CAMINOS Obras de infraestructuras

Gonzalo lvarez B.

AIEP Pto. Montt

1/2012

RESUMEN

HISTORIA

DISEO

CRITERIOS DE DISEO

PROCESOS CONSTRUCTIVOS

ENSAYOS NORMADOS

SEALIZACION Y SEGURIDAD

HISTORIA DE LOS CAMINOS

Carreteras del Imperio Romano:

Entre las primeras invenciones y primeros

caminos estructurados se destacan:

Calzadas romanas como primeros procesos

constructivos.

Construccin de carreteras muy eficientes,

hasta los tiempos actuales que abarca todo el

imperio Romano.

DISEO DE LAS PRIMERAS CARRETERAS

Tambin las primeras mezclas de asfalto en

caliente, patentado por Frederick J. Warren

La utilizacin de concreto en los

primeros aos del siglo XX. Una de las

primeras del continente Americano en

Michigan, esta alcanzaba las 6

pulgadas de espesor.

DISEO DE LAS PRIMERAS CARRETERAS

Los antiguos caminos de Chile datan del tiempo de los incas, quienes

utilizaban las llamas como animales de carga; Estos caminos luego fueron

mejorados por lo Espaoles tambin con ello la construccin de los primeros

caminos que unan ciudades.

Ya con la independencia y el pas al mando de OHIGGINS, comenz la

construccin de caminos para carruajes arrastrados por animales.

En tiempos mas actuales con un gran numero de vehculos motorizados en el

pas, en 1953 se reorganizan los Servicios del Ministerio, crendose la actual

Direccin de Vialidad, la que desde entonces contina con su labor

inagotable, entre las que se destaca a fines del ao 1964, el trmino de la

pavimentacin del camino longitudinal desde Arica por el Norte, hasta Puerto

Montt y Pargua por el Sur.

Modernizando estos trazados y otras rutas nacionales en el pas hasta los

tiempos actuales.

HISTORIA DE LOS CAMINOS EN CHILE

TIPOS Y CLASES DE CAMINOS EN CHILE

Criterios de Tramificacion de la red vial.

La informacin mnima para clasificar y definir los tipos de caminos

se resume en los siguientes conceptos:

Zona climtica

Clase

Orografa

Tipo calzada

Tipo carpeta.

DISEO DE CAMINOS

Segn las notorias diferencias a lo largo de pas

direccin de vialidad define cuatro zonas.

Norte: Abarca desde la I hasta la III Regin.

Centro: Abarca desde la IV hasta la VII Regin

incluida la R.M.

Sur: Abarca desde la VIII hasta la X Regin

Austral: Abarca desde la XI hasta la XII

Regin.

ZONA CLIMATICA

Clase A: Caminos Nacionales

Clase B: Caminos Regionales Primarios

Clase C: Caminos Regionales Secundarios

Clase D: Caminos Comunales Primarios

Clase E: Caminos comunales secundarios.

RED VIAL

Los caminos se distinguen segn la zona en que se

encuentren, siendo estas:

Zona llana (L): cuando hay predominio de terraplenes

de altura inferior a 2m.

Zona ondulada (O): cuando alternan cortes y

terraplenes de altura entre 2m y 5m.

Zona montaosa (M): cuando alternan cortes y

terraplenes de altura superior a 5m.

OROGRAFIA

Calzada con 3 4 pistas contiguas

Doble Calzada (D): Camino con dos calzadas y separado por un bandejon central, Mediana o una Defensa caminera, cada calzada puede tener una o mas pistas.

TIPOS DE CALZADA

Calzada nica (U+n de pistas): Calzada de dos pistas contiguas

La red vial Chilena divide la carpeta en

pavimentada y no pavimentada, y a su vez

subdividas segn los siguientes tipos de

carpeta:

Red pavimentada: asfalto (A), hormign (H),

tratamiento superficial (D), articulado.

Red no pavimentada: ripio (R), tierra (T).

TIPO DE CARPETA

PARTES DE UN CAMINO

Trazados mnimos para vehculos livianos.

RADIOS Y CURVAS

Trazados simples para camiones

aplicados a bus.

Trazados mnimos para tracto camin con

semi-remolque corriente.

RADIOS Y CURVAS

El Angulo peralte es la pendiente que se le da a las pistas en las curvas de

manera que la fuerza centrpeta(hacia el centro ) debida a esta inclinacin

compense o disminuya la fuerza centrifuga que acta sobre el vehculo que

toma la curva a fin de evitar el despiste.

PERALTES

PERALTES SEGN VIAS

Unidireccionales Bidireccionales

Se denomina en forma general interseccin a los dispositivos viales en los

que dos o mas carreteras se encuentran en un mismo nivel, producindose

cruces y cambios de trayectoria de los vehculos que por ella circulan.

INTERSECCIONES

TIPO DE INTERSECCIONES

Cuando un conductor va a hacer un giro en una interseccin, debe

modificar su velocidad. Si se propone pasar de una carretera a un

ramal de giro, deber disminuirla para adecuarla a inferiores

condiciones geomtricas de este ultimo, y si pretende acceder a una

de las carreteras, proveniente de una ramal de giro, deber

aumentarla para hacerla compatible con las condiciones de flujo de

aqulla.

PISTAS DE CAMBIO DE VELOCIDAD

PISTAS DE ACELERACION

Es una pista auxiliar de entrada para los

vehculos que, procedentes de una va,

una calzada o un carril, pretende

incorporarse a otra va de circulacin

rpida.

Debe utilizarse en toda su longitud si es

necesario para adquirir una velocidad

similar a la del transito que circula por los

carriles principales.

Es una pista auxiliar para que los vehculos con intencin de

abandonar una va, una calzada o un carril de circulacin rpida

puedan reducir en el su velocidad, facilitndoles la salida sin

perturbar la circulacin de los vehculos que circulan por la va

principal.

PISTAS DE DESACELERACION

TIPOS DE PISTAS DE CAMBIOS DE VELOCIDAD

Paralela

Central

Directa

Central

Bsica

TIPOS DE CARRILES DE CAMBIOS DE VELOCIDAD

Las Bermas son las franjas que

flanquean el pavimento de la(s)

calzada(s). Ellas pueden ser

construidas con pavimento de

hormign , capas asflticas,

tratamiento superficial, o

simplemente ser una

prolongacin de la capa de

grava en los caminos no

pavimentados.

En Caminos locales con Vp de

40 Km/h el mnimo de ancho es

de 0.5 m.

Segn el tipo de caminos y las

velocidades el ancho llega hasta

los 2.5 m, permitiendo la

detencin de los vehculos.

BERMAS

BERMAS ANCHOS MINIMOS

Para las velocidades de proyecto,

diferenciamos los tipos de carreteras y

caminos rurales.

Autopista: Las autopistas son caminos nacionales diseadas desde

su concepcin original para cumplir con las caractersticas y niveles

de servicio como el transito de paso, tambin son diseadas para

velocidades elevadas las cuales tambin dependen del tipo de

terreno. Todo lo anterior debe lograrse asegurando altos estndares

de seguridad y comodidad.

VELOCIDADES DE PROYECTO (VP)

Esta consta de tres pistas por calzada estan separadas por una

mediana. En estas solo se autoriza la circulacin de vehculos

motorizados

Las velocidades de proyecto son:

_Terreno Llano a Ondulado Medio -120 Km/h

_Terreno Ondulado Fuerte -100 Km/h

_Terreno Montaoso -80 Km/h

AUTOPISTAS

Son carreteras nacionales existentes a las que se le ha construido o se le

construir un segunda calzada prcticamente paralela a la va original.

Estn destinadas al transito de paso, de larga distancia, pero en muchos sub-

tramos sirven de transito interurbano.

Estas deben contar con al menos dos pistas UD por calzada.

Las velocidades de proyecto consideradas son:

_Terrenos Llanos a Ondulado Fuerte 100 y 90 Km/h

_Terreno Montaoso 80 Km/h

AUTORRUTAS

Son carreteras Nacionales o Regionales, con volmenes de

demanda medios a altos, los cuales sirven como transito de corta

distancia en zonas densamente pobladas.

Estn constituidas por pistas unidireccionales y tambin una

calzada con dos pistas para transito bidireccional.

Las velocidades de proyecto estn divididas en calzadas

Unidireccionales y Calzadas Bidireccionales.

Unidireccionales

_Terreno Llano y Ondulado Fuerte 100-90 Km/h

_Terreno Montaoso 80 Km/h

Bidireccionales

_Terreno Llano y Ondulado Fuerte 100-90 Km/h

_Terreno Montaoso 80 Km/h

CARRETERAS PRIMARIAS

Bidireccionales

Unidireccionales

CARRETERAS PRIMARIAS

Son caminos Regionales o provinciales, para transito de media y corta

distancia, a los cuales acceden numerosos caminos locales o de desarrollo.

Podrn circular por este toda clase de vehculos motorizados y vehculos de

traccin animal, en zonas densamente pobladas se habilitaran ciclo-vas.

Este normalmente es de dos pistas bidireccionales, pudiendo tambin tener

dos calzadas unidireccionales, las velocidades de proyecto son:

_Terreno Llano a Ondulado Medio 80 Km/h

_Ondulado Fuerte 70 Km/h

_Montaoso 60 Km/h

CAMINOS COLECTORES

Caminos provinciales o comunales que se conectan a los colectores.

Estn destinados a dar servicio preferentemente a propiedades

adyacentes. Son pertinentes las Ciclo vas.

Su seccin transversal esta provista de dos pistas Bidireccionales, las

velocidades de proyecto son:

_Terreno Llano a Ondulado Medio 70 Km/h

_Ondulado Fuerte 60 Km/h

_Montaoso 50 y 40 Km/h

CAMINOS LOCALES

Conectan zonas aisladas, transitan vehculos motorizados y

traccin animal.

En la seccin transversal debe permitir el cruce de un vehculo

liviano y un camin a una velocidad de 10 Km/h. Las

velocidades referenciales de proyecto son:

_Terreno Favorable 50 y 40 Km/h

_Terreno Difcil 30 Km/h

CAMINOS DE DESARROLLO

PENDIENTES MXIMAS SEGN VP

PENDIENTES MXIMAS SEGN ALTURAS SOBRE

NIVEL DEL MAR

PROCESOS

CONSTRUCTIVOS DE

PAVIMENTOS

Resistir y distribuir a la capa de fundacin

(sub-rasante), esfuerzos verticales del

trafico.

Resistir esfuerzos horizontales haciendo

mas durable la superficie de rodamiento.

Mejorar las condiciones de rodamiento en

cuanto a comodidad y seguridad

CONCEPTO DE PAVIMENTO

Un pavimento esta constituido, por un conjunto de capas sper expuestas,

relativamente horizontales, que se disea y construyen tcnicamente con

materiales apropiada y adecuadamente compactados.

Los pavimentos se dividen en Pavimentos Flexible y Pavimentos Rgidos,

ya que ambos se comportan muy diferente al aplicar una carga.

ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

Limpieza y Despeje de Faja: consiste en el retiro de

todos los arboles, arbustos, troncos, matorrales y

capa vegetal de la superficie de terreno, el trabajo

que se efecta dentro de los limites de construccin y

hasta 10m fuera de estructura en las lneas

exteriores de taludes.

Excavacin y Rellenos: comprenden la excavacin

y el emparejamiento de todos los materiales, que

requieran este proceso en la zona donde debe

formarse la sub-rasante de la va, todos los

materiales que resulten debern utilizarse en lo

posible, por medio de ensayos

OPERACIONES PRELIMINARES

Compactacin: es el grado de compactacin que consiste en relacionar el

peso unitario seco compactado en obra con el mximo peso unitario seco la

cual es obtenido en el laboratorio.

Terrapln: se forman debidamente preparadas hidratadas y compactadas

de acuerdo con los requerimientos de los documentos contractuales.

Extendido: Extendido del suelo en capas de espesor uniforme y

sensiblemente paralelas. El material que componga cada capa deber ser

homogneo y presentar caractersticas uniformes: en caso contrario,

deber conseguirse esta uniformidad mezclndolos de forma uniforme.

OPERACIONES PRELIMINARES

Humedad: Doble funcin:

Por un lado, asegura una ptima compactacin del material, asegurando la suficiente resistencia y reduciendo los posteriores asentamientos del terrapln.

Por otro, evita que las variaciones de humedad que se produzcan despus de la construccin provoquen cambios excesivos de volumen en el suelo, ocasionando daos y deformaciones en el firme.

OPERACIONES PRELIMINARES

Los rellenos efectuados por capas debern alcanzar una densidad del 95% D.M.C.S o un 80% de D.R.

Las Fallas mas Comunes

Desplazamiento, la cual es poco comn en los terraplenes

Erosin y deslizamientos locales

Corrimientos de apoyos inclinados

Asentamiento por disminucin de huecos

Hundimiento y consolidacin del suelo

Asentamiento para vibraciones y licuefaccin

COMPACTACIN DE TERRAPLENES

Para su construccin, se debe tomar en cuenta los siguiente:

Estar concluidas todas las obras de drenaje sealizado en los planos.

La capa superior de 15 cm de espesor existente por debajo de un terrapln

de altura inferior 2 m, deber compactarse con la misma exigencia

requerida para el material a colocarse en el terrapln.

Cuando el terrapln se coloca de un camino existente, desde la capa

superficial de este camino, hasta una profundidad de 15cm se debe

escarificar y compactar segn indicaciones del fiscalizador.

ESPECIFICACIONES

Ensayos: para verificar si este material es apto para su uso se debe

realizar los ensayos de granulometra, limite liquido, limite plstico, valor del

soporte CBR.

Materiales: el material y el espesor de la capa sern determinados por el

fiscalizador. Cada capa ser humedecida, para lograr el contenido de

humedad optimo y el material de mejor calidad ser utilizado en las capas

superiores del terrapln.

MATERIALES Y ENSAYOS

Si el material de las capas presenta mas del

25% del material ptreo de tamao superior

a los 15cm de dimetro, ser colocadas en

capas de espesor no mayor a 60 cm.

Se seguir este mtodo de construccin

hasta una altura no mayor a 60cm, bajo el

nivel de la sub-rasante del camino, el resto

se har en capas de 20cm de espesor,

donde no se permite piedras mayores a

10cm de dimetro.

MATERIALES

El numero de pasadas que se requiere para obtener una compactacin

adecuada depende de los espesores de capas:

Para un espesor menor a 25cm sin compactar, el equipo deber efectuar

un mnimo de 3 pasadas.

Para un espesor de 60cm sin compactar, el equipo deber efectuar un

mximo de 8 pasadas.

En los suelos arenosos con finos poco plsticos los rodillos neumticos son

los que rinden mejores resultados.

En limos poco plsticos los rodillos neumticos son los que resultan mas

eficientes.

Para compactar grandes masas de arcillas el mejor mtodo es el uso de

rodillo pata de cabra.

COMPACTACIONES

En la practica se ha encontrado que el numero econmico de pasadas

flucta entre 5 y 10, segn el caso.

El material por compactar se deposita por capas, generalmente de espesor

comprendido entre 10 y 30 cm, siendo el de 20cm.

En obras importantes se recomienda recurrir a secciones experimentales

que permiten determinar el espesor de las capas y el numero de pasadas,

para obtener el grado de compactacin deseado.

El grado de compactacin deber cumplir:

COMPACTACIONES

Los materiales que tengan mas del

50% de material ptreo (chancado),

con un dimetro mayor a 15cm, cada

capa deber ser compactada por una

unidad de equipo que posee por lo

menos 22 ton cuando el espesor de la

capa es menor de 40cm

COMPACTACIONES

Una vez terminada las operaciones preliminares necesarias para la

construccin de una obra vial, se procede a la descripcin de los

elementos que constituyen un pavimento como: sub-base, base y

capa de rodadura.

ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN UN PAVIMENTO

Capa de la estructura del pavimento, que tiene

como objetivo recibir cargas de la base o sub-

base y distribuirlas adecuadamente a las

capas de pavimento subsecuente.

La funcin principal es proporcionar soporte al

pavimento, por lo que resulta indispensable

evaluar las propiedades de los suelos para

llevar un control de calidad.

SUB-RASANTE

Materiales: tendr una granulometra tal que todas las partculas pasen

por un tamiz de 4 y no mas del 20% pasen el tamiz N200, mediante el

ensayo de granulometra por humedad.

La parte del material que pase el tamiz N40, deber tener un ndice de

plasticidad no mayor a 9 y el limite liquido hasta 35%.

Valor CBR mayor al 20%.

Compactacin: para compactar la capa de la sub-rasante el espesor de

esta debe mezclarse , conformarse y compactarse en su totalidad hasta

lograr la D.M.C.S al 95% y en 80% D.R

CONTROL DE CALIDAD DE LA

SUB-RASANTE

Es la capa de estructura del pavimento

destinada fundamentalmente a soportar,

transmitir y distribuir con uniformidad las

cargas aplicadas a la superficie de la

rodadura de pavimento.

Debe controlar los cambios de volumen y

elasticidad puedan causar daos al

pavimento: se coloca entre la sub-rasante

y la capa de base, sirviendo como

material de transicin en los pavimentos.

SUB-BASES GRANULARES

Las granulometras debern cumplir con las especificaciones del MOP, las

cuales muestran los porcentajes de graduacin.

Un coeficiente de desgaste mximo del 50% de acuerdo con los ensayos

de abrasin en la maquina de los ngeles.

La capacidad de soporte corresponder a un CBR igual o mayor al 30%.

La porcin que pasa en el tamiz N40 deber tener un ndice de plasticidad

menor que 6 y limite liquido mximo de 25%.

Los agregados debern cumplir la granulometra especificada para la clase

de sub-base establecida en el contrato.

Cuando todos los materiales se hallen colocados, se deber proceder a

mezclarlos uniformemente mediante el empleo de moto niveladoras de

discos u otras maquinas.

CONTROL DE CALIDAD DE LA

SUB-BASE

Seleccionado y Mezclado: al iniciar el mezclado se deber regar el agua

necesaria para conseguir una humedad adecuada para la compactacin.

Cuando se haya logrado una mescla uniforme, el material ser esparcido a

toso lo ancho de la va en un espesor uniforme, para proceder a la

conformacin y compactacin requerida

Compactacin: el material deber compactarse por medio de rodillos lisos

vibratorios de 8 a 12 ton, o cualquier otro tipo de compactador es

apropiados.

Debe ser tendidos en capas no mayores de 20cm de espesor y en cada

una de ellas se comprobara que la densidad mnima no sea menor que el

100% de D.M.C.S obtenida en el laboratorio

CONTROL DE CALIDAD DE LA

SUB-BASE

Es una capa de pavimento que tiene la

funcin primordial de distribuir y transmitir

las cargas ocasionadas por el transito a la

sub-base y a travs de esta a la sub-

rasante

Por ser parte estructural mas importante,

sus materiales constitutivos, deben ser de

alta calidad para prevenir fallas a causa de

la concentracin de elevados esfuerzos

debajo de la capa de rodadura

BASES GRANULARES

BANDAS GRANULOMETRICAS

El material debe encajar dentro de una franja granulomtrica que permita

obtener una alta densidad, el coeficiente de desgaste Max ser 40% de

acuerdo con el ensayo de abrasin.

La capacidad de soporte corresponder a un CBR igual o mayor a 80% .

La porcin que pase en el tamiz N40 deber tener un ndice de plasticidad

menor que 6 y un limite liquido mximo 25%.

El equivalente de arena para trafico liviano y mediano ser de 35% y para

trafico pesado ser de 40%.

CONTROL DE CALIDAD DE BASES

GRANULARES

Seleccionado y mezclado: durante el periodo de explotacin, trituracin o

cribado, el contratista efectuara la seleccin y mezcla de los agregados, a

fin de lograr la granulometra apropiada para luego transportarla a la obra.

Cuando todos los materiales se hallen colocados en el sitio, se proceder a

mezclarlos uniformemente mediante moto niveladoras, mezcladoras de

disco u otras maquinas. Desde el inicio y durante todo el proceso de

mezclado, debe regarse agua a fin de obtener la mezcla requerida para la

compactacin.

CONTROL DE CALIDAD DE BASES

GRANULARES

Fin

Gonzalo lvarez B.

AIEP Pto. Montt

1/2012