FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE PAVIMENTOS TEMA
: Ventajas Ventajas y desventajas desventajas de los Pavimentos Pavimentos Rígidos Rígidos y Flexibles y la Topografía en el diseño de Pavimentos.
DOCENTE
: Ing. Andrés Pinedo Delgado. Delgado.
ALUMNOS AL UMNOS
:
Luis Alberto Mozombite Gonzales. Gonzales. Cecil Cecil ia Mego Góm ez. ez. Mhay Kelly Camacho Guerra.
FECHA DE PRESENTACIÓN: PRESENTACIÓN: 09/09/17.
TARAPOTO-PERÚ 1
CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN 2. OBJETIVOS
………………………………………………………………
……………………………………………………………………
2.1. 2.1.
Objeti vo General
2.2. 2.2.
Objetivos Específicos
3 4
...4
……………………………………………………
.4
………………………………………………
3. MARCO TEÓRICO 3.1. 3.1.
Pavimento Pavimentoss Rígido Rígido s
3.1.1. Ventajas
5
……………………………………………………………
3.1.2. Desventajas 3.2. 3.2.
.7
..8
………………………………………………
8
……………………………………………………………
3.2.2. Desventajas 3.3. 3.3.
………………………………………………………
Pavimento Pavimentoss Flexibles
3.2.1. Ventajas
.5
…………………………………………………
………………………………………………………
Topografía Topog rafía en Carreteras 3.3.1. Introducción
..11
…………………………………………
..11
……………………………………………………
3.3.2. Estudio de las Rutas
12
……………………………………………
3.3. 3.3.3. 3. Elaboración de los croquis cro quis 3.3.5. Métodos de nivelación 3.3.6. Estudio del trazado
12
……………………………………
3.3.4. Reconocimiento topográfico
.13
…………………………………
14
…………………………………………
..16
……………………………………………
3.3.7. Poligonales de estudio 3.3.8. Taquimetría
.9
17
…………………………………………
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………………………………………………………
3.3.9. Trazo preliminar
18
3.3.10.
.24
…………………………………………………
Nivelación
……………………………………………………
3.3. 3.3.11 11..
Fórmulas Fórmul as para los cálculos cálcul os
3.3.12 3.3.12..
Trazado Trazado por terreno terr eno plano pl ano
5. BIBLIOGRAFÍA 6. ANEXOS
.26
…………………………………
3.3. 3.3.13 13.. Trazado Trazado por terrenos mont añosos 4. CONCLUSIONES
..24
………………………………
.26
………………………
28
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……
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CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN 2. OBJETIVOS
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2.1. 2.1.
Objeti vo General
2.2. 2.2.
Objetivos Específicos
3 4
...4
……………………………………………………
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3. MARCO TEÓRICO 3.1. 3.1.
Pavimento Pavimentoss Rígido Rígido s
3.1.1. Ventajas
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3.1.2. Desventajas 3.2. 3.2.
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3.2.2. Desventajas 3.3. 3.3.
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Pavimento Pavimentoss Flexibles
3.2.1. Ventajas
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Topografía Topog rafía en Carreteras 3.3.1. Introducción
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3.3.2. Estudio de las Rutas
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3.3. 3.3.3. 3. Elaboración de los croquis cro quis 3.3.5. Métodos de nivelación 3.3.6. Estudio del trazado
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3.3.4. Reconocimiento topográfico
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3.3.7. Poligonales de estudio 3.3.8. Taquimetría
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3.3.9. Trazo preliminar
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3.3.10.
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Nivelación
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3.3. 3.3.11 11..
Fórmulas Fórmul as para los cálculos cálcul os
3.3.12 3.3.12..
Trazado Trazado por terreno terr eno plano pl ano
5. BIBLIOGRAFÍA 6. ANEXOS
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3.3. 3.3.13 13.. Trazado Trazado por terrenos mont añosos 4. CONCLUSIONES
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I.
INTRODUCCIÓN
Los pavimentos son elementos estructurales que intervienen en la l a construcción de la red vial de cada país; Dentro de los mismos podemos encontrar los pavimentos flexibles, los cuales están compuestos por las l as capas de sub-rasante, sub- rasante, sub-base, base y carpeta asfáltica; cada capa una cumple con una función específica. Al llevarse a cabo un proyecto de pavimento flexible, se tiene como punto de partida el proceso de diseño del mismo, el cual se auxilia de dos normativas muy reconocidas dentro de ésta área. La Mezcla Asfáltica puede dar como resultado mezclas muy estables, rígidas, flexibles, duras o frágiles, lo que permite dar solución a gran cantidad de problemas de construcción de pavimentos, y también soluciones de impermeabilizaciones y protección de superficies. Desde que se descubrió la mezcla asfáltica se han producido logros importantes en el ámbito de la construcción, por ejemplo las plantas asfálticas, lugar donde se elaboran las mezclas bituminosas que cubren longitudes de terreno transformadas en carpetas de rodadura. De igual importancia, es el mantenimiento de la red vial pavimentada, realizándose obras como la recuperación y estabilización con emulsión asfáltica y haciéndose mención de los diferentes tipos de fallas que afectan a este tipo de pavimentos. Por otro lado, se encuentran los pavimentos rígidos, los cuales pueden estructurarse por la capa de sub-rasante, base y losa de hormigón. Para el pavimento rígido, se trabajaron las mismas tres etapas mencionadas para el pavimento flexible. Inicialmente se tiene la etapa de diseño, que incluye el método AASHTO, procediendo a su ejecución, donde se mencionan todos los aspectos que intervienen en el proceso de construcción. En la actualidad, por uno u otro motivo los caminos (principalmente los más transitados), se ven deteriorados por muchos factores, como la accidentada topografía del terreno y el desgaste propio producido por la circulación vehicular.
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II.
OBJETIVOS
2.1.
Objeti vo General
2.2.
Conocer las ventajas y desventajas del Pavimento Rígido y Flexible. Objetivos Específicos
Determinar la importancia de la topografía en el diseño de pavimentos.
Identificar el tipo de pavimento ideal para la construcción de una vía.
realizar comparaciones entre los dos tipos de pavimentos estudiados.
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III. MARCO TEÓRICO 3.1. PAVIMENTO RÍGIDO 3.1.1. Ventajas
Costo inicial (construcción), para uso en carreteras de tráfico medio y pesado, es normalmente igual o menor al de los flexibles.
Costo
final (al considerar la vida útil) es normalmente menor a la de los
pavimentos flexibles.
Mayor vida útil (mínima de 30 años)
La calidad de la superficie se mantiene por muchos años, y básicamente se conserva la estructura del pavimento.
Resiste ataques químicos (Aceites, grasas, combustibles)
Mayores resistencias mecánica y a la abrasión; la resistencia mecánica de los materiales aumenta con la edad.
Como función de la textura superficial, mayor resistencia al deslizamiento.
Mejores características de drenaje superficial: es prácticamente impermeable, el agua escurre más fácil, y las estructuras de drenaje son más simples.
Mantiene casi íntegra la capa de rodamiento, no es tan sensible a la intemperie.
Mejor distribución de presiones a los suelos de apoyo. Soporta fácilmente sobrecargas imprevistas y tráfico intenso.
Costo operativo de la vía. Los pavimentos de concreto al tener una superficie plana alargan la vida de los vehículos, minimizando su mantenimiento. Además, el costo de consumo de combustibles y lubricantes se reduce generando mayor beneficio al usuario.
Costo social por mantenimiento. En el caso del concreto el mantenimiento es mínimo y menos frecuente, lo cual es favorable dado que disminuye los costos asociados a los tiempos de viaje de los usuarios ocasionados por reparaciones continuas como es el caso de la opción en asfalto.
Durabilidad.
Las superficies de concreto poseen mayor duración. Se ha demostrado que las vías de concreto exceden su periodo de diseño. Por otro lado, el concreto incrementa su resistencia con el tiempo generando una ventaja adicional. 5
Resistencia.
El concreto resiste mejor los derrames de gasolina y diésel, así como los efectos de la intemperie. Además, la carpeta de concreto transmite bajas presiones a la subrasante o suelo de cimentación.
Amigable con el medio ambiente. Los insumos del concreto no son volátiles, por lo que es más amigable con el entorno y reduce la emisión de dióxido de carbono. En zonas calurosas se mantiene fresco, reduciendo el calor urbano.
Indeformabilidad
En las zonas de frenado y arranque de vehículos pesados el concreto no pierde su forma. Además, permite lograr una superficie de rodadura con alto grado de planicidad y por su rigidez esta superficie permanece plana durante toda su vida útil, evitando las deformaciones que disminuyen el área de contacto entre llanta y pavimento. Textura
La superficie del pavimento de concreto se puede hacer tan segura como se quiera, gracias a las diversas técnicas para darle textura. Drenaje
Al no deformarse, manteniéndose planas las superficies de concreto, proporcionan un buen drenaje superficial para el agua de lluvia. Seguridad
Por su textura, los pavimentos de concreto presentan mejor agarre. El fenómeno del hidroplano de vehículos se reduce.
Economía en capa base El concreto al ser un material más rígido reduce sustancialmente el espesor de la capas granulares, reduciendo además, los volúmenes de materiales pétreos. Esta cualidad también reduce los volúmenes de excavación, reduciendo costos e impactos al medio ambiente.
Visibilidad
La superficie del concreto es tres veces más reflejante que la del asfalto. Por ello, los pavimentos de concreto ahorran hasta un 30% de energía. Se brinda mayor seguridad durante la noche, debido a que las luces de los vehículos tienen más capacidad de reflejo en el concreto.
6
Reparaciones
El concreto se repara fácilmente, bajo cualquier condición climática, se pueden agregar una gran variedad de aditivos a la mezcla permitiendo efectuar todo tipo de trabajos con gran rapidez y eficiencia. Aeropuertos
El pavimento de concreto tiene mejor capacidad de carga, tiene resistencia de reserva para sobrecargas no previstas y a la deformación, este tipo de pavimento permite una excelente visibilidad para aterrizajes y cuenta con textura
superficial
permanente
para
prevenir
hidroplano.
No existe reemplazo a los pavimentos de concreto para aeropuertos, ya que estos no requieren recapamientos periódicos ni cerrar aeropuertos para reparaciones, su construcción es rápida y económica y cuentan con una larga vida útil. Tecnología
Existen equipos de pavimentación con concreto muy diversos con alto rendimiento para carreteras, llegando incluso a realizar distancias de un kilómetro por calzada. Estabilidad
Es indicado en intersecciones, playas de estacionamiento y áreas en que los vehículos realizan frenadas, aceleraciones y giros. 3.1.2. Desventajas
-El costo inicial es mucho más elevado que el del pavimento flexible. -El diseño requiere de mucho cuidado. Deterioros frecuentes en los Pavimentos Rígidos:
-Escalonamiento: Debido a la erosión de la base por flujo de agua en la proximidad de las juntas o grietas. También puede ocasionarlo un asentamiento diferencial en la capa subrasante. -Agrietamiento de esquina: Se origina por la erosión de la base, lo que ocasiona una falta apoyo de la losa, así como por sobrecargas en las esquinas o una deficiente transmisión de carga entre juntas. -Agrietamiento transversal y longitudinal: En el sentido transversal es debido a una longitud excesiva en la losa y en la longitudinal un ancho excesivo; además 7
de que carezca de una junta longitudinal. También es debido en ambos casos a un diseño deficiente (menor espesor del requerido) Otro aspecto a considerar es la recuperación de la rugosidad; obtener la rugosidad inicial de la losa de concreto después de un periodo de puesta en servicio se torna más difícil y costoso, por lo que implica el rayado de las losas con discos de diamante. -Gradiente Térmico -Vulnerabilidad a pérdidas de soporte. -Poca adaptabilidad. -Juntas trasversales. -Técnicas de mantenimiento y rehabilitación poco efectivas. -Difícil de reciclar. -Degradación rápida de la fricción superficial. -Modelos de gestión limitados. -Mala regulación de cargas en muchas ocasiones. -Regulaciones ambientales. 3.2. PAVIMENTO FLEXIBLE 3.2.1. Ventajas
Mayor drenabilidad : Las mezclas asfálticas de granulometría abierta
proporcionan una drenabilidad mayor al permitir el desalojo del agua transversalmente sobre la macro textura superficial que presentan, reduciendo el hidroplano y la proyección de agua. Aunque si bien las mezclas asfálticas de graduación abierta son muy recomendables en camino abierto y con condiciones de lluvia frecuente.
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Aumenta la vida útil.
Disminuye la presión sobre la sub-rasante.
Facilita el reciclaje.
Poca reflectividad de la luz y el calor.
Usos múltiples en cualquier época del año.
Adaptable a formas curvilíneas.
3.2.2. Desventajas
Agrietami entos: Resultado de una
superficie de rodadura fatigada, que en muchas ocasiones puede deberse a deformaciones permanentes en las capas inferiores de la estructura del pavimento, que reducen su capacidad portante, llevando a la superficie de rodadura a fatigarse prematuramente. Así como también al uso de ligante asfáltico muy duro.
Deformaciones
permanentes:
Se
presentan las llamadas “roderas” que
dificultan la transitabilidad y permiten la acumulación de agua, que al igual que en el punto anterior, puede deberse a las capas inferiores (mala compactación de la base) o únicamente a la carpeta asfáltica 9
(asfalto en exceso o uso de asfaltos blandos en zonas de temperatura alta).
Desprendimiento
de
varios
como
factores
agregados:
la
mala
adherencia entre pétreo y el asfalto, un ligante asfáltico inadecuado, agregado con polvo adherido o presencia de lluvia durante el tendido de la mezcla asfáltica;
que
posteriormente
se
reflejan como baches.
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3.3. TOPOGRAFÍA EN CARRETERAS 3.3.1. INTRODUCCIÓN
En el estudio, elaboración y ejecución de cualquier proyecto de Ingeniería de obras que tengan como asiento la superficie de la tierra, es necesario el uso de la Topografía. En la elaboración del área destinada para la obra. Las características del terreno son la guía del Arquitecto, para la mejor distribución y ubicación de la obra, en sus aspectos funcionales y ornamentales; y del Ingeniero para conseguir la mayor rigidez, estabilidad y seguridad de ésta. Se refiere al levantamiento topográfico de la zona. En la Geometrización del proyecto, donde se vinculan en forma analítica, los diferentes ejes de simetría de la obra, entre sí mismo y con elementos fijos del terreno, (puntos permanentes) con fines de su posterior replanteo. En el replanteo, mediante el cual se ubican en el terreno las diferentes partes de la obra, en las posiciones relativas señaladas en el proyecto. Existen partes de las etapas de construcción de una carretera que sé logran con el auxilio de la Topografía, de los cuales en este informe se hablará sobre dos, son: El estudio de las rutas y el estudio del trazado, consideramos las más importantes y donde interviene con mucha fuerza la topografía. El Estudio de las rutas es el proceso preliminar de acopio de datos y reconocimiento de campo, hecho con la finalidad de seleccionar la faja de estudio que reúna las condiciones óptimas para el desenvolvimiento del trazado. En esta etapa se obtiene información, se elaboran croquis, se efectúan los reconocimientos preliminares y se evalúan las rutas. El Estudio del trazado consiste en reconocer minuciosamente en el campo cada una de las rutas seleccionadas. Así se obtiene información adicional sobre los tributos que ofrecen cada una de estas rutas y se localizan en ellas la línea a las líneas correspondientes a posibles trazados en la carretera.
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3.3.2. ESTUDIO DE LAS RUTAS 3.3.3. ELABORACIÓN DE LOS CROQUIS
El estudio de las rutas se realiza, generalmente sobre un mapa de la región, los cuales son una representación del terreno, obtenida por proyección sobre un plano, de una parte de la superficie esférica de la Tierra. El relieve del terreno aparece representado en los mapas por medio de las curvas de nivel, curvas que enlazan puntos del terreno situados a la misma cota. Los principales mapas que se utilizan en la elaboración del croquis de una vía son editados en escalas 1:25000 y 1:100000. Con los datos obtenidos de los mapas, el Ingeniero logra formarse una buena idea de la región. Sobre ellos puede señalar los desniveles, los cursos de agua, las filas montañosas, los cruces con otras vías, etc. También puede marcar en ellos, de las informaciones recogidas a través del material de consulta que se ha reunido previamente, los datos de población, zona de producción, intensidad de lluvias, tipos de terrenos y formaciones geológicas, etc. Además, deben indicarse con especial cuidado los controles primarios que guían el alineamiento general de la vía y por los cuales ésta debe incuestionablemente pasar; y los controles secundarios tales como caseríos, carreteras existentes, sitios de puentes, zonas de terreno firme, cruce con otras vías, minas, bosques, etc. De esta manera orientado el alineamiento general de la carretera y con los datos adquiridos y anotados sobre los mapas, será posible señalar en ellos varias líneas o croquis de la vía que determinarán fajas de terrenos de ancho variable o rutas, sobre los cuales será posible ubicar el trazado de la carretera.
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3.3.4. RECONOCIMIENTO TOPOGRÁFICO.
Antes de iniciar propiamente los estudios topográficos se requiere de un reconocimiento preliminar en el cual, primero se hará una entrevista o reunión con los beneficiarios para recoger datos de gran utilidad en el proyecto como lo relativo a afectaciones, características de ríos, nombre de lugares intermedios, localización de zonas bajas o inundables, niveles de agua en crecientes y si es posible alguna de esas personas auxiliará como guía en el reconocimiento técnico del camino. Una vez hecho esto se procederá a hacer un reconocimiento directo del camino para determinar en general características: - Geológicas - Hidrológicas - Topográficas y complementarias Así sé vera el tipo de suelo en el que se construirá el camino, su composición y características generales, ubicación de bancos para revestimientos y agregados para las obras de drenaje, cruces apropiados para el camino sobre ríos o arroyos, existencia de escurrimientos superficiales o subterráneos que afloren a la superficie y que afecten el camino, tipo de vegetación y densidad, así como pendientes aproximadas y ruta a seguir en el terreno. Este reconocimiento requiere del tiempo que sea necesario para conocer las características del terreno donde se construirá el camino, y para llevarlo a cabo se utilizan instrumentos sencillos de medición como brújulas para determinar rumbos, clisímetro para determinar pendientes, odómetro de vehículos y otros instrumentos sencillos. A través del reconocimiento se determinan puertos topográficos que son puntos obligados de acuerdo a la topografía y puertos determinados por lugares obligados de paso, ya sea por beneficio social, político o de producción de bienes y servicios. Con todos los datos recabados, resaltando los más importantes, se establecerá una ruta tentativa para el proyecto. Existen procedimientos modernos para el reconocimiento como el fotogramétrico electrónico, pero resulta demasiado costoso, muchas veces para el presupuesto que puede tener un camino, también es importante decir que el tipo de 13
vegetación y clima de algunas regiones no permite usar este procedimiento por lo que se tiene que recurrir al reconocimiento directo que se puede auxiliar por cartas topográficas. 3.3.5. MÉTODOS DE NIVELACIÓN Barómetros Aneroides.
Un método de nivelación bastante rápida aunque muy poco utilizado es aquel que se basa en el uso del barómetro aneroide, el cual da las diferencias de nivel partiendo de las medidas de la presión atmosférica en los puntos de que se trata. La presión atmosférica se ejerce sobre la tapa de una caja cilíndrica cerrada, con un vacío interior, cuyas deformaciones se amplifican y transmiten a una aguja indicadora. Tiene errores pequeños debido a los mecanismos y resortes, a pesar de ser de metales diferentes para compensar variaciones de temperatura. En la nivelación barométrica se utiliza el siguiente procedimiento de campo: Primero, es necesario colocar el altímetro sobre un punto de cota conocida y ajustarlo para que la lectura sea precisamente esta cota. Enseguida se lleva el instrumento a los puntos cuyas cotas se desean conocer y en cada uno de ellos se registra la lectura correspondiente y la hora en que ésta se efectuó. Normalmente, la presión atmosférica varía en forma apreciable durante pequeños períodos del día, en vista de lo cual se usan dos altímetros, uno se coloca en la primera estación (de cota conocida) y se toman lecturas de referencia a intervalos regulares. A medida que avanzan los trabajos, se anota cuidadosamente la hora de cada observación hecha con el otro altímetro, en los demás puntos y de esta manera se corrigen las lecturas de las alturas efectuadas en el mismo. La última observación en el altímetro viajero deberá ser hecha en la estación inicial como un medio de verificación.
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Brújulas.
Para la obtención de rumbos se utiliza la brújula, la cual es útil solamente para levantamientos aproximados. Generalmente son instrumentos de mano. Pueden apoyarse en un bastón o en una vara cualquiera. Cuando se dirige una visual en determinada dirección, la aguja de la brújula (cuando se suelta y queda en reposo) apunta siempre hacia el norte magnético y señala el rumbo magnético en dicha dirección. Respecto a la explicación científica de este hecho algunas teorías sugieren que se debe al hierro que compone el núcleo de la tierra, mientras que otras la atribuyen a corrientes eléctricas en la atmósfera debidas a la rotación terrestre. El hecho es que la aguja señala el meridiano magnético. Los polos magnéticos norte y sur están situados aproximadamente a 1.600 Km y 2.496 Km respectivamente, de los polos geográficos verdaderos. Las líneas de fuerza magnética de la Tierra que alinean la aguja, tiran de uno de los extremos de ésta y lo hacen quedar debajo de la posición horizontal. El ángulo de esta inclinación magnética, varía de 0° en el Ecuador a 90° en los polos magnéticos. Las brújulas fabricadas para trabajar en el hemisferio Norte traen un contrapeso en la punta Sur para contrarrestar la atracción magnética en el sentido vertical. Esto ayuda para identificar los puntos Norte y Sur. El ángulo horizontal comprendido entre el meridiano magnético y el meridiano geográfico verdadero se denomina Declinación Magnética. Clisímetros O Eclímetros.
Este instrumento es un nivel de mano que sirve tanto para la nivelación directa como para medir los ángulos de las pendientes. Consiste en un tubo visor de sección cuadrada y de 127 mm de largo, provisto de un tubo de extensión que lo alarga hasta 178 mm. El tubo de extensión tiene una mira de agujero con retículo horizontal en el extremo del ocular. Para medir un ángulo de inclinación se coloca el nivel de manera que se vea la burbuja en el espejo. Se inclina el tubo para observar la estación próxima y se mueve el tornillo que controla en movimiento lento el nivel de burbuja hasta que se tiene la imagen del nivel de burbuja en el centro de su posición, al lado 15
derecho, y al lado izquierdo el punto visado; de esta manera el nonio se habrá movido por el tornillo de movimiento lento las graduaciones que dan el ángulo de inclinación con aproximación de 10 minutos de arco. De esta manera cuando se está haciendo el estudio de las rutas para la construcción de una carretera, se pueden obtener las pendientes del terreno con la exactitud necesaria en esta etapa. 3.3.6. ESTUDIO DEL TRAZADO
El proceso de estudio del trazado de una carretera implica una búsqueda continua, una evaluación y selección de las posibles líneas que se pueden localizar en cada una de las fajas de terreno que han quedado como merecedoras de un estudio más detallado después de haber practicado los reconocimientos preliminares y la evaluación de las rutas. La finalidad de este estudio es la de establecer en dichas fajas la línea o líneas correspondientes a posibles trazados de la carretera. Para ello es necesario llevar a efecto un minucioso reconocimiento adicional sobre las rutas seleccionadas. Dos enfoques posibles para efectuar los reconocimientos de campo; el aéreo y el terrestre, utilizados por separado o conjuntamente. El método terrestre es aconsejable cuando, después de haber llevado a término los reconocimientos preliminares los posibles alineamientos del trazado han quedado bien definidos; asimismo, cuando el ancho de la faja de derecho de vía es reducido y cuando el uso de la tierra es escaso. El método aéreo, en cambio, es preferible cuando durante dichos reconocimientos no ha sido posible precisar los alineamientos del trazado; cuando el terreno es muy accidentado y cuando el uso de la tierra, es muy intenso. En última instancia, la selección del método a usar para el reconocimiento de campo deberá basarse en un análisis comparativo de los costos que origine cada una de las técnicas posibles y en la disponibilidad de tiempo acorde a las exigencias de cada una de ellas.
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3.3.7. POLIGONALES DE ESTUDIO.
Si todavía son varias las rutas por estudiar o si dentro de ellas hay posibilidades de varios trazados, las poligonales de estudio deberán levantarse con rapidez y la precisión exigida no será mucha, aunque sí la exactitud y veracidad de los datos. De haberse reducido las alternativas a una sola, se podría proceder a estudiar en ella la línea preliminar, la cual si es la poligonal base. A continuación se tratarán las poligonales de estudio para el caso de varias alternativas. La poligonal de estudio para los reconocimientos topográficos es una línea fácil de llevar. Puede levantarse de distintas maneras, según el número de zonas a estudiar, la rapidez y precisión requeridas, las características topográficas del terreno y la extensión del proyecto. La poligonal de estudio debe ser tal que recoja todos los detalles necesarios para que revele claramente cuál es la mejor línea o trazado. Generalmente, los lados de estas poligonales se miden con cinta o por medio de la taquimetría, los rumbos se determinan con brújula, las cotas con barómetro y las pendientes con nivel de mano o clisímetro. 3.3.8. TAQUIMETRIA.
Por medio de la taquimetría se pueden medir indirectamente distancias horizontales y diferencias de nivel. Se emplea este sistema cuando no se requiere gran precisión o cuando las condiciones del terreno hacen difícil y poco preciso el empleo de la cinta. Para poder usar este método se requiere de un teodolito en cuyo retículo podemos leer el hilo superior (s), el hilo medio (m) y el hilo inferior (i). Para hacer un levantamiento empleando este sistema se procede al igual que en los diferentes métodos de levantamiento de un terreno con teodolito y cinta, tan solo que, en lugar de medir distancias, se toman las tres lecturas s, m e i, y el valor de ángulo vertical. 17
3.3.9. TRAZO PRELIMINAR.
Cuando se tienen localizados los puntos obligados se procede a ligar estos mediante un procedimiento que requiere: 1. El trazo de una poligonal de apoyo lo más apegada posible a los puntos establecidos, con orientación astronómica, PIS referenciados y deflexiones marcadas con exactitud ya que será la base del trazo definitivo. 2. La poligonal de apoyo es una poligonal abierta a partir de un vértice o punto de inicio clavando estacas a cada 20 metros, y lugares intermedios hasta llegar al vértice siguiente. Para la ubicación de estos se utiliza el clisímetro o él circulo vertical del tránsito, empleando la pendiente deseada. 3. La pendiente será cuatro unidades debajo de la máxima especificada donde sea posible para que al trabajador en gabinete tenga más posibilidades de proyectar la subrasante, incrementando la pendiente a la máxima si es necesario para economizar volúmenes. 4. Nivelación de la poligonal, generalmente a cada 20 metros, que será útil para definir cotas de curvas de nivel cerradas a cada 2 metros. 5. Obtención de curvas de nivel en una franja de 80 o 100 metros. En cada lado del eje del camino a cada 20 metros o estaciones intermedias importantes. 6. Dibujo de trazo y curvas de nivel con detalles relevantes como cruces, construcciones, fallas geológicas visibles, etc. Como el dibujo del trazo y las curvas de nivel se puede proyectar en planta la línea teórica del camino a pelo de tierra, para proyectarla se utiliza un compás con una abertura calculada según la pendiente con que se quiere proyectar. La separación de curvas de nivel dividida entre la pendiente a proyectar, es la abertura del compás con la cual se ubicaran los puntos de la línea a pelo de tierra utilizando la misma escala del plano.
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Línea Tentativa
LINEA DEFINITIVA.
El proyecto definitivo del trazo se establecerá sobre el dibujo del trazo preliminar, por medio de tangentes unidas entre sí, a través de sus PIS o puntos de intersección que se utilizaran para ligar las tangentes a través de curvas horizontales; cuanto más prolongadas se tracen las tangentes sé obtendrá mejor alineamiento horizontal con la consecuencia que marcarlas prolongadas implica un mayor movimiento de volúmenes, por lo que se intentara ir compensando esta línea del lado izquierdo y derecho donde sea posible y cargar la línea hacia el lado firme donde se presenten secciones transversales fuertes cada vez que en el plano la línea de proyecto cruce la línea preliminar, se marcara este punto L y su cadenamiento , y con transportador se determina el ángulo X de cruce. En el caso de que no se crucen estas líneas, se medirá cada 500 metros o cada 1000 metros, la distancia que separa a una y otra para determinar los puntos de liga con los que iniciara el trazo definitivo en el campo. 19
Cuando se encuentra dibujado en planta el trazo definitivo, podemos antes de trazarlo en el campo dibujar un perfil deducido, de acuerdo con los datos que tenemos de la poligonal de apoyo y las curvas de nivel. El procedimiento para dibujarlo es diferente al que se utiliza con un perfil normal ya que a cada estación ubicada en la línea teórica del camino se le asigna la elevación de la curva de nivel en este punto. Con este perfil tenemos una idea más clara de cómo se compensaran los volúmenes según el trazo propuesto e inclusive tener unas secciones deducidas para suponer un volumen. Una vez dibujado el trazo definitivo se procede a trazar en el campo para corregir algún error o mejorar lo proyectado. El tener trazada la línea en el terreno requiere del uso de referencias en los PI, PC, PT, y PST, para poder ubicarlos nuevamente cuando por alguna circunstancia se pierden los trompos o estacas que indican su localización, ya sea por un retraso o construcción del camino. Para referenciar un punto se emplea ángulos y distancias medidas con exactitud, procurando que las referencias queden fuera del derecho de vía. Se dejaran referenciados los puntos que definen el trazo como PI, PC, PT y PST, que no disten entre sí más de 500 metros. Los ángulos se medirán en cuadrantes, tomando como origen el eje del camino y en los PIS el origen será la tangente del lado de atrás y la numeración de los puntos de referencia se hará en el sentido de las manecillas del reloj de adentro hacia fuera y comenzando adelante y a la derecha del camino, cuando menos se tendrán dos visuales con dos P. R. Cada una, como visuales podrán emplearse árboles notables, aristas de edificios, postes fijos, etc. en caso de no encontrar ninguno de estos se colocaran trompos con tachuela en cada punto y junto una estaca con el número de referencia del punto y su distancia al eje del camino. Una vez que sé ubicado el trazo preliminar en los planos topográficos, y también así decidido el tipo de camino que será necesario construir, es necesario definir algunas de las características importantes de la carretera como lo son, Velocidad de proyecto, Grado máximo de curvatura, Longitudes, Sobreelevación, y muchas otras de gran importancia. Es necesario revisar que en todo momento la pendiente de nuestro trazo definitivo nunca sea mayor que la pendiente máxima permitida . 20
Línea Definit iva
TRAZO DE CURVAS HORIZONTALES.
Como la liga entre una y otra tangente requiere el empleo de curvas horizontales, es necesario estudiar el procedimiento para su realización, estas se calculan y se proyectan según las especificaciones del camino y requerimientos de la topografía.
21
Elementos de Curva Circ ular
22
Se indican los valores máximos de curvatura para cada velocidad de proyecto.
TRAZO DE CURVA HORIZONTAL. Como se ha visto en nuestro trazo definitivo, tenemos que calcular una curva
circular simple, con los datos obtenidos de la tabla de clasificación y tipos de carretera, procederemos al cálculo de la curva.
Para el cálculo de una curva horizontal es necesario el trazo de las tangentes a la curva y determinar el ángulo de deflexión de la tangente ( Δ ), que en este caso es de 20°, es necesario también el valor del grado de curvatura de la curva circu lar (Gc ), que en este caso es propuesto de 10°, el grado de curvatura
de la curva circular se propone cuidando que el punto donde comienza la curva y el punto donde termina la curva no se traslape con ninguna otra curva existente, así también cuidando que no sobrepase el grado máximo de curvatura de acuerdo a la tabla de clasificación y tipos de carretera.
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3.3.10. NIVELACIÓN. Así como se nivelo la línea preliminar, ahora con el trazo definitivo se deberá
realizar una nivelación del perfil, obteniendo las elevaciones de las estaciones a cada 20 metros o aquellas donde se presenten detalles importantes como alturas variables intermedias, cruces de ríos, ubicación de canales, etc. los bancos de nivel se colocaran a cada 500 metros aproximadamente y se revisara lo ejecutado con nivelación diferencial ida y vuelta, doble punto de liga o doble altura del aparato. En el registro de la nivelación se deben anotar las elevaciones de los bancos aproximadas al milímetro y las elevaciones de las estaciones aproximadas al centímetro. 3.3.11. FORMULAS PARA EL CÁLCULO DE LAS DISTANCIAS HORIZONTALES (DH) Y VERTICALES (DV). Cuando El Antejo Est a Hori zontal.
Donde generalmente T = 0 y S = 100
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Cuando El Antejo Esta Inclinado.
Generalmente las constantes T y S han sido determinadas por el fabricante y vienen indicados en el estuche del aparato. En los aparatos modernos T = 0 y S = 100 Cálculo De Cotas.
Para el cálculo de cotas, una vez conocida la DV, hay que tener en cuenta si el ángulo vertical es positivo o negativo. Se conoce la cota A y se quiere determinar la cota B (ver figuras). La altura del aparato (h) se puede determinar dando una "vista atrás" a un punto de cota conocida o midiendo directamente la longitud "a", distancia del eje del anteojo al punto A.
La cota B se calcula de la siguiente manera: Si El Angulo Vertical Es Negativo .
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Si El Angulo Vertical Es Positivo.
3.3.12. TRAZADO POR TERRENO PLANO. Se conceptúan como terrenos planos aquellos cuya pendiente general, en el
sentido de avance de la vía, es considerablemente inferior a la pendiente máxima estipulada para la vía y en donde el trazo de la línea recta puede constituir la solución de enlace entre dos puntos. Al trazar carreteras en terrenos planos, una vez determinados los puntos de control t estacados en el terreno, el trabajo se reduce a enlazarlos con el mejor alineamiento posible. Si bien la línea recta aparenta ser la mejor solución para unir dos puntos en terrenos planos, las exigencias de seguridad y de estética de la carretera desaconsejan seriamente el uso de tangentes demasiado largas y modernamente aún en zonas planas se utilizan los trazados curvilíneos y semicurvilíneos. 3.3.13. TRAZADO POR TERRENO MONTAÑOSO.
En los terrenos montañosos, el unir dos puntos con una línea de pendiente uniforme o de varios tramos de distintas pendientes uniformes es más interesante que el enlace de ellos mediante una línea recta. De esta manera se obtiene un trazado que ofrecerá mayores ventajas a los conductores de vehículos, siempre que no se sobrepasen determinados valores en las pendientes.
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En la figura el enlace de los puntos A y B con una línea recta es imposible, pues, aunque se encuentran en la misma cota del terreno, la línea que los une pasa sobre un profundo barranco. El enlace entre estos puntos deberá hacerse con una línea de pendiente, pues no solo se trata de unir dos puntos sino también de vencer un fuerte desnivel.
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IV. CONCLUSIONES
El impacto ambiental queda a disposición del analista de cada caso, y depende de los escenarios que se tomen en cuenta, las condiciones y variables en el proceso de construcción, mantenimiento y operación de un pavimento. Algo que queda bien claro en la etapa de construcción del pavimento es la cantidad superior de CO2 emitida por la elaboración de cemento Portland, para el caso del pavimento rígido. No se puede decir con exactitud cuál contamina más aunque la variable que rige la mayoría de las investigaciones acerca del tema en cuestión son las emisiones de CO 2 equivalentes. Referente al mantenimiento, en este sentido es muy común recurrir a los pavimentos rígidos para evitar las acciones de mantenimiento a corto plazo, aunque este hecho de ninguna manera justifica que se “abandone” el pavimento
una vez puesto en servicio, ya que también se pueden presentar diversos deterioros que de no ser atendidos de manera pronta y acertada, la estructura del pavimento quedará condenada a una vida útil menor y a una reconstrucción en un tiempo más corto de lo previsto. Como conclusión general se puede decir que la determinación del mejor pavimento no puede ser juzgada a priori, es necesario realizar toda una evaluación de las condiciones y características de la obra, para poder elegir la opción más idónea. Es decir, se debe evaluar desde los costos de construcción, mantenimiento y operación (el generado a los usuarios por consumo de combustible y mantenimiento del vehículo) así como el impacto ambiental generado; el que resulte más económico será el más adecuado, incluyendo el costo social que implica el impacto ambiental. Además de tener en cuenta ventajas que ofrece uno frente al otro en igualdad de circunstancias, así como los problemas que presentan, para poder tomar la decisión técnica más conveniente.
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V.
BIBLIOGRAFÍA
MANUAL DE CARRETERAS - MTC.
DISEÑO DE PAVIMENTOS – UMSS.
TESIS: ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE UN PAVIMENTO RÍGIDO Y UN PAVIMENTO FLEXIBLE PARA LA RUTA S/R: SANTA ELVIRA-EL ARENAL, EN LA COMUNA DE VALDIVIA – BRUNO MILTON BURGOS VASQUÉZ.
TOPOGRAFIA Y TRAZO GEOMETRICO - ING. RAUL W. VALDIVIESO GRADOS.
LINKOGRAFÍA
http://www.asocem.org.pe/noticias-internacionales/ventajascomparativas-entre-pavimentos-de-concreto-y-pavimentos-deasfalto
http://www.duravia.com.pe/ventajas-de-los-pavimentos-deconcreto/
https://prezi.com/nn1vxon_d7io/pavimento-rigido/
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VI.
ANEXOS
ESCALONAMIENTO DE JUNTAS EN PAVIMENTOS RÍGIDOS
AGRIETAMIENTO TRANVERSAL
AGRIETAMIENTO EN ESQUINAS
DESPRENDIMIENTO DE BLOQUES DE CONCRETO 30
