CURSO DE OBRAS VIALES I

PROFESOR:

HERNÁN DOWNEY COLLAO

hdowney@uc.cl

Ingeniería en Construcción

CURSO DE OBRAS VIALES I

1. ANALIZAR LAS DIFERENTES ETAPAS CONSTRUCTIVAS PARA LA EJECUCIÓN DE UNA OBRA VIAL

2. ANALIZAR EL PROCESO DE PRODUCCIÓN Y COLOCACIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Y RÍGIDOS

3. EVALUAR LOS TIPOS DE FALLAS DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Y RÍGIDOS SEÑALANDO SU TÉCNICA DE REPARACIÓN.

4. EVALUAR UNA PROPUESTA TÉCNICA, ECONÓMICA Y FINANCIERA DE UN PROYECTO VIAL

OBJETIVOS PRINCIPALES DEL CURSO

CONCEPTOS BÁSICOS QUE DEFINEN LOS DISTINTOS TIPOS DE CAMINOS

“Son caminos públicos las vías de comunicación terrestres destinadas al libre tránsito, situadas fuera de los límites urbanos de una población y cuyas fajas son bienes nacionales de uso público. Se considerarán también caminos públicos, para los efectos de esta ley, las calles o avenidas que unan caminos públicos, declaradas como tales por decreto supremo…” (El DFL N°850 del 12/09/97, Ley de Caminos, Artículo 24°, Título III).

Cada región cuenta con un decreto supremo que declara camino público a determinadas vías urbanas. 

MANUAL DE CARRETERASMINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS DE CHILEDIRECCIÓN GENERAL DE OBRAS PÚBLICASDIRECCIÓN DE VIALIDAD

VOLUMEN I PLANIFICACIÓN Y DESARROLLO VIAL

TOMO I: Conceptos, criterios y antecedentes de Planificación y Desarrollo vial.

TOMO II: Evaluación de Proyectos Viales Interurbanos

VOLUMEN II PROCEDIMIENTOS DE ESTUDIO

VOLUMEN III INSTRUCCIONES DE DISEÑO

VOLUMEN IV PLANOS DE OBRAS TIPO.

VOLUMEN V ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES.

VOLUMEN VI TRÁNSITO Y SEÑALIZACIÓN.

VOLUMEN VII MANTENIMIENTO DE CAMINOS

VOLUMEN VIIIESPECIFICACIONES Y MÉTODOS DE MUESTREO, ENSAYE Y CONTROL.

VOLUMEN IX ESTUDIO Y CRITERIOS AMBIENTALES EN PROYECTOS VIALES

Mop.cl

dgop.cl

Se utiliza para definir lo que también se denomina faja de expropiación o derecho de vía, es decir, la franja de terreno que se adquiere para destinarla exclusivamente a la instalación de los elementos que requiere la carretera. 

Faja vial

Fuente: M.C.-V7

Normalmente se delimita mediante cercos u otro tipo de cierro.

CLASIFICACIÓN DE LA RED VIAL BÁSICA Y COMUNALRED BÁSICA:

CLASE A: CAMINOS NACIONALES

Son caminos nacionales el Camino Longitudinal (Ruta 5) y

Los que unen el longitudinal con las Capitales regionales, con Puertos y/o Aduanas marítimas mayores y con Aeropuertos Internacionales.

CLASE B: CAMINOS REGIONALES PRINCIPALES

Son caminos Regionales Principales aquellos no clasificados como Nacionales, que unen un Camino Nacional con una Capital Provincial o con tres Capitales Comunales o con la Frontera pasando por una Capital Comunal.

CLASE C: CAMINOS REGIONALES SECUNDARIOS

Son caminos Regionales Secundarios aquellos no clasificados como Nacionales ni Regionales Principales, que son el acceso principal a las Capitales Comunales y a zonas pobladas de más de 1500 habitantes.

CLASIFICACIÓN DE LA RED VIAL BÁSICA Y COMUNAL

RED BÁSICA COMUNAL

CLASE D: CAMINOS COMUNALES PRIMARIOS 

CLASE E: CAMINOS COMUNALES SECUNDARIOS

Son caminos Comunales todos los caminos no clasificados como Nacionales o Regionales.

Su división en Comunales Primarios o Secundarios corresponde a un trabajo ejecutado por la dirección de Vialidad con las Municipalidades en la década de los 80.

(Clasificación interna establecida en el año 1986 por la DV del MOP)

Conceptos de Caminos Básicos

• La red vial del país de responsabilidad de la Dirección de Vialidad, está conformada por unos 80.000 Km, de los cuales unos 20.000 están pavimentados.

• De los 60.000 restantes, algunos de mayor tránsito se van

pavimentando conforme los recursos están disponibles y su rentabilidad permite la inversión.

• De esta forma, sólo unos 400 a 500 Km al año van cambiando su estándar, con mejoramientos de trazado, de ancho, de estructura, de obras de drenaje, etc.

• Implica también expropiaciones e inversiones del orden de los 400 a 600 millones de pesos el Km.

• Dada esta situación, aquellos caminos rurales de menor tránsito deben atenderse a través de obras de ripiaduras, reperfilados, recebos de material granular, etc.

• Tales obras, si bien solucionan el problema de conectividad,

presentan un bajo desempeño:

El polvo excesivo liberado por el tránsito provoca serios problemas sobre la calidad de vida a los habitantes, sobre la seguridad vial y sobre los cultivos;

Tienen baja durabilidad y elevados costos de conservación;

Producen efectos nefastos sobre el medio ambiente al tener que extraer materiales de ríos o pozos de empréstito cada 3 a 5 años para la reposición del material desgastado, etc.

Conceptos de Caminos Básicos

• El concepto fundamental que está detrás del nombre Caminos Básicos es el de conservar el camino sobre el mismo trazado y características actuales y aplicar sobre la superficie de rodadura alguna solución sin mejorar la geometría.

• Se trata de disminuir ostensiblemente o eliminar la emisión de polvo al paso de los vehículos para el logro de los Objetivos planteados.

• El realizar una obra de mejoramiento integral del camino se

hace imposible dados los requisitos de rentabilidad exigidos, producto del bajo tránsito que solicita a ese tipo de caminos. (Concepto discutible)

Conceptos de Caminos Básicos

• En este escenario, el resultado final que se puede esperar dista mucho de una pavimentación con un mejoramiento integral del camino, sin embargo es el mejor proyecto para lograr los objetivos perseguidos dadas las limitaciones de presupuesto y el bajo tránsito que lo solicita.

• Las soluciones empleadas son de dos tipos:

aplicación de un estabilizador supresor de polvo a la carpeta

colocación de una capa delgada de asfalto (Tipo

TSS, TSD o Cape Seal).

• En ambos casos se logra una superficie más confortable con intervenciones de conservación mucho más distanciadas que en el caso de ripiaduras tradicionales.

Conceptos de Caminos Básicos

CAMINO RIPIADO ZONA NORTE

CAMINO RIPIADO ZONA SUR

CAMINO BÁSICO CON BISCHOFITA

CAMINO BÁSICO CON CAPA ASFÁLTICA

Caminos Básicos

COMPONENTES BÁSICOS DE UN PAVIMENTO(ó paquete estructural)

En los pavimentos de Obras Viales la superestructura esta constituida por la capa de revestimiento o capa de rodadura, la Base, la Sub Base y la Fundación o subrasante.

A su vez, cada paquete estructural puede constituirse como sigue:Pavimentos Flexibles:

Una o más capas asfálticas

Base Chancada Sub Base Granular Fundación o

Subrasante

Pavimentos Rígidos:

Una capa de Concreto Hidráulico

Sub Base Granular Fundación o Subrasante

Con este nombre se denomina a la última capa que se construye, y es sobre ella donde circulan los vehículos durante el período de servicio del pavimento. Por esto, debe ser resistente a la abrasión producida por el tráfico y a los condicionamientos del intemperismo; además, tiene la función de proteger la estructura, impermeabilizando la superficie del pavimento. La textura superficial de la capa de rodadura debe presentar dos característica para atender adecuadamente la circulación de los vehículos: la suavidad, para que sea cómoda, y la rugosidad, para que sea segura.

Capa De Rodadura.

A.- Resistir y distribuir adecuadamente las cargas producidas por el tránsito.

El pavimento flexible debe estar constituido de manera tal que las cargas, producidas por el tránsito, no provoquen deformaciones de ningún tipo en su estructura, siendo de mucha

importancia el espesor que el mismo tenga.

B.- Tener la impermeabilidad necesaria. Este pavimento debe ser lo suficientemente impermeable para impedir la infiltración que

puede darse por parte del agua, afectando la capacidad soporte del suelo. De esto se concluye que es de mucha importancia la existencia de un drenaje adecuado.

MARCO TEORICO CONCEPTUALPAVIMENTOS FLEXIBLES

DEFINICIÓN DE PAVIMENTO.

El pavimento flexible es una estructura formada por varias capas como lo son la sub base, la base y la carpeta asfáltica; cada una con una función determinada, las cuales en conjunto tienen los siguientes propósitos:

C.- Resistir la acción destructora de los vehículos. El pavimento debe ser resistente respecto al desgaste y desprendimiento de partículas que se obtiene como consecuencia del paso de los vehículos.

D.- Resistir los agentes atmosféricos. Como un efecto continuo de su presencia, los agentes atmosféricos provocan la

meteorización y alteración de los materiales que componen el pavimento, reflejándose este problema, en la vida económica y útil del mismo.

E.- Poseer una superficie de rodadura adecuada, que permita fluidez y comodidad hacia el tránsito de vehículos.

La superficie del pavimento, debe proporcionar un aspecto agradable, seguro y confortable, de manera que el deslizamiento de los vehículos sea óptimo.

Esta superficie, que debe ser lisa, también debe ser antideslizante en caso de estar húmeda.

F.- Ser flexible para adaptarse a ciertas fallas de la base o sub-base. La flexibilidad del pavimento es muy importante en caso de presentarse asentamiento en alguna de sus capas; pudiendo así adaptarse a las pequeñas fallas sin necesidad de

reparaciones costosas

Los métodos de diseño especifican diseños de mezcla con Módulo de Rotura a la Flexión (MF) superiores a 42 Kg/cm2, o su equivalente a f´c = 300 a 350 Kg./cm2.

PAVIMENTO RÍGIDO

Está conformada por mezcla de concreto hidráulico.

Son aquellos en los que la losa de concreto de cemento Portland (C.C.P.) es el principal componente estructural.

Alivia las tensiones en las capas subyacentes por medio de su elevada resistencia a la flexión.

Cuando se generan tensiones y deformaciones de tracción de bajo la losa producen su fisuración por fatiga, después de un cierto número de repeticiones de carga.

Su función primordial es la de proporcionar un elemento resistente que transmita los esfuerzos producidos por el tránsito, hacia la Sub Base y la sub rasante, en una intensidad adecuada.

Base

Reducir las deformaciones de tracción que las cargas por eje ejercen a la capa de rodadura. Permitir el drenaje del agua que se infiltra en el pavimento, a través de drenajes laterales longitudinales

Esta también reduce el espesor de la carpeta más costosa.

Deberá garantizar la resistencia adecuada (CBR) y la permanencia de dicha resistencia con la variación de las condiciones que se puedan presentar, como podría ser el contenido de agua. (infiltración de napas)

Los espesores de las bases son muy variables de acuerdo con el proyecto de que se trate, pero suele considerarse que 12 a 15 centímetros, es el espesor mínimo que conviene construir.

Base (chancada)

Muchas veces la base también debe trabajar como la sub base, respecto a la doble función de drenaje mencionada anteriormente.

CBR =California Bearing RatioRelación de soporte California.

La función de la sub base, en un pavimento flexible, es puramente económica, buscando así obtener un espesor utilizando el material más barato posible.

Sub-Base.

I. Podría construirse dicho espesor con materiales de alta calidad como en el caso de la base, pero usualmente se hace aquella más delgada y se sustituye en parte por la sub base que es de menor calidad, trayendo como resultado un aumento en el espesor total del pavimento, pues es un hecho que cuando menor es la calidad del material utilizado, mayor será el espesor necesario para soportar los esfuerzos transmitidos.

II. Otra función de la sub base es la de servir de transición entre la base y la sub rasante; ya que el material de la base es granular más o menos fino, (TM 1” a 1 1/2” chancado) y el de la sub base es más grueso que el anterior, (TM 2” granular), de esta manera sirve como filtro para evitar que el material de la base se incruste en la sub rasante.

III.La sub base sirve también para absorber las deformaciones que provienen de la sub rasante y que pueden ser perjudiciales para el pavimento en general.

IV.Así también lo son los cambios volumétricos asociados a los cambios de humedad.

V. La sub base sirve también como drenaje para desalojar el agua que se infiltre en el pavimento y para impedir la ascensión capilar hacia la base de agua procedente de la subrasante.

Los espesores de sub base, son muy variables y dependen de cada proyecto específico, pero suele considerarse 12 a 15 cm como la dimensión mínima constructiva.

Su resistencia debe ser homogénea en toda la superficie para evitar fallas en los pavimentos.

En algunos casos, esta capa está formada solo por la superficie del terreno.

Subrasante.RASANTE

La subrasante, es la parte de una carretera que sirve para el soporte de las capas estructurales de pavimento.

Debe cumplir características estructurales para que los materiales seleccionados que se colocan sobre ella se acomoden en espesores uniformes.

En otros casos, cuando en estado natural el material de corte del lugar es de muy baja calidad o inadecuado, se tendrá que hacer un proceso de mejoramiento, estabilización y luego darle el grado de compactación necesario para obtener la subrasante adecuada.

PAVIMENTOS FLEXIBLES

En los terraplenes se distinguirán tres partes o zonas constitutivas:

(a) Base, parte del terraplén que está por debajo de la superficie original del terreno, la que ha sido variada por el retiro de material inadecuado.

(b) Cuerpo, parte del terraplén comprendida entre la base y la corona ó coronamiento.

(c) Coronamiento (capa subrasante), formada por la parte superior del terraplén, construida en un espesor de treinta centímetros (30 cm), salvo que los planos del proyecto o las especificaciones especiales indiquen un espesor diferente.

TERRAPLÉN

Requisito de los Materiales

Todos los materiales que se empleen en la construcción de terraplenes deberán provenir de las excavaciones de la explanación, de préstamos laterales o de fuentes aprobadas; deberán estar libres de material en descomposición o meteorizado , libre de materia orgánica, raíces y otros elementos perjudiciales como materiales de características expansivas.. Los materiales a emplear en la construcción de terraplenes deberán cumplir los requisitos indicados en la Tabla siguiente:

REQUISITOS DE LOS MATERIALES

CONDICIONES PARTE DEL TERRAPLÉN

BASE CUERPO CORONA

Tamaño máximo % Máximo de Piedra Indice de Plasticidad

150 mm 30%

< 11%

100 mm 30%

< 11%

75 mm

< 10%

Además deberán satisfacer los siguientes requisitos de calidad:

Desgaste de los Angeles: 60% máx. (MTC E 207) Tipo de Material : A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-6 y A-3

TERRAPLÉN

El material para la conformación de terraplenes, debe provenir prioritariamente del material de las excavaciones de la faja del camino (compensación transversal o propia y longitudinal, dentro de la distancia libre de transporte).

En caso que no puedan usarse los excedentes de corte se podrá usar material de cantera, pozo lastrero o cauces de rio autorizado., siempre que resulte más económico para el proyecto.

En caso que el material de excedente de corte no cumpla las especificaciones de terraplenes o tengan un rendimiento bajo y no pueda ser usado para la conformación de terraplenes el Contratista realizará los sustentos del caso, mediante ensayos de laboratorio, en caso que corresponda, para obtener mezclas de materiales que cumplan.

TERRAPLÉN

INTRODUCCIÓN

Las obras de drenaje son elementos estructurales que eliminan la inaccesibilidad o corte de un camino, provocada por el agua o la humedad.

Objetivos de las obras de drenaje:

• Dar salida al agua que se llegue acumular en el camino.

• Reducir o eliminar la cantidad de agua que se dirija hacia el camino.

• Evitar que el agua provoque daños estructurales.

• De la construcción de las obras de drenaje, dependerá en gran parte la vida útil, facilidad de acceso y la vida útil del camino.

DRENAJE Y PROTECCIÓN DE LA PLATAFORMA DEL CAMINO

FUENTE DE AGUA EN LOS PAVIMENTOS

PAVIMENTOFILTRA DESDE TERRENOS MÁS ALTOS

FILTRA DESDE LOS BORDES

FILTRA DESDE LOS BORDES

NIVEL FREATICO(nueva posición)

NIVEL FREATICO(posición inicial)

Acceso capilar

Movimiento de Vapor

Infiltración por lluvia sobre el pavimento

El Factor que más influye en la formación de los caudales es la lluvia.-

Factor lluvia: Duración- Intensidad- Frecuencia- Patrón

Factor Suelo: El Suelo y su uso tienen importancia en lo que hace relación con la capacidad de infiltración y con los estimativos de evapotranspiración.

DRENAJE SUPERFICIAL

Se construye sobre la superficie del camino o terreno, con funciones de captación, salida, defensa y cruce, algunas obras cumplen con varias funciones al mismo tiempo.

• DRENAJE SUPERFICIAL. BOMBEO:Es la inclinación que se da a ambos lados del camino, para drenar la superficie del

mismo, evitando que el agua se encharque provocando reblandecimientos o que corra por el centro del camino causando daños debido a la erosión.

DRENAJE SUPERFICIAL DE LA PLATAFORMA DEL CAMINO

DRENAJE SUPERFICIAL

BOMBEO LATERAL

PERALTE EN CURVAS

DRENAJE SUPERFICIAL. CUNETAS:Las cunetas son zanjas que se hacen en uno o

ambos lados del camino, con el propósito de conducir las aguas provenientes del camino y lugares adyacentes hacia un lugar determinado, donde no provoque daños.

DRENAJE SUPERFICIAL. FOSOS:La función principal de los Fosos es captar el

agua proveniente del camino y de los predios contiguos, para evitar que se acumule agua en la base del terraplén y conducirla hacia cauces de evacuación

DRENAJE SUPERFICIAL. CONTRAFOSOS:La función de los contrafosos es prevenir que llegue

al camino un exceso de agua proveniente de la parte alta de los cortes al borde del camino.

Se deben revestir para no provocar reblandecimientos y derrumbes de los taludes.

DRENAJE SUPERFICIAL. DRENAJE TRANSVERSAL:Su finalidad es permitir el paso transversal del agua

bajo un camino, sin obstaculizar el paso. En el drenaje transversal encontramos- Puentes-

vados- Bóvedas.- Cajones y Alcantarillas.

CONTRAFOSO REVESTIDO

FOSO REVESTIDO

DRENAJE SUBTERRANEO:

El subdrenaje de una vía es el sistema que tiene por objeto el manejo de las aguas subterráneas por medio de elementos permeables introducidos en el suelo denominados filtros

El manejo de las aguas subterráneas incluye la captación, la conducción y la descarga de las mismas, en sitios previamente definidos. (cauces, alcantarillas, etc..) 

SUBDRENES

TRANSVERSALES

LONGITUDINALES

ESPINA DE PESCADO

DAÑOS POR FALTA DE DRENAJE SUBTERRANEO

Los subdrenes interceptores son zanjas excavadas a mano o con retroexcavadora, rellenas de material filtrante y elementos de captación y transporte del agua. La profundidad máxima de estas zanjas es de aproximadamente seis metros.

Una de las funciones principales del subdrén es detener a ese nivel la infiltración de napas subterráneas. Los hay de diversas formas:

1. Con material de filtro y tubo colector

2. Con material grueso permeable sin tubo

3. Con geotextil como filtro, material grueso y tubo colector.

4. Con geotextil, material grueso y sin tubo.

5. Tubo colector con capa gruesa de geotextil a su derredor.

6. Dren sintético con geomalla, geotextil y tubo colector. (filtro francés)

SUBDRENES LONGITUDINALES

SUBDRÉN ESPINA DE PESCADO

SEGURIDAD VIAL SEÑALIZACIÓN VERTICAL: LETREROS DELINEADORES

VERTICALES DELINEADORES

DIRECCIONALES CANALIZACIÓN Y

BALIZAMIENTO SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL: DEMARCACIÓN DE EJES TACHAS Y TACHONES DEMARCACIÓN DE

SÍMBOLOS, ACHURADOS Y LEYENDAS.

DEFENSAS CAMINERAS METÁLICAS DOBLE ONDA METÁLICAS TRIPLE ONDA METÁLICAS MÓVILES MUROS DE HORMIGÓN IN

SITU MUROS DE HORMIGÓN

PREFAB.

DEFENSAS CAMINERAS

DEFENSA TIPO F RÍGIDA IN SITU

DEFENSA TIPO F RÍGIDA PREFABRICADA

DEFENSAS DE HORMIGÓN TIPO F(Muros New Jersey)

DEFENSA CAMINERA RÍGIDA

Su función es evitar que los vehículos salgan de la carretera o que crucen hacia la vía del sentido opuesto.

DEFENSA CAMINERA SEMI RÍGIDA

DEFENSAS DE BARANDA METÁLICA

METÁLICA DOBLE ONDA

METÁLICA TRIPLE ONDA

METÁLICA DOBLE ONDA DOBLE

METÁLICA DECORATIVA

COMBINACIÓN TRIPLE DOBLE

HINCADORA

DEFENSA CAMINERA SEMI RÍGIDA

DEFENSAS DE BARANDA METÁLICA MÓVIL

Se usa levantando manualmente con una manivela los dispositivos de alzado, para poder desplazarla.

Aparecidas las ruedas, en ambos extremos se procede a su movilización hasta el lugar deseado.

DEMARCACIÓN VIAL

PORTALES

SEÑALIZACIÓN LATERAL

SEÑALIZACIÓN VIAL

TACHA SOLAR

TACHAS REFLECTANTES

FIN PRIMER

CAPÍTULO