DQO  50% Las aguas que pueden recogerse con el saneamiento se pueden clasificar en: - aguas pluviales (procedentes de la escorrentía superficial y del drenaje) - aguas fecales o negras (procedentes de los vertidos domésticos o industriales) 8

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas A su vez, éstas pueden recogerse en 2 tipos de redes: - unitarias: abastecimiento y saneamiento conjunto. - separativas: por tuberías diferentes * doblemente separativas (cuando también se separan por origen) Suele colocarse la red unitaria por motivos económicos, aunque precisa bombeo. Los problemas que causa la contaminación son: - la inutilización de los cursos del agua - el empleo de agua contaminada causa problemas de salud pública - el tratamiento supone un mayor coste - repercusión social - también en la flora y fauna

2.3.- PROYECTO DE SANEAMIENTO Un proyecto de saneamiento consta de los documentos propios de un proyecto: Memoria y Anejos de la Memoria, Planos, Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares, Presupuesto y Estudio de Seguridad y Salud. Entre los Anejos de la Memoria caben destacar lo siguientes: - Antecedentes - Topografía - Geología y geotecnia - Cálculo de aguas residuales (caudales y características) - Bombeos y aliviaderos - Cálculos hidráulicos - Cálculos mecánicos - Expropiaciones (si procede) - Cálculo de aguas pluviales (Hidrología y drenaje) - Medio receptor y condiciones de vertido (si procede) - Justificación de precios - Plan de trabajos - Presupuesto para el conocimiento de la Administración A) Fosas sépticas

Es característica de poblaciones aisladas, donde no llega una red de saneamiento. Actualmente se colocan Sistemas Compactos de Depuración con los siguientes porcentajes de reducción: SS DB05 DQO N P 65-80% 50-60% 45-60% 10% 20-30%

B) Colectores

También llamados interceptores, suelen colocarse en poblaciones concentradas. Tras las EDAR se les denomina “emisarios”, uniendo la red de colectores de la población con el vertido al mar (emisario marino) o a cauce natural. Se clasifican en: - por gravedad  el agua se desplaza en lámina libre. - de impulsión  más pequeña y superficial, sin pozo y más barata; pero más cara en explotación. - por vacío  rentable en una situación con bombeo y con una población intermedia, además de ser un método que no produce olores al ser cerrado. 9


► CRITERIOS DE DISEÑO DE UNA RED DE SANEAMIENTO Periodo de diseño para el cual funcionará  25 años, aunque se recomienda 50 años. Diámetro mínimo 300 mm (aunque se recomiendan 400 mm) Máximo llenado  75% para aguas fecales y 85% para aguas pluviales Profundidad  1 m por debajo del agua potable (se recomiendan 1,20 o 1,30 m) Pendiente  mínimo de 0,5% para evitar sedimentaciones; y máxima de 2 ó 3 % para evitar erosiones. Velocidad  mínima de 0,5 m/s (separativas) y 0,6 m/s (unitarias) para evitar sedimentaciones; y máxima de 4 m/s para evitar erosiones. Se coloca un fluxor para proporcionar un fuerte caudal que arrastre la suciedad que pudiese haber. También se usan arquetas que, con ayuda de sifones, limpian la suciedad generada al proporcionar una velocidad alta •

• • • •

•

Deben tenerse en cuenta siempre las pendientes a colocar. Suelen colocarse rejillas longitudinales al lado de los pasos de cebra y siempre en los puntos más bajos.

•

Sumideros 

•

Pozos de registro 

Elementos colocados cada 50 m o en los cambios de dirección. Esta distancia mínima puede patentarse a 120 m si el pozo es visitable. Suelen colocarse en los quiebros, pues es donde más probabilidad hay de que se produzcan atascamientos.

•

•

Elementos con caída y subida que permiten salvar accidentes geográficos. Los hay de tres tipos: rectos, oblicuos y rectos-oblicuos. Tienen pérdidas de cargas que se solucionan utilizando diámetros más pequeños. Sifones 

La mezcla del agua de lluvia y del agua sucia tiene una contaminación asumible, por lo que se puede verter dicha mezcla. Proporciones de 1 a 5 se dan en aguas superficiales mientras que las que van a parar a las EDAR tienen proporciones de 1 a 3.

Aliviaderos 

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Q medio Dilución = Q fecales + Q lluvia Se suelen colocar en redes unitarias, ya que en redes separativas se asume la contaminación del vertido.

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También llamados tanques de tormenta o estanques de laminación, almacenan el agua que nuestra red no es capaz de admitir. Pueden realizar el vaciado por gravedad, por bombeo o de una forma mixta. La limpieza se puede realizar por vuelco (cuchara que vuelca al llenarse lo suficiente) o por vacío (cámara en la parte final). Se clasifican en: - Anti-DSU (Descarga de Sistemas Unitarios): el tanque de tormenta actúa como almacenamiento del agua del aliviadero, que puede recuperarse. - Laminador: Permite evitar inundaciones. - Mixto: Efectúa las dos funciones

Depósitos de retención 

Bombeos 

Suelen estar sumergidas (figura 6) dentro del pozo que envían el agua al tanque de retención mediante gravedad o impulsión; aunque también hay bombas en cámara seca (figura 7). Conviene evitar pretratamientos y tener una bomba de reserva (se va turnando el trabajo entre todas). Suelen tener un armario eléctrico estanco y un aliviadero para evitar inundaciones previas a la bomba. Generalmente, funcionan mejor las bombas sumergidas, aunque para redes grandes es mejor colocarlas en seco para posibles reparaciones. Se consideran velocidades mayores a 0,2 m/s para evitar sedimentaciones y diámetros mayores de 100 mm para evitar atascamientos. No es recomendable poner bombas en paralelo ni mantener las aguas fecales más de 1 día para evitar reacciones biológicas. Las paradas pueden hacerse de 2 formas: - la parada de la B4 se da cuando el agua llega al nivel de arranque de la B3 y la B4. Y, una vez arrancadas todas, no se paran hasta llegar al mínimo nivel, inferior al de la B1. - con variadores de frecuencia; de tal forma que cuanto mayor sea el caudal, mayor es la velocidad de la bomba. La ventilación también debe tenerse en cuenta puesto que, mientras que el agua en movimiento no produce reacciones anaerobias ni olores, el agua en reposo sí produce esas reacciones y, por lo tanto, olores. Para evitar esto se colocan chimeneas cada 250m. Otro elemento a considerar son las arquetas de rotura de carga, que permiten 11

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas tranquilizar el agua, eliminar la turbulencia de la misma.

► CÁLCULO DE TUBERÍAS Tras ver cada elemento o parámetro que determina un colector, vamos a pasar al cómo diseñarlo, a conocer las fórmulas necesarias para el cálculo hidráulico: Lo primero de todo, debe conocerse el caudal que deberá soportar nuestra red, para lo que es necesario saber el caudal de aguas fecales y de aguas pluviales. Para redes separativas, las aguas fecales son las mismas que las de abastecimiento, mientras que para redes unitarias se deben sumar fecales y pluviales. Q máx del día de Q máx Factor punta = Q medio del día de Q medio también llamado coeficiente de punta Cp

Cp ≥ 2,4 2,4 ≥ Cp ≥ 1,8 (poblaciones > 100.000 hab) 1,8 ≥ Cp ≥ 1,4 (poblaciones > 800.000 hab) 14

•

Harman  Q máx = Q medio · 1 + medio

Q mín = 0,2 · Q 4 + √Población

5 · Q medio •

Babbitt y Bawmann  Q máx =

Pobación0,167 18 + √Población

•

Fair y Geyer  Q máx = Q medio ·

Puede darse el caso que no Sepamos la población pero sí los elementos, sí las dotaciones específicas:

4 + √Población Cisterna  15 a 23 l/uso Lavabo  6 l/uso Baño  115 l/uso Ducha  95 a 115 l/uso Hidrante de jardín  750 a 1200 l/h Fuente  290 l/h Lavadora  110 a 190 l/carga Lavavajillas  15 a 30 l/carga

Se le aplica un coeficiente de simultaneidad: Q = Cs · ∑ Q siendo Cs = 1 / √(n-1) con n = nº de elementos instalados en cada edificio

3-4 hab/vivienda 200-300 l/hab · día

Calculadas ya las aguas fecales a partir de estas opciones proporcionadas, pasamos a calcular el caudal de aguas pluviales. Para ello se debe acotar el periodo de retorno (tiempo promedio que separa 2 avenidas del mismo volumen o caudal) para el que vamos a diseñar nuestra red, dato que generalmente se iguala a 5 ó 10 años. Deberemos acudir por tanto a la Instrucción de carreteras 5.2 IC

Valores orientativos del Periodo de Retorno T: 12

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas - Emisarios y colectores principales  25 años - Alto valor del suelo (centro histórico, áreas industriales)  10-25 años - Valor medio del suelo (zonas residenciales)  5-10 años - Bajo valor del suelo (zonas con baja densidad de población)  < 5 años En función de T obtenemos la precipitación a cubrir por nuestra red de diseño. Esto debe anotarse en el Anejo del Proyecto. Nº Cuenca Coeficiente de Población Caudal Caudal Caudal Caudales Pozo (Ha) escorrentía Pluviales Fecales Total Acumulados 1 0,5 0,5 Q1 Q1 Q1 2 0,5 1000 Q2 Q2 Q1+Q2 3 … … … … … … Q1+Q2+Q3 * Q1 se calcula a partir de Coeficiente de escorrentía y Q2 a partir de la Población Para calcular el colector: Tramo

Pozo de inicio

Pozo de fin

Longitud

Pendiente

Sección

Material

Caudal mínimo

Caudal medio

Caudal máximo

% Llenado mínimo

% Llenado medio

% Llenado máximo

Velocidad llenado mínimo

Velocidad llenado medio

Velocidad llenado máximo

* se estudian los 3 tipos para conocer la velocidad a la que se da sedimentación (mínima), a la cual el Q es el mayor posible (máxima), y para conocer el trabajo normal del colector (media) Velocidad mínima  0,6 m/s Velocidad máxima  3 m/s

en redes separativas  0,5 m/s en periodos de lluvia 5 m/s

Velocidad recomendable: 0,9 m/s

Para calcular la Pendiente se debe tener en cuenta las acometidas y la cota de evacuación de sótanos, usándose generalmente una inclinación del 2%. Q = ⅔ · µ · L · h · √2·g·h (para el cálculo de aliviaderos) siendo h la altura del aliviadero sobre el labio Q (l/s) = L · H

2/3

/ 60

Q (l/s) = 300 · S · [ H – D/2 ]1/2

(para sumideros)

sustituyendo S por el Perímetro, se obtiene para rejillas horizontales Los materiales utilizados para las tuberías, galerías o túneles son varios: - PVC/Polietileno (Φmáx = 1000-1200 mm | Φmín = 250 mm ) - Hormigón (Φmáx = 2500 mm | Φmín = 300 mm ) - Fundición - Fibrocemento - Gres - Ladrillo - PRFV/Polietileno Reforzado con Fibra de Vidrio (para Φ grandes cuando el hormigón es atacado por el terreno)

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Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas Las zanjas para saneamiento son similares alas de abastecimiento, solo que más anchas y profundas. Pueden usar como material de apoyo: arena (si los conductos son de PVC o de fundición) u hormigón (si son de hormigón). Dependiendo de material de relleno, se utiliza un método de construcción y una pendiente u otra: - ante un material bueno se utilizan pendientes de 1 a . - para materiales peores (gravas) se usan pendientes de 1 a 1, siendo requerido la entibación de las mismas. Ante profundidades mayores de 4,5 m se deben construir pre-zanjas. - .y para materiales finos se utilizan Ante la imposibilidad de realizar zanjas tablestacas, que son elementos verticales por la proximidad de una infraestructura de metal que se clavan al terreno. se pueden utilizar túneles o la hinca. Se realiza una expropiación limitante (zona de servidumbre) de 2,5 m a cada lado de la tubería y otros 5 m a cada lado de manera temporal para ejecutar las obras. Los bombeos deben colocarse en puntos bajos, en las conexiones entre colectores y en las entradas y salidas con las EDAR. El bombeo en las redes de abastecimiento funciona entre 8 y 12 h al día, teniendo entre 3 y 6 arranques a la hora. A la hora de diseñar la impulsión de estos elementos se deben tener en cuenta ciertos aspectos: la longitud máxima debe ser de 1,5-2 km, deben evitarse pérdidas, los cambios de dirección y sección pueden producir atascamientos, es recomendable mantener el mismo perfil longitudinal, hay que evitar contra-pendientes, se debe tener en cuenta el golpe de ariete… Además, debe protegerse la red contra los sólidos, usando para ello rejas, trapas de arena, trituradores y dilaceradores (disminuyen la velocidad). Existen varios tipos de bombas: - bombas sumergibles - bombas centrífugas (horizontales o verticales) - bombas de tornillo de Arquímedes - bombas trituradoras - bombas dilaceradotas - bombas axiales 0,9 · Q Qe = 2 · Qm Varqueta = nº arranques/h

► PERFIL LONGITUDINAL Intentaremos que nuestra red de saneamiento siga la dirección de la calle o bien proyectarla paralela a ella. Deberemos colocar pozos de resalte. Se denomina h a la diferencia de cotas entre los pozos de resalte h > 0,6 m  no se coloca nada

a) se colocan codos para Φ<300-400mm

0,6 m < h < 2 m  hay 3 opciones b) se colocan tubos a distinto nivel

c) se coloca escalonado h > 2 m  vórtice 14


3.- URBANISMO Y SERVICIOS URBANOS

“Saneamiento y alcantarillado” de Aurelio Hernández Muñoz [Colegio de ICCP Madrid] “Diseño de redes de saneamiento” de CEDEX “Diseño y cálculo de conducciones” de URALITA [Thompson]

3.1.- HISTORIA Ya los romanos (hasta el s. V d.C.) organizaban sus ciudades de forma rectangular en torno a dos calles principales ( Decumanus y Kardo Máximo ) y amuralladas. En el centro se situaban el mercado y el foro y las calles disponían de saneamiento y se organizaban en varias categorías en cuadrícula. En la época medieval se mantuvo la centralidad del foro y el mercado, sólo que ahora es la iglesia o catedral la que se une al protagonismo de éstos. En la misma zona se situó el señor feudal y el Ayuntamiento. Durante la Reconquista se produce el llamado urbanismo árabe, que sacrifican el orden mínimo de sus calles con tal de construir dentro de las murallas. Pasada la Reconquista se empiezan a construir barrios fuera de las murallas, ya que dentro no había espacio, llamados Arrabal. En el s XV, con los Reyes Católicos, se producen campamentos reticulados en sitios clave situando a la iglesia en el centro de la ciudad. Su máximo exponente el de Santa Fe, y es este modelo el trasladado a las nuevas ciudades de América. Con la llegada de los Borbones se termina el crecimiento anárquico y comienza una época donde las ideas modernas traídas de Francia se reflejan en el urbanismo (fuentes, parques y grandes avenidas). Carlos III fue su mayor exponente. Ya en los s. XVIII y XIX surgen las plazas mayores de forma rectangular que sirven para organizar el crecimiento de la ciudad. Posteriormente vinieron los ensanches, como el ideado por Ildefonso Cerdá para Barcelona, dándose por fin la planificación moderna del urbanismo.

3.2.- PROYECTO DE URBANIZACIÓN Es la puesta en práctica del PGOU o figura de planeamiento . Debe ajustarse a él y no puede contener determinaciones de ordenación. No puede redefinir el régimen del suelo ni la edificación aunque sí admite ajustes puntuales (tales como acabados, materiales,…). No puede cambiar el planeamiento previsto, sino que primero deberá modificarse éste para poder adecuar el Proyecto de Urbanización al PGOU modificado. •

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Su contenido debe concretar diferentes características de: Viales explanada, firmes y pavimentos, aceras, rellenos y desmontes, señalización, zonas peatonales, espacios libres,… Abastecimiento y distribución de aguas  agua potable, riego, uso industrial, contraincendios,…

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Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas • • •

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Alcantarillado y saneamiento  aguas pluviales, aguas fecales, EDAR,… Jardinería  tipo de vegetación, su altura, la profundidad de su excavación,… Energía eléctrica y alumbrado público  2 proyectos diferentes (uno para Baja

o Alta Tensión y otro para Baja Tensión), que deberán ser firmados por un I. Industrial o I.T. Industrial y que ser supervisado por la empresa suministradora, además de cumplir con los requisitos impuestos por el Ayuntamiento. Gas  suele venir la zanja y el proyecto lo da la empresa suministradora. Telecomunicaciones  se debe prever la instalación de los cables aunque no se ejecuten ya. Suelen llevarse todos los cables por el mismo prisma, aunque las arquetas son individuales y dependientes de cada empresa suministradora Mobiliario urbano  aceras, parques, postes, bancos, papeleras, contenedores soterrados… Los proyectos de urbanización deben resolver el enlace con los servicios públicos exteriores y tener capacidad suficiente para atender estos servicios. Puede redactarlo la Administración, el Propietario o la Junta de Compensación. Su tramitación debe seguir los siguientes pasos: 1) Redacción del Proyecto 2) Aprobación inicial del Ayuntamiento para presentar alegaciones 3) Exposición pública (mínimo 15 días) para audiencia del Ayuntamiento 4) Redacción del Proyecto refundido 5) Aprobación definitiva del Ayuntamiento 6) Publicación de la aprobación definitiva del Proyecto

Un proyecto de urbanización consta de los documentos propios de un proyecto: Memoria y Anejos de la Memoria, Planos (incluye los Planos de Información Urbanística), Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares, Presupuesto y Estudio de Seguridad y Salud. Entre los Anejos de la Memoria caben destacar lo siguientes: - Cumplimiento del Planeamiento - Iluminación Urbanístico - Gas - Topografía - Telecomunicaciones - Geología y Geotecnia - Recogida Neumática de Residuos - Abastecimiento y Riego - Sistemas de Frío y Calor (District - Saneamiento y Drenaje Hot & Cooling) - Firmes y Pavimentos - Estructuras - Plano de Obras - Mobiliario Urbano - Justificación de Precios - Señalización - Suministros Eléctricos - Servicios Afectados En cuanto al diseño, se debe pensar ante una redacción de este tipo de proyectos en la creación de espacios (masas, volúmenes y vacíos y su distribución), la circulación (vialidad, zonas estáticas, intercambiadores,…), el enlace visual (vistas directas, indirectas, sorpresas,…), el modelado del suelo (ascensos, descensos, pendientes, cambios de nivel, drenaje natural, escaleras,…), el tratamiento de superficies (definiendo diferentes tipos de vía y la circulación de ellas), los resguardos (pérgolas, cobertizos, voladizos,…), los cerramientos (para evitar ruido o tránsito), las plantaciones (relacionadas con el objetivo, la forma y la densidad), el mobiliario urbano (bancos, papeleras, juegos infantiles, farolas,…) y los servicios urbanos.

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3.3.- FIRMES Y PAVIMENTOS Los pavimentos constan de las siguientes partes: - Firme  depende del tráfico que va a pasar - Base  es el apoyo del firme - Sub-base  es el refuerzo del suelo natural - Explanada  es el suelo natural al que se le ha quitado la vegetación El firme puede ser rígido (de hormigón o adoquín) o flexible (asfalto), mientras que la base puede ser zahorra, grava-cemento o una mezcla asfáltica. La sub-base es siempre una zahorra y la explanada depende del tipo de suelo: seleccionado, adecuado, tolerable, marginal, inadecuado o roca. En función del tipo de suelo que se tenga se puede tener un tipo de explanada u otro (E1, E2 ó E3), lo cual depende de las cargas que deba soportar. Esto lo concreta la Norma 6.1 de la Instrucción de Carreteras, el Pliego General 3 y las Normas Municipales. Para conocer el tipo de suelo en el que nos apoyamos se deben realizar varios ensayos: - Proctor  pretende determinar la humedad del suelo adecuada para obtener la densidad óptima. Con la humedad óptima se consigue la densidad deseada, la del Proctor Modificado. Después de ponen límites del 95, 98 ó 100% a ésta. - Ensayo Granulométrico  consiste en pasar por diferentes tamices el suelo a determinar. Limos  <0,002 mm Arcillas  0,002 - 0,06 mm Arenas  0,06 – 2 mm Gravas  > 2 mm - Límites de Atterberg  determina el límite líquido (humedad necesaria para pasar de plástico a líquido), el límite plástico (humedad necesaria para pasar de semisólido a plástico) y el índice plástico (la diferencia entre ambos). Esto permite diferenciar el suelo en: Sólido – Semisólido – Plástico – Semilíquido – Líquido – Viscoso - CBR  proporciona un índice de la resistencia a las cargas en las explanadas. Nos da un porcentaje de carga normalizada, relacionándolo así con el ensayo de Proctor Modificado. - Coeficiente de balasto  relaciona la presión que se produce con el asentamiento. Se expresa en kg/cm2, kg/cm3 ó N/mm3. Explanada deficiente (arcillas húmedas)  1-5 kg/cm3 Explanada normal (arcillas secas)  5-13 kg/cm3 Explanada buena (arenas/gravas)  13-25 kg/cm3 Según PG-3

TIPOS DE SUELO 0 - TOLERABLE Contenido Tam máx 15cm < 25% Límite Líquido < 40 Proctor Normal > 1,45kg/dm3 CBR >3 Materia Orgánica < 2% Cernido por Tamiz

1 - ADECUADO < 10 cm < 40 > 1,75kg/dm3 >5 < 1% 200 < 35%

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2 - SELECCIONADO < 8 cm < 30 IP <10 > 10 0% 200 < 25%

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas Para mejorarlo

3.- S-EST 1  suelo estabilizado in situ mezclado con cal o cemento, que reduce la humedad del suelo, aumenta los tamaños finos (y con ello el LL e IP) y la resistencia. Tiene un CBR > 5 y una dosificación de cal o cemento superior al 2%. 4.- S-EST 2  suelo adecuado estabilizado in situ con cemento o cal. Tiene un CBR > 10 y una dosificación mayor del 3% en cemento o cal. 5.- S-EST 3  suelo adecuado estabilizado con cemento a los 7 días, con un PN < 15 kg/dm3. En función del terreno, del suelo, se define la sub-base para mejorar la explanada bien con capa granular (zahorra natural o artificial) o bien con suelo cemento. De igual manera la base puede ser granular (zahorra), una mezcla bituminosa o grava cemento. La base y sub-base son muy parecidas, por lo que se debe dejar entre ellas una separación longitudinal de 15 cm para que se ajusten como ladrillos y no queden juntas verticales. Después de compactado han de quedar 20 cm de zahorra en cada capa. A partir del ensayo del Proctor Modificado podremos saber el volumen y densidad adecuados. Debe diseñarse en proyecto un 1,25 m de espesor o considerar 25 kg x cm de 3 espesor x m . La base debe ser del 97% de P.M. (normativa PG-3). Tras las capas granulares se echa la capa de riego de imprimación (0,8-2 l/m2), que exige nula circulación durante 3 días para que se agarre bien y los 7 días siguiente se extiende el firme. Determinamos el firme a colocar determinando factores como el tráfico o la economía. La categoría del tráfico se mide con la IMD (Intensidad Media Diaria) del tráfico pesado, que se calcula para un valor medio al año y después se usan estaciones de aforo según las estaciones. Datos de diseño S vehículo pesado / Ha y día : T00 > 4000 de IMDp

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T0 2000-4000 de IMDp

T1 800-2000 de IMDp

T2 200-800 de IMDp

T3.1 100-200 de IMDp

T3.2 50-100 de IMDp

T4.1 25-50 de IMDp

T4.2 <25 de IMDp

Los pavimentos se organizan según esta clasificación: Pavimentos flexibles  Se requieren máquinas extendedoras (que aportan el espesor necesario en alzado y anchura en planta) y compactadoras; primero de rodillo vibrante para compactarlo hasta una cierta densidad (realizando 2 pasadas sin vibración con asfalto a 130º y luego 4 con vibración a 102º), y luego una de ruedas neumáticas para el acabado final. Dependiendo del número de capas puede finalizarse con una capa de adherencia, que permite unir todas las capas de asfalto. Se deben dejar 15cm de vuelo entre capas. Pavimentos rígidos  Se utilizan en zonas portuarias, aeroportuarias y aparcamientos. Pueden usarse diversos materiales: - hormigón: resiste mejor el aceite de los coches que disuelve el betún, es más barato y en túneles es necesario colocarlo puesto que el betún arde en el caso de producirse incendios en su interior. - plásticos: garantizan la no fisura de la superficie. - metálicos: aportan mayor resistencia a flexión. - hormigón armado : tiene gran resistencia y disminuye la capa de hormigón. - hormigón pos-tensado : en suelos que deban resistir mayores tensiones, se aumenta la calidad del firme, sus características técnicas y sus propiedades. Si el ancho es de mayor de 5 m hay que poner juntas longitudinales añadiendo 4


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elementos en el hormigón (Porexpan, que luego se rellena) o bien se serrar el hormigón cortándolo y haciendo juntas. Se pueden realizar juntas transversales por la retracción del hormigón, por su dilatación o en el proceso de hormigonado. Por ello se suelen usar pasadores, que transmiten las cargas de una a otra. Pavimentos para aceras  suele usarse el pavimento rígido. Puede ser cemento comprimido, terrazo con tratamiento antideslizante, piedra natural, materiales cerámicos, adoquines, hormigón liso o impreso, capas asfálticas o tierra compactada. El bordillo puede ser piedra calcárea, granito u hormigón (simple o doble). La rigola debe ser cuneta para evacuar el agua y puede ser de hormigón o del mismo terrazo que la acera. Pavimentos en estacionamientos  Si la h=20cm se usa hormigón en masa rayado; nunca liso porque se encharca. Entre 15 y 20 cm se usa hormigón de solera y adoquín rugoso o curvo de 8 a 10 cm. También se puede usar un hormigón adoquín pero apoyado sobre 5 cm de arena para evitar el contacto de ambos hormigones. Pavimentos peatonales  Como mínimo 20cm de zahorra al 95% de PM. Cruces y paralelismos  Deben cumplir las distancias mínimas a otras redes y a la superficie, teniendo especial cuidado en esquinas y cruces de viales. Se deben realizar secciones-tipo de las distancias y profundidades y de las plantas y perfiles de las zanjas; así como de las galerías de servicio se deben proyectar secciones constructivas y de servicios (abastecimiento y cableado de telecomunicaciones y eléctrico), de las conexiones externas, de la compartimentación y de la ventilación.

Separación mínima del agua potable a otros servicios:

Alcantarillado Gas Electricidad (Baja Tensión) Electricidad (Alta Tensión) Telecomunicaciones

Separación horizontal 0,6 – 1,00 0,5 0,2 0,3 0,3

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Separación vertical 0,5 – 1,00 0,5 0,2 0,3 0,3


3.4.- ÁRBOLES Lo normal es que los pongamos en la misma zona que hemos colocado la farola, teniendo cuidado con el abastecimiento y el saneamiento (dejar suficiente distancia entre éstos y los servicios cercanos). 3.5.- CENTROS DE TRANFORMACIÓN Y CONTROL Colocados debajo de las aceras, miden 6x3 m, y debemos prever los centros de alumbrado y semáforos también. 3.6 .- ILUMINACIÓN Se clasifica en varios tipos: - Unilateral. - Bilateral al tresbolillo. - Bilateral pareado.

3.7.- BARRERAS URBANÍSTICAS Se debe evitar el uso de escaleras pues va en contra de las personas de movilidad reducida. Aunque la anchura mínima para aceras es de 1,5 m, se recomienda instalarlas de 1,8 m. La pendiente máxima transversal suele ser del 8%, pero nunca mayor del 12%. Por el contrario, la pendiente máxima transversal debe ser siempre menor del 2%. Y la altura mínima libre de obstáculos es de 2,1m. 3.8.- PLANOS C1. CARTOGRAFÍA, TOPOGRAFÍA Y TRAZADO - Planta general - Perfiles de viales y plazas (longitudes transversales) C2. PAVIMENTO Y VIALES - Planta de localización - Detalles - Secciones-tipo - Estereotomía del pavimento 6

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas C3. ABASTECIMIENTO Y RIEGO - Planta - Perfil - Detalles C4. SANEAMIENTO Y DRENAJE C5. GAS - Planta - Detalles C6. P.C.I. (Protección Contra Incendios) - Planta - Sala de bombas - Depósito - Hidrantes C7. REDES DE ALTA Y BAJA TENSIÓN - Planta - C.T. (Centro de Transformación) - Esquemas unifilares - Detalles C8. ALUMBRADO - Planta - Esquema unifilares - Detalles C9. TELECOMUNICACIONES - Planta - Detalles - Mapa WiFi C10. MOBILIARIO Y JARDINERÍA - Planta - Detalles

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4.- OBRAS DE FÁBRICA Y ESTRUCTURAS

“EHE-08” de Instrucción de Hormigón Estructural “Hormigón armado” de Pedro Jiménez Montoya [Ed. Gustavo Gili]

4.1.- HISTORIA Seguramente la primera estructura construida sería un puente y posteriormente una casa. Fue con la construcción de éstas cuando se empezó a utilizar el adobe como material bicompuesto. Por su parte, griegos y egipcios utilizaban dinteles, consiguiendo así salas hipóstilas. Tras esto llegó la utilización de la falsa bóveda, en la búsqueda del espacio. Sin embargo, el gran salto en la construcción lo supuso el arco de medio punto, inventado por los etruscos pero desarrollado por los romanos. De ahí se paso al uso de las bóvedas, sistemas utilizados en el Partenón de Atenas (447 a.C.) y en las Termas de Carracalla (212 d.C.). Pasó después el Románico, donde lo importante era conservar lo anteriormente citado, llegando después el Barroco y sus singularidades. En el Gótico se consiguieron mayores alturas pues usaban los llamados arcos apuntados o arcos ojivales. >> ELEMENTOS DE LAS CONTRUCCIONES ROMANAS: - Muro: con arcos para obtener los huecos de las ventanas, descargando así los muros. - Bóveda: circular, de cañón o de arista.

- Material:

a) opus cementicum (piedra + puzolana, s.II a.C.) b) opus silicieum (sillería grande) c) opus ineertum (sillería manejable) d) ladrillo e) opus reticulatum (suelos) >> EJEMPLOS SINGULARES: - Puente de Alcántara (40 m de altura y arcos de 30 + 2x22 m) - Acueducto de Segovia (27 m de altura y arcos de 4,5 m) - Coliseo de Roma (anfiteatro para 70.000 personas) - Circo Máximo (200.000 personas)

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4.2.- PUENTES Se componen de los siguientes elementos: - ESTRIBOS  Punto donde se apoya el puente o el extremo de los arcos. - PILAS  Elementos verticales situados entre 2 vanos. - BÓVEDAS  Suelen utilizarse en el lugar de los arcos, usándose las de medio punto, escarzanas y las ojivales. - ESBELTEZ  Relación entre el vano y el canto, expresada en fracción. - TÍMPANOS  Muro entre la bóveda y la imposta. - IMPOSTA  Muros laterales de la imposta. A la hora del diseño, se deben tener en cuenta algunas orientaciones, las cuales deben reflejarse en el Anejo de Cálculos. En él deben describirse los elementos, mostrarse la geotecnia del terreno, realizarse las hipótesis de cálculo, describir el programa utilizado para el cálculo... etc. Debemos pensar par el hormigón armado que necesitaremos una armadura mínimamente geométrica (pensada para proteger de la fisuración) y de otra estructura mínima mecánica (en porcentaje de la sección).. También hay que considerar que el acero tiene unos diámetros determinados, así como asegurar de hacer mayoraciones de cargas para cumplir el coeficiente de seguridad. 4.3.- ELEMENTOS ESTRUCTURALES - ZAPATAS b = L/20 h > L/12 > 35 cm zapata aislada  zapata de borde 

- PILOTES de aguante por punta  clavado

a gran profundidad sobre un terreno de gran resistencia. de aguante por fuste  el rozamiento del terreno con ellos proporciona suficiente resistencia, no sabiendo dónde está el terreno bueno. de aguante por tracción  cuando el terreno asienta. Solución tomada ante malos terrenos (limos, arcillas,…) 2

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas La distancia mínima de solape entre el encepado y los pilotes es de 10 cm, mientras que para los muros pantalla es de 20 a 30 cm, que deben ser picados al haber estado en contacto con los lodos bentoníticos. Asimismo, es aconsejable dejar dos agujeros para comprobar la estructura interna del hormigón por ultrasonido. - MUROS de sótano  el espesor no será menor de 25 ó 30 cm e = 1/15 · h de contención o sostenimiento  pueden tener mechinales para evacuar el agua. Pueden

aumentarse las dimensiones de la puntera (para reducir el vuelco) y del talón (contra el deslizamiento). de gravedad  realizado con hormigón en masa no armado, soporta las cargas por su propio peso.

- VIGAS Las armaduras cuadrangulares situadas en el interior de las vigas se llaman cercos. Para vigas de más de 40 cm se deberán usar varias y en caso de vigas en voladizo hay que tener en cuenta que h = L/10 siendo L la longitud de anclaje mínima.

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Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas - LOSAS Usadas generalmente en aparcamientos subterráneos, están compuestas de casetones huecos que aligeran el peso de la estructura. Su canto atiende a la fórmula: Canto = L/20 – L/25 Sus apoyos los tiene en las 4 esquinas, debiendo vencer el cortante y el punzamiento. - ESCALERAS Deben cumplir la fórmula huella = 2 · contrahuella = 64 cm por lo que generalmente las medidas suelen ser de 27 a 30 cm para la primera y de 16 a 19 para la segunda. Deben tener un canto mínimo de 18 cm, siendo h > L/20 La ménsula corta es un saliente que sirve para que se apoye en la viga.

4.4.- EL HORMIGÓN Este material es un conglomerante hidráulico que se identifica por su “matrícula” o nomenclatura, al exponer las características así: T-R/C/TM/A -Tipo (T)  hormigón de limpieza (HL), hormigón armado (HA), hormigón en masa (HM), hormigón pretensado (HP) y hormigón no estructural (HNE) - Resistencia (R)  mínimo de 20 N/mm2 y máximo de 50 N/mm2. - Consistencia (C)  si es plástica, blanda… etc. - Tamaño Máximo (TM)  Indica el valor máximo del árido empleado en mm. - Ambiente (A)  apertura de fisura máxima, recubrimiento hasta el armado,… - Durabilidad  depende de la relación agua/cemento (mayor valor, menos durabilidad)), del contenido en cemento, del recubrimiento y de la fisuración. - Ambientes  I (no agresivo); IIa (humedad alta) y IIb (humedad media); IIIa (presencia aérea de cloruros marinos a menos de 5 km de la costa), IIIb (presencia sumergida de cloruros marinos a menos de 5 km de la costa) y IIIc (presencia intermareal de cloruros marinos a menos de 5 km de la costa); y IV (presencia de cloruros no marinos). - Agresividad Química (Q) - Heladas  designado con F si lleva sales fundentes o con H si no las lleva. - Erosión (E)  En función del ambiente se requiere una resistencia u otra: Hormigón en masa Hormigón armado Hormigón pretensado 20 25 25 I 20 25 25 IIa 20 30 30 IIb 20 30 30 IIIa 20 30 35 IIIb 20 35 35 IIIc 20 30 35 IV 4

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas A mayor cantidad de agua, más poroso será el hormigón (cuidado con la relación agua/cemento). El recubrimiento suele ser de 3,5 cm o mayor y aumenta la vida útil (doblar dicho valor multiplica por 10 la vida útil). Los separadores usados para ello se colocan cada 50 barras horizontales y cada 100 barras verticales.

a) PUESTA EN OBRA Desde que sale de la planta de extracción y hasta que se coloca en obra, no debe transcurrir un tiempo mayor de 1 hora y media. En tiempos calurosos se recomienda menos de 1 hora. Si no se puede cumplir esto al hormigón se le pueden agregar aditivos, como el retardador de fraguado. No conviene tampoco usar más del 80% de la cuba del camión-hormigonera. b) ENTREGA Y RECEPCIÓN Al llegar a la obra el hormigón debe comprobarse con el albarán adjuntado, que es el documento donde se expone: la planta suministradora, el número de serie, la fecha de entrega, la hora de salida de la planta, el peticionario, las características del hormigón, el tipo y la clase de cemento, la consistencia, los aditivos (tipos y dosificación)… c) VERTIDO, COLOCACIÓN Y CURADO No se debe lanzar o verter el hormigón a más de 2 m de altura. No deben colocarse capas de mayor espesor que el vibrador ni tampoco una vez que ha comenzado el fraguado. A tener en cuenta también las temperaturas, pues se debe realizar entre los 5 y los 40 ºC, aunque existen anticongelantes (que no garantizan que funcionen a menos de 5 ºC). d) COMPACTACIÓN La vibración debe ser homogénea y ha de coser la última capa con las capas anteriores. Se ha de tener especial cuidado en los vértices, bordes y aristas al vibrar y también con el encofrado. El curado, que permite que el hormigón no fisure al evaporarse el agua superficial, también es una fase importante. Se pueden añadir aditivos y hay un tiempo mínimo de 2 a 20 días, según el tipo de cemento, la humedad, el viento, la relación agua/cemento. e) CONTROL DE CALIDAD Se realizan controles estadísticos con probetas de 15x30 cm con hormigón de la obra guardados allí mismo 1 día y luego llevadas al laboratorio, donde se ensaya su resistencia a distintas cargas. Si soporta el 95% de la resistencia de Proyecto es favorable, si pasa el 90% se admite aunque con penalización y si no llega se abre un estudio para saber si merece demoler, afianzar más, o reducir las cargas. La armadura también tiene una nomenclatura propia, definida por B-R-C, siendo R la resistencia máxima alcanzada a tracción y C el tipo de acero, que puede ser soldable (S), soldable y con ductilidad (S-B) o una malla electro-soldada (T). Entre 6 y 40 mm son los tamaños regulares de las barras de acero. Su almacenaje debe realizarse en un sitio adecuado: en una losa de hormigón y levantada del suelo con tacos. En el caso de oxidarse, debe cepillarse, teniendo en cuenta de que si pierde el 10% de su peso inicial ya no sirve. Tampoco se puede doblar, y desdoblar después, la armadura. Las patillas y ganchos van a tener una movilidad máxima de 4 veces el diámetro de la barra. Para cercos, esa distancia es de 30 cm como máximo. Importa también la distancia entre armaduras: hay una mínima de 5 cm, para poder hormigonar y homogeneizar la mezcla; siendo de 10 cm para cercos. En sitios extraordinarios se puede rebajar hasta los 2,5 cm. f) ELEMENTOS PRETENSADO Y POSTESADOS Los pretensados vienen de fábrica con la resistencia pedida, pero los postesados no. Suelen utilizarse ambos elementos en vigas prefabricadas, losas y en puentes. 5

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas El proceso de fabricación es diferente: mientras que para el hormigón pretensado primero se pretensa la armadura y luego se hormigona en unos moldes; en el caso del hormigón postesado se dejan unas vainas dentro del hormigón, por las que trascurrirá la armadura (mejor corrugada) tensada, rellenándose con lechada el hueco entre interno.

g) ENCOFRADOS Y CIMBRAS El encofrado da forma y la cimbra soporta a éste y al hormigón. Deben resistir el peso del hormigón, las fuerzas dinámicas en el vertido y el hormigonado y las fuerzas hidrostáticas; además de mantener la forma, resistir las inclemencias del tiempo y ser estancos para no perder lechada durante el endurecimiento. Suelen ser de madera o acero, y deben humedecerse previamente para que no reste humedad al hormigón al verterlo dentro. Se pueden añadir desencofrantes al hormigón para desmoldarlo perfectamente. El descimbrado se debe comenzar por los elementos más flexibles (voladizos, vanos centrales,…) para que lo recién hormigonado comience a soportar las cargas tal y como fue diseñado y para que no se produzca una deformación brusca y repentina. El desencofrado, por el contrario, es mucho más rápido. >> TIEMPOS NECESARIOS PARA DESENCOFRAR Y DESCIMBRAR: 24 ºC 16 ºC 8 ºC 2 ºC DESENCOFRADO Parámetros verticales 9 horas 12 horas 18 horas 24 horas Losas………………. 2 días 3 días 5 días 8 días Vigas………………. 7 días 9 días 13 días 20 días DESCIMBRADO Losas………………. 7 días 9 días 13 días 20 días Vigas………………. 10 días 13 días 18 días 28 días 4.5.- ANEJO DE GEOTECNIA Significa un reconocimiento del terreno, por lo que es importante que vaya visado por un órgano competente, a la hora de asumir responsabilidades por cualquier fallo o error. Exige una planificación previa, que se realiza gracias a la obtención de datos de los mapas geológicos 1:50.000 (MAGMA), de fotos aéreas (fotogeología) o de visitas a campo. Las fases que se siguen para elaborarlo son: - Inspección visual. - Realización del reconocimiento (planta y perfil geológico). - Campaña específica (ensayos necesarios para obtener las tensiones admisibles). - Realización del Informe Geotécnico  Anejo Geotécnico. El reconocimiento de suelos se puede realizar con catas, penetrómetros o sondeos; mientras que las rocas se reconocen con estudios geomecánicos o sondeos. a) Las campañas más usadas son las catas, agujeros en el terreno de 1 o 2 m2 realizados con retroexcavadora y que permite conocer la estabilidad y permeabilidad del terreno. Pueden tener una profundidad máxima de 4 m y se obtienen datos que van organizados en fichas o fotografías que muestran su posición, la excavación y el material, así como un perfil y una descripción 6

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas (profundidad, presencia o no del nivel freático, composición,…). Éste puede ser complementado con los ensayos de laboratorio. Se obtienen así muestras de 5 a 30 kg, según se dirija a cimentaciones o a ensayos Próctor. Se suele realizar para suelos o rocas blandas, obteniendo rendimientos de 5 a 10 catas al día.

b) El penetrómetro consiste en introducir una barra metálica de peso y medidas normalizadas en el terreno. A partir del número de golpes necesarios para clavar dicha barra maciza cada 20 cm se obtiene una gráfica, a no ser que a los 100 o 150 golpes no hayamos avanzado más, considerando haber llegado al rechazo. Es importante realizar catas cerca del lugar de ensayo del penetrómetro, para descartar el haber clavado justo donde había una piedra aislada debajo. Resistencia, cohesión y ángulo de rozamiento son los datos obtenidos con este método, registrándose el perfil y una foto de la ubicación en la ficha correspondientes. c) Con los sondeos obtenemos mayor información, al clavar una tubería al terreno mientras ésta gira a profundidades mayores (de 10 a 20 m y hasta varios km). Se extrae después el terreno excavado, inalterado, y se ordena en cajas (cada 3 m), que son fotografiadas, numeradas y llevadas al laboratorio, donde serán ensayadas. Naturaleza, características y espesor de cada capa, posición del nivel freático, los accidentes geológicos, las características físicas… son parámetros obtenidos con este tipo de procedimiento. Se consigue avanzar unos 15 m al día, siendo necesario verter agua para refrigerar la máquina.

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Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas Las catas son llevadas al laboratorio para realizar ensayos como el de composición química, de identificación (granulometría, límites de Atterberg y Equivalente de Arena), Próctor y CBR. Los sondeos permiten ensayos in situ, tales como el SPT (Stardard Penetration Test), presiómetros, permeabilidad,… y en el laboratorio, con muestras inalteradas: de composición química, de identificación (granulometría, límites de Atterberg, EA), humedad, hinchamiento o colapso, de resistencia a compresión simple (SCS), de deformación a compresión simple con medida de deformaciones y de asentamiento (edómetro). Para el caso de rocas, se emplea el testigo parafinado, que incluye el de resistencia a compresión simple (RCS), el de deformación a compresión simple con medida de deformaciones y el puntual de resistencias. Con todo esto queremos averiguar: las tensiones admisibles del terreno, el empuje en nuestras estructuras, la cohesión del suelo a corto y largo plazo, el ángulo de rozamiento interno y el peso específico.

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Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas 5.- COMUNICACIONES

5.1.- HISTORIA

La primera calzada construida en España se la debemos a los cartagineses, con la que pudieron trasladar los elefantes necesarios para conquistar Roma. Su nombre era “Hercúlea”. Fuera de Europa, las primeras carreteras se dieron en Egipto y Mesopotamia; mientras que los griegos también las construyeron (más para el comercio y no tanto para la conquista, como los romanos). Las calzadas romanas estaban pensadas para transportar grandes cargas (metales, grandes piezas arquitectónicas, miliarios) y con rapidez. En torno a 2 toneladas por carro (5 kg/m2), equivalente a un transporte especial actualmente. También había servicio de Correos, que realizaba 300km en 16 horas, y de Diligencia; que no volverían a aparecer hasta el s. XIX (transporte organizado de personas). Los ingenieros romanos tenían que diseñar las calzadas con un ancho suficiente para los carros, con una buena superficie de rodadura, con unos radios mínimos óptimos para los carros y con pendientes máximas de 6 al 8%. Las uñas de los caballos y el agarre de los carros exigían una superficie de losas y una base de mezcla de arenas (actual zahorra), aunque en las ciudades se tenían losas de piedra al contar con otras condiciones de paso. Además, eran tremendamente precisas al utilizar una cartografía más que realista. El mejor ejemplo es que en 50 km tan sólo hay una pendiente del 0,2%. Solían realizar caladas con pendientes 1:1 para conservar las alineaciones. Usaban materiales sueltos (rocas, gravas, arenas) mezclados en proporción sin cementos ni conglomerantes. Tenían una capa de cimiento construida por las rocas de mayor tamaño, siendo el espesor de ésta dependiente inversamente de la capacidad de la explanada. Encima tenían una capa de transición y arriba la capa de rodadura compuesta por materiales duros (cantos rodados, rocas ígneas, calizas); elevando la calzada en casos de drenajes insuficientes. Tras la época romana, los visigodos no le dieron importancia alguna al mantenimiento de los caminos, que necesitaban u estado para su acometida. Los árabes tampoco se preocuparon. Ya en el siglo XVIII se empezaron a construir los llamados “caminos carretiles”, dándose cuenta ya el Estado de su importancia para el desarrollo. Se empleó el Método de Ponts et Chaussés: planificación, financiación y mantenimiento a cargo del Estado. En 1747 se creó la primera escuela de ingenieros en Francia, que ayudó a la investigación. De hecho, McAdam diseñó un tipo de firme que lleva hoy su nombre y que consiste en 15 cm de material granular de piedras calizas. En España, Fernando VII comenzó la construcción sistemática de carreteras, siendo la primera de ellas la que unía Reinosa con Santander, que preveían el cruce de 2 vehículos. Construida entre 1749 y 1753 por los ingenieros militares Rodolphe, Stälinger y Urerich, pretendía unir el Canal de Castilla con Santander. En el s. XIX comenzó un planeamiento de carreteras mucho más evolucionado.

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Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas 5.2.- PROYECTO DE COMUNICACIONES

Cualquier Proyecto de Comunicaciones sigue una serie de fases que comienzan con el Proyecto de Planeamiento (PEIT) y que le siguen el estudio previo, el estudio informativo, el anteproyecto y el Proyecto de Trazado, para dar lugar posteriormente al Proyecto de Construcción. Aunque las comunicaciones incluyen carreteras, ferrocarriles, navegación, aeropuertos,… en este tema sólo se hablará de las carreteras. 5.3.- PROYECTO DE CARRETERAS

Tiene un Pliego completamente definido que marca las fases y cómo acometer cada una de ellas. Todo está supervisado y puede ser modificado convenientemente por este órgano superior. El Proyecto de Carreteras se compone de las partes típicas de cualquier Proyecto: - MEMORIA Y ANEJOS A LA MEMORIA, que indicará los datos previos y los métodos de cálculo y ensayos efectuados, contiene Anejos como los siguientes: - Antecedentes administrativos y planeamiento general . - Cartografía y topografía : suelen realizarse “vuelos topográficos” apoyados en vértices geodésicos y una medición precisa basada en la red de clavos del Instituto Geográfico Nacional. - Geología y procedencia de los materiales : además de consultar los mapas geológicos necesarios, se realizan sondeos. - Efectos sísmicos. - Climatología e hidrología: Se tienen los datos de partida otorgados de Fomento y de la AEMET, queriendo obtener las variables climáticas (temperatura, precipitación, viento y heladas) y, con ellas, el número de días aprovechables. Se obtiene así la clasificación de los índices climáticos (pluviosidad de Lang, aridez, diagrama ombrotérmico y diagrama termo-pluviométrico) que determinan el qué clima se proyecta la carretera. Con los mismos datos de partida se deben estudiar las precipitaciones máximas mediante un método estadístico o un mapa de precipitaciones máximas, la cuenca y sus caudales… e incluso los ríos con otros estudios ya realizados, si nos afectan. - Planeamiento y tráfico : requiere una recopilación de estudios similares anteriores para conocer los datos de partida, aunque se pueden conocer por otros medios si son insuficientes o viejos. A través de los datos de la red de estaciones de aforos se debe calcular el IMD (intensidad media diaria de vehículos pesados) y prever los niveles de servicio para el futuro así como las intersecciones y los cruces. - Estudio geotécnico del corredor : basándose en la campaña de campo, ensayos e informes, se debe obtener el diseño, el cálculo y el mantenimiento de todos los terraplenes. - Trazado geométrico: depende de la orografía y del drenaje y pretende indicar los radios mínimo y máximo, las clotoides, las pendientes y rampas, los parámetros de los acuerdos verticales, la visibilidad, el gálibo, las secciones tipo, los sobreanchos y peraltes en curvas y los enlaces e intersecciones. - Movimiento de tierras: se debe estudiar la clasificación de las excavaciones, las compensaciones de tierras y los préstamos y vertederos. - Firmes y pavimentos: en función de la IMD calculada y del Estudio Geotécnico, se tienen en cuenta los factores técnicos y económicos para concretar el tipo de firme y pavimento. 2

Introducción a las obras de fábrica e infraestructuras 2º I. T. Obras Públicas - Drenaje: dado por la norma 5.2 de la Instrucción de Carreteras, se debe acotar el drenaje superficial longitudinal y transversal y el drenaje subterráneo a colocar. - Estudio geotécnico para la cimentación de estructuras y para los túneles : nos dará la capacidad portante del terreno, pudiendo determinar qué procedimiento utilizar. - Estructuras y túneles: se indica la solución alternativa, los cálculos, la hipótesis de cálculo, la prueba de carga, el estado de las cimentaciones y de las fases de construcción,… concretando las secciones tipo, las fases de excavación, sostenimiento y revestimiento, la estanqueidad y drenaje, la auscultación (deformaciones) y las instalaciones (iluminación, ventilación, suministro eléctrico, sistemas de detección y control, CCTV,…). - Soluciones propuestas al tráfico durante la ejecución de las obras : indica los desvíos generales y desvíos especiales para profesionales necesarios. - Señalización, balizamiento y defensas : Las primeras se clasifican en horizontales o verticales; las segundas corresponden a los hitos kilométricos, los captafaros y las bandas sonoras; y las defensas pueden ser New Jersey o biondas. - Ordenación ecológica, estética y paisajística : se concreta en un análisis ambiental, en medidas correctoras y preventivas y en el Plan de Vigilancia Ambiental (PVA). - Obras complementarias: en iluminación, cerramientos, postes SOS, reordenación de accesos y áreas de servicio. - Replanteo. - Coordinación con otros organismos y servicios . - Expropiaciones e indemnizaciones. - Reposición de servicios: requiere un Proyecto por cada servicio afectado. - Plan de obras: organización muy concretada de los equipos, su rendimiento… - Clasificación de Contratista . - Justificación de precios. - Presupuesto de inversión : Presupuesto + Expropiaciones + 1% para enriquecimiento del Patrimonio Artístico. - Fórmula de revisión de precios . - Valoración de ensayos. - Plan de recepción de residuos : tiene la misma estructura que un Proyecto; Memoria y Anejos a la Memoria (añade un inventario de residuos de construcción y demolición, su volumen, medidas tomadas para su adecuada gestión, su reutilización, valorización y eliminación, la valoración económica y la duración de los procedimientos de gestión), Planos (de situación, de detalle, de los carteles a colocar,…), PPTP (con las condiciones generales y económicas y con las condiciones técnicas a cumplir por los materiales y para la gestión de residuos), Presupuesto y Estudio de Seguridad y Salud. - PLANOS - PLIEGO DE PRESCRIPCIONES TÉCNIAS PARTICULARES - PRESUPUESTO - ESTUDIO DE SEGURIDAD Y SALUD - ESTUDIO D EIMPACTO AMBIENTAL

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Temario Obras de fábrica (curso 08-09)

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