capitulo2

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Capitulo II Marco Teórico

9

CAPITULO II- MARCO TEORICO DE LA INVESTIGACION

2.1 ANTECEDENTES HISTORICOS

“Dentro del grupo de caminos de tierra, que posee el Salvador se

encuentran las conocidas como vías rurales, las cuales poseen gran

importancia desde el punto de vista económico, ya que unen polos

potenciales de desarrollo industrial, comercial y agrícola” 5.

Es por ello que se les debe de dar prioridad a este tipo de vías, porque son las

zonas productivas además que exista una mejor facilidad en la transportación de

los productos.

Los caminos se construyen para facilitar el movimiento de vehículos de ruedas.

Resultan indudablemente útiles para peatones o animales de carga, sin embargo

es improbable que el mejoramiento en la movilidad de éstos pueda ser tal que se

cubran los costos de construcción y mantenimiento del camino.

Estas vías han presentado por muchos años problemas de funcionalidad, debido

a que en el pasado a estas se les daba poca importancia; porque se creía que

debido al poco tráfico que circulaba por ella, no ameritaban grandes inversiones

para su construcción y su mantenimiento, y por ende se diseñaban con

estructuras de pavimentos consistentes únicamente en una capa de balasto

superficial el cual, al finalizar el primer invierno se deterioraba

considerablemente, y estos unidos a la falta de mantenimiento, convertían estos

caminos en intransitables durante los primeros años de vida, todo esto

conllevaba a realizar gastos que no permitían desarrollar otras obras de interés

social.

“El sistema vial nacional, se inicio en el año 1917, con la construcción

de la carretera San Salvador- Puerto de La Libertad. Entre 1932 y 1943 se

hizo la carretera interamericana (CA-1), y otras que actualmente forman

parte de la red vial del país” 6.

5 “Propuesta para el diseño y construcción de pavimentos Unicapa de alto desempeño como

alternativas de aplicación a caminos rurales.” Tesis UES 20036 Estudio de Requisitos Técnico para el Diseño Geométrico de Caminos Rurales Sostenibles, Tesis

Universidad de El Salvador, 2002.




10

Fue hasta fines de la década de los años 1940 y principios de 1950 que se

utilizaron criterios de Diseño Geométrico, para las carreteras del país,

sobreanchos de los carriles, hombros lo suficientemente ancho para permitir el

parqueo de autobuses y camiones.

A la vez se inició la construcción de la red de caminos rurales actuales para unir

las zonas agrícolas del País, propiciando con esto su desarrollo, esta es Santa

Ana, Santa Tecla, Cojutepeque, San Vicente y San Miguel.

2.1.1 ANTECEDENTES DE LA RUTA EN ESTUDIO

El Municipio de Pasaquina es uno de las poblaciones más antiguas del País, pues

su fundación es anterior a la llegada de los Españoles7.

A principios del siglo XX la Ruta se conoce como el Nance - Piedras Blancas, en

esta época existía un camino de tipo peatonal (veredas), que las personas

formaban al deambular por las regiones en busca de alimentos; posteriormente,

el camino peatonal tuvo finalidades religiosas y comerciales.

Con la invención de la rueda, apareció la carreta jalada por bestias y fue

necesario acondicionar el camino para que el transito se desarrollara lo mas “rápido” y “cómodo” posible; cuando el camino se formaba sobre terrenos

blandos o lodazales, las personas trataban de mejorar las condiciones de está

colocando piedras en el trayecto de la ruta para evitar resbalar o sumergir los

pies en el lodo de tal forma que las ruedas de la carreta no se incrustarán en el

terreno, la colocación de revestimientos tenia finalidad de que la vía recibiera las

cargas sin ruptura estructural, así como de distribuir los esfuerzos en zonas cada

vez mas amplias con la profundidad para que soportara el terreno natural. Así

hubo comunicación con las Ciudades como Pasaquina, Santa Rosa de Lima, LaUnión, El Sauce y otras Ciudades.

A mediados del siglo XX, se introdujeron en la zona los primeros automóviles,

que utilizaron principalmente el camino que al principio era para personas y

carretas de aproximadamente 3 metros de rodaje; sin embargo a partir de 1960,

la ruta se amplio su ancho de rodaje hasta 6 metros con superficie de

rodamiento de tierra y piedras para permitir la circulación de los vehículos; hasta

7 Monografías de la Unión y sus Departamentos, Centro Nacional de Registros.




11

la fecha la ruta posee una sección transversal promedio de 7 metros con

superficie de rodamiento de tierra.

2.1.2 CARRETERAS MODERNAS

En nuestro País hoy en día se están actualizando los métodos de Diseño y

Construcción de Carreteras debido al crecimiento del transito tanto en las zonas

urbanas como rurales.

Los factores más importantes a tener en cuenta en la Ingeniería de Carreteras

son la pendiente, la base sobre la que se construye la carretera, la capacidad del

pavimento para soportar la carga esperada, la predicción de la intensidad de

transito, la naturaleza del suelo que la sostiene, la composición y espesor de la

estructura del pavimento. El pavimento puede ser rígido (aquellos donde la capa

de rodamiento esta formada por una losa de concreto hidráulico) y pavimento

flexible (aquellos que poseen una superficie de rodamiento formada por una

mezcla bituminosa de asfalto).

Las Carreteras modernas se construyen en líneas casi rectas a través de campo

abierto, en lugar de seguir las viejas rutas establecidas. Las áreas

congestionadas se evitan o se cruzan utilizando avenidas especiales, túneles o

pasos elevados. La seguridad se ha incrementado separando el tráfico y

controlando los accesos.

2.2 BASE TEORICA

2.2.1 ESTUDIO TOPOGRAFICO

La Topografía es la base fundamental para el Diseño Geométrico de unaCarretera ya que es la ciencia que estudia el conjunto de procedimientos

para determinar las posiciones de puntos sobre la superficie terrestres, y

esto se da por medio de tres aspectos elementales como son: Distancia,

dirección y elevación.

Para las distancias y elevaciones se emplean unidades de longitud (en

sistema métrico decimal), y para direcciones se emplean unidades de arco

(grados sexagesimales).




12

A todo el conjunto de procedimientos para determinar las posiciones de los

puntos y posteriormente la representación en un plano se conoce

comúnmente como “Levantamiento Topográfico”.

2.2.2 ESTUDIO GEOTÉCNICO

Es de vital importancia que se realice la identificación de áreas inestables en la

etapa del proyecto, pues es bien sabido que prevenir es mas barato que corregir,

la mayoría de los deslizamientos o fallas potenciales pueden ser predichas, si las

investigaciones apropiadas se llevan a cabo a tiempo.

Para la solución de un problema, el marco geológico completo y detallado es

de sumo valor, siempre que centre en lo pertinente y significativo para tratar

el problema, es decir analizar las implicaciones que tienen los diferentes

rasgos geológicos en un sitio.

“El objetivo de una exploración es identificar y localizar en el espacio los

tipos de suelos y rocas significativos, junto con las condiciones del agua

dentro del área afectada y establecer las características de los materiales

que de una u otra forma intervienen en el proyecto mediante pruebas o

muestreo in situ” 8.

El proyecto geotécnico de una carretera, requiere de estudios previos sobre la

forma y calidad del terreno que será utilizado para la construcción de la vía. La

exploración se divide en dos partes; la primera es la realización de estudios de

superficie, analizando cada detalle de la topografía, la segunda consiste en

realizar sondeos en las zonas de mayor riesgo por medio de métodos indirectos

lo cual nos sirve para poder localizar adecuadamente los sondeos, que tienen un

doble objetivo, comprobar los resultados de los estudios geofísicos, y obtener laspropiedades que caracterizan en un determinado suelo.

Sin duda el conocimiento del terreno de cimentación es muy importante en el

proyecto de carreteras, y este puede definir la calidad final de la misma, por lo

que la implantación de una metodología de exploración que se adapte a las

8 Conducing Geotechnical Subsurface Investigations, 1997, AASTHO SPEDIFICATIONS FOR

TRANSPORTATION MATERIALES METHODS OF SAMPLING AND TESTING.Parte. I.




13

condiciones físicas y económicas de cada proyecto, es una herramienta valiosa

en su planificación.

2.2.2.1 ESTUDIO DE SUELOS

El suelo es el material más utilizado para construir, dado que aparece en todas

las construcciones como material de fundación. En el caso de los pavimentos

además de servir como soporte es parte integral de su estructura y de la calidad

del suelo depende en buena parte el espesor final del pavimento.

“Es claro que mientras más conocimiento se tenga acerca del

comportamiento del suelo, más certeza se tendrá sobre el funcionamiento

del pavimento. En el caso del pavimento de concreto desde del punto de

vista estructural no se requiere de una subrasante o una sub-base con una

elevada capacidad estructural en cambio los pavimentos asfálticos poseen

una base flexible o semirigída sobre la cual se construye una superficie de

rodamiento” 9.

Los Pavimentos asfálticos necesitan de la construcción de la subrasante, sub-

base y base, su principal función es netamente económica, ya que todo el

espesor del pavimento antes de la capa de rodamiento podría construirse con unmaterial de alta calidad.

“En pavimentos rígidos no se coloca sub-base, y en los pavimentos

flexibles cuando se considera necesario dependiendo del tipo de suelo, se

podrá prescindir de una sub-base cuando el terreno de fundación es lo

suficientemente resistente y con las características adecuadas para resistir

a la base de la carpeta asfáltica sin necesidad de sub-base” 10.

2.2.2.2 EVALUACIÓN DE SUBRASANTE

La Subrasante es la capa en la que se apoya la estructura del Pavimento y

constituye su cimiento.

9 Diseño, Construcción y Mantenimiento de Pavimentos de Concreto, Autor: Ing. Civil Cipriano

Londoño N. Instituto Colombiano de Productores de Cemento.10 Curso de Carreteras, Universidad Centro Americana José Simeón Cañas, 1992




14

La subrasante es definida como el suelo preparado y compactado para soportar

la estructura de un sistema de pavimento.

Estas propiedades de los suelos que constituyen la subrasante, son las variables

más importantes que se deben considerar al momento de diseñar una estructurade pavimento. Las propiedades físicas se mantienen invariables aunque se

sometan a tratamientos tales como homogenización, compactación, etc. Sin

embargo, ambas propiedades cambiarían cuando se realicen en ellos

procedimientos de estabilización, a través de procesos de mezclas con otro

materiales (cemento, cal, puzolanas, etc.) o mezclas con químicos.

Para conocer las propiedades de los suelos en un proyecto, es necesario tomar

muestras en todo el desarrollo del mismo (calicatas), posteriormente en ellaboratorio se determinarán sus propiedades:

Granulometría

Limites de Atterberg (líquido e índice plástico)

Valor Soporte (CBR)

Densidad (Proctor)

Humedad

Clasificación de suelos

Aunque se considera que clasificar los suelos es un prerrequisito necesario en el

diseño y construcción de pavimento, el estado actual de la clasificación de suelos

para el caso expresado esta fuera de ser satisfactorios. Por lo consiguiente se

hace necesario utilizar una buena dosis de criterios al aplicar una determinada

clasificación.

La clasificación de suelos es el indicador de las propiedades físico -mecánicas

que tienen los suelos. La clasificación que mejor describe y determina las

propiedades de un suelo a usarse como subrasante es la clasificación de AASHTO

M-145; las primeras variables son: la granulometría y la plasticidad. En términos

generales, un suelo conforme a su granulometría se clasifica así:

Grava: de un tamaño menor a 76.2 mm (3¨) hasta tamiz No. 10 (2 mm)

Arena Gruesa: de un tamaño menor a 2 mm hasta tamiz No. 40 ( 0.425mm)




15

Arena Fina: de un tamaño menor a 0.425 mm hasta tamiz No. 200 (

0.075 mm)

Limos y Arcillas: tamaños menores de 0.075 mm

Conforme AASHTO, un suelo fino es el que tiene más del 35% que pasa el tamiz

No. 200 (0.075 mm), los cuales se clasifican como A-4, A-5, A-6 o A-7. Dossuelos considerados finos que tengan granulometrías similares, pueden llegar a

tener propiedades diferentes dependiendo de su plasticidad, cualidad que se

analiza en el suelo que pasa el tamiz No. 40; dichas propiedades de plasticidad,

se analizan conforme las pruebas de límites de plasticidad, las cuales son:

Límite Líquido o LL2: Es el estado de un suelo, cuando pasa de un

estado plástico a un estado semilíquido.

Límite Plástico o LP2: Es la frontera entre el estado plástico y elsemisólido de un suelo.

Índice Plástico o IP2: es la diferencia entre LL y LP, que nos indica la

plasticidad del material.

De lo descrito anteriormente, se concluye que para los suelos gruesos, la

propiedad más importante es la granulometría y para los suelos finos

son los límites de plasticidad.

“La relación entre la humedad y la densidad de un suelo compactado, es una

situación muy importante que se requiere al analizar las propiedades del mismo.

Para el efecto se desarrollaron los ensayos Proctor, AASHTO T-99 (estándar) y

T-180 (modificado) y son los que permiten determinar la humedad óptima o sea

la humedad ideal en la cual el suelo llega a su densidad máxima y a su vez

alcanza sus mejores propiedades mecánicas” 11.

El valor de esta humedad óptima depende directamente de la cantidad de

energía de compactación a la que se ha sometido el suelo; al ser mayor la

energía de compactación, la humedad óptima será menor y la densidad seca

será mayor.

11 Rico y del Castillo, La Ingeniería de Suelos en las vías terrestres, México, 1,992




16

C.B.R=

Ensayos de suelos

Existen diferentes métodos para medir la resistencia de los suelos de la

subrasante que han sido sometidos a cargas dinámicas de tránsito, entre los

cuales están los siguientes:

Relación de Valor Soporte de California (CBR, California

Bearing Ratio)

Valor de resistencia Hveem (Valor R)

Ensayo de plato de carga (Valor k)

Penetración dinámica con cono

Módulo de resiliencia (Mr) para pavimentos flexibles

Módulo de reacción (Mk) para pavimentos rígidos

a) Valor de soporte de California (CBR, AASHTO T-193)

En este ensayo, se mide la resistencia que opone un suelo a la penetración de un

pistón de 3 plg². de área en una muestra de suelo de 6 plg. (15 cm) de diámetro

y 5 plg. (12.5 cm) de altura, a una velocidad de 1.27 mm/min (0.5 plg/min). La

fuerza necesaria para que el pistón penetre dentro del suelo se mide a

determinados intervalos de penetración; estas fuerzas medidas, se comparan

con las que se necesitan para producir iguales penetraciones en una muestraque sirve de patrón, la cual es piedra partida bien graduada; la definición del

CBR es:

Fuerza necesaria para producir una penetración de 2.5 mm en un suelo

Relación que nos da un valor que se indica en porcentaje, el cual puede ser muy

variable dependiendo de los suelos analizados; 2 a 4 % en arcillas plásticas

hasta un 70 % o más en materiales granulares de buena calidad.

Es evidente que el sistema de clasificación de los suelos es muy utilizado para la

construcción de carreteras ya que dependiendo del tipo de suelo, conviene

estudiar la posibilidad económica de quitarla, estabilizarla o colocar sobre ella

otra subrasante de mejor calidad.

Fuerza necesaria para producir una penetración de 2.5 mm en la muestra patrón.




17

2.2.3 ESTUDIO HIDROLÓGICO

“De la lluvia que cae sobre la superficie de la tierra, una parte escurre

inmediatamente, reuniéndose en corrientes de agua; otra se evapora y el

resto se infiltra en el terreno.

Cuando el agua de escurrimiento de infiltración alcanza la carretera, si no

se dispone de los elementos necesarios para conducirla o desviarla, puede

ocasionar la inundación de la calzada, el debilitamiento de la estructura de

la carretera y la erosión o el derrumbe de los taludes, con graves perjuicios

para el usuario de la vía.” 12

Para contrarrestar estos problemas se recurre a la construcción de obras de

drenaje con el objetivo primordial de que los drenajes en primer lugar, reduzcan

lo mas que sea posible la cantidad de agua que llega al camino, y en segundo

lugar dar salida rápida al agua, cuyo acceso a la carretera sea inevitable.

Una parte importante de la hidrología es la relación y análisis de datos, la

disposición de datos básicos adecuados es esencial en todas las ciencias y la

hidrología no es la excepción.

Numerosos factores deben hacerse intervenir en el estudio de los drenajes de

una carretera: la topografía, la hidrología y la geología de la zona, variadas

ramas de la ingeniería participan en la solución del problema: La Hidráulica el

Diseño Estructural del Pavimento, etc.

La función de los drenajes superficiales de una carretera es la de proveer las

facilidades necesarias para el paso de aguas de un lado a otro de la vía, para la

remoción de las aguas que caen directamente encima de la plataforma y deotras áreas que desagüen en ella.

12 Carreteras, Estudio y Proyecto Jacob Carciente, Segunda Edición 1965




18

2.2.3.1 PRINCIPIOS DE HIDROLOGIA APLICADA AL ESTUDIO DEL

DRENAJE DE CARRETERAS.

“La hidrología es la ciencia que trata del origen, distribución y propiedadesde las aguas terrestres. Los aspectos hidrológicos que se deben destacar en un

estudio de drenajes son la precipitación y el escurrimiento de las aguas por

encima y por debajo de la superficie terrestre” 13.

El Estudio Hidrológico es importante para el diseño de una carretera, ya que

proporciona los datos necesarios, los cuales sirven para captar, conducir y alejar

de la carretera el agua que pueda causar problemas inmediatos ó posteriores.

La precipitación es la caída del agua, en forma liquida, sobre la superficie de la

tierra; para efectos de diseño se analizan los datos de precipitación registrados

por una estación pluviografica mas cercana.

El segundo de los acontecimientos del ciclo hidrológico que interesa destacar en

los estudios de drenaje vial, es el comprendido entre el momento en que la lluvia

cae sobre la tierra y el instante en que el agua de escurrimiento pasa por un

determinado punto del cauce.

2.2.3.2 CLASIFICACION DEL DRENAJE

“El drenaje artificial se clasifica en superficial y subterráneo

dependiendo si el agua escurre o no por la superficie terrestre. El drenaje

superficial puede considerarse longitudinal o transversal, según la posición

que las obras guarden con respecto al eje del camino. El drenaje

longitudinal capta los escurrimientos para evitar que lleguen al camino opermanezcan en el, se llama longitudinal porque se sitúa paralelo al eje del

camino” 14.

De este tipo de drenaje son las cunetas, contra cunetas, canales de

encauzamiento, etc. El drenaje transversal da paso al agua que cruza de un lado

al otro del camino o la retira lo mas rápido posible de la corona; ejemplo de

13

Carreteras, Estudio y Proyecto Jacob Carciente, Segunda Edición 196514 Curso de Carreteras, Universidad Centro Americana José Simeón Cañas, 1992




19

estos drenajes son las alcantarillas de tubo, bóvedas, losas, puentes y el bombeo

del camino. De acuerdo con las dimensiones del claro de las obras de drenaje

transversal, se divide en drenaje mayor y drenaje menor; el drenaje mayor

requiere de obras con un claro superior a 6 mt, a las obras de drenaje mayor se

les llama puente y las de drenaje menor alcantarillas.

2.2.3.3 DRENAJE DE LA CALZADA Y DE LOS LATERALES DE LA VIA

El agua que cae sobre una calzada escurre superficialmente sobre ella, y como

consecuencia de la pendiente, del bombeo o del peralte, fluye longitudinal o

transversalmente.

En el drenaje de carreteras, los canales son utilizados como zanjas laterales y de

coronación, caídas y torrenteras, cunetas y alcantarillas que trabajan

parcialmente llenas.

Las zanjas laterales son canales que se construyen adyacentes a la vía, en los

tramos de corte, para remover las aguas que caen sobre la calzada y sobre los

taludes.

El diseño de los canales es a la vez un problema hidrológico e hidráulico: hay

que determinar la cantidad de agua que llegara al canal y las dimensiones de la

estructura adecuada para conducirla. Además debe ser económico de construir,

requerir poco mantenimiento, no constituir un peligro para los vehículos que se

salen accidentalmente de la vía y ser estéticamente agradable.

2.2.3.4 DISEÑO HIDRÁULICO

“El Diseño Hidráulico de una obra consiste en calcular el área necesaria

para poder dar paso al volumen de agua que se concentrara a la entrada

de dicha obra; para realizarlo se requieren previos estudios de

precipitaciones pluviales, calculo exacto de áreas, calculo de pendientes del

terreno y estudios de la formación geológica de la cuenca” 15.

El Estudio Hidráulico sirve para diseñar los elementos hidráulicos de la carretera

que servirán para la evacuación de la escorrentía superficial y predecir el posible

15 Curso de Carreteras, Universidad Centro Americana José Simeón Cañas, 1992




20

impacto, aguas abajo en los puntos de descarga y así poder realizar las obras de

mitigación de riesgo necesario (muros, bóvedas, etc.)

En la Hidráulica de los canales abiertos se deben distinguir los siguientes

Elementos Geométricos de las secciones de un canal:

Área o Superficie mojada: Es la sección transversal de la corriente

de agua que conduce el canal.

Perímetro Mojado: Es la longitud de la línea de intersección del

plano de la sección transversal con la superficie mojada del canal.

Radio Hidráulico: Es la relación entre el área y el perímetro mojado.

Profundidad Hidráulica: Es la relación entre el área y la superficie

libre. Factor de Sección: Es el producto del área por la raíz cuadrada de la

profundidad hidráulica.

2.2.3.5 DISEÑO DE CANALES PARA EL DRENAJE DE CARRETERAS

Como ya se ha indicado, los canales constituyen los elementos de captación y

conducción de las aguas superficiales que caen sobre la calzada y sus laterales.

El conjunto de canales de drenaje que se implanta sobre una carretera

constituye un sistema cuyo proyecto abarca tres fases:

El establecimiento del sistema.

La determinación de los caudales de agua que llegan a los canales.

El diseño de los canales.

El, establecimiento de un sistema de canales de una vía se realiza,

preferiblemente, sobre los planos topográficos del trazado o del proyecto. Al

trazar el sistema, se debe atender a que los alineamientos de canales sean lo

más recto posible y, a que los cambios de dirección se efectúen gradualmente;

la longitud no debe ser mayor de 250 m, si sobrepasa esa longitud debe

construirse una obra de alivio.

Los canales deben quedar dentro del derecho de vía, a fin de evitar posibles

problemas legales.




21

El siguiente paso en el proyecto es la determinación de los caudales de agua

afluente, los cuales, generalmente se estiman en diversos puntos a lo largo del

canal. Los puntos seleccionados deben incluir toda sección inmediatamente

anterior a quiebres bruscos de pendiente y los puntos donde entran flujos

concentrados, tal como sucede en un canal que recibe el aporte de otro.

Las lluvias pueden estimarse para frecuencias de cinco, diez o quince años,

según sea la importancia de la vía, la situación del canal y las facilidades de

conservación y mantenimiento.

La selección de la frecuencia para el diseño es de primordial importancia, ya que

tanto el sobrediseño como el subdiseño representan un exceso de costo a largo

plazo.Para el diseño de canales de drenaje en vías rurales, no se requiere una gran

precisión en la determinación del tiempo de concentración. Como valor mínimo

del tiempo de concentración se recomienda 5 minutos.

Una vez determinada la descarga de diseño, se procede al diseño propiamente

del canal.

Un canal bien proyectado debe trasportar el agua sin producir erosión ni

constituir un riesgo para la circulación de los vehículos.

Los canales laterales, que se proyectan conjuntamente con la sección transversal

típica, deben ser tratados con el cuidado necesario, tanto en la escogencia del

tipo como en sus dimensiones.

La capacidad de un canal puede aumentarse incrementando la pendiente

longitudinal, el ancho del fondo o la profundidad, y disminuyendo la resistencia

del canal mediante el uso de revestimientos.

2.2.3.6 DISEÑO DE CANALES PARA FLUJO UNIFORME

En general, un canal debe ser diseñado para la máxima eficiencia hidráulica,

aunque adaptada a la practicabilidad.

En consecuencia, el método de diseño a aplicar variará, según se trate de

canales no revestidos o revestidos, aunque, de una manera general, cualquiera

sea el método deberá cubrir las siguientes partes:




22

1. Determinación de la sección adecuada para la descarga de diseño y la

pendiente existente.

2. Determinación de la protección contra la erosión cuando la velocidad del

agua en el canal sea mayor que la velocidad máxima permisible.

DISEÑO DE LOS CANALES REVESTIDOS

En los canales revestidos, la velocidad no constituye un problema de erosión.

En estos canales no erosionables, el diseño se reduce a determinar la sección

del canal mediante la formula del flujo uniforme y establecer las dimensiones

mas convenientes de acuerdo a la eficiencia hidráulica y la economía de la

obra16.

Los factores que deben tomarse en cuenta en el diseño son: el tipo de

recubrimiento, el cual determinara el coeficiente de rugosidad; la velocidad

mínima permisible, para evitar la sedimentación de los arrastres; la pendiente

longitudinal del canal; la forma de la sección; el borde libre y la eficiencia de la

sección hidráulicamente determinada.

2.2.3.7 DRENAJE TRANSVERSAL DE CARRETERAS.

Unas de las funciones de los drenajes de una carretera es la de proveer las

facilidades necesarias para dar paso a las aguas, de un lado a otro del cuerpo de

la vía, función que es cumplida, generalmente, por las alcantarillas y los

puentes, estructuras que reciben el nombre de Drenajes Transversales.

Las alcantarillas continúan o sustituyen a una zanja cuando la corriente de agua

encuentra una barrera artificial como el terraplén de una carretera.

Los puentes son estructuras que permiten el paso de corrientes más caudalosas

que escurren por una quebrada, arroyo o un río.

Hidráulicamente las alcantarillas se definen como conductos cerrados, ya que

pueden operar con la línea de carga de la corriente de agua por encima de su

16 Streeter, V. L. Economical Canal Cross Sections. Transactions, American Society of Civil Engineers,

vol. 110, 1945.




23

corona y, por consiguiente trabajar a presión. Una alcantarilla que no trabaje a

plena carga opera de la misma manera que un canal abierto.

Las alcantarillas pueden ser construidas de diversas formas: redondas, ovaladas

o abovedadas, cuadradas y rectangulares; y están hechas de distintosmateriales, concreto reforzado o sin reforzar, metal liso o corrugado, etc.

2.2.4 ESTUDIO DEL TRANSITO.

El objetivo básico en el Diseño de Pavimento es permitir la circulación de los

vehículos con unas cargas dadas, durante un periodo fijado por las condiciones

de desarrollo los criterios de las autoridades pertinentes acerca del manejo de la

red vial.

El enunciado anterior indica la necesidad de determinar el numero de vehículos,

su tipo y el peso con que van a circular por la vía a la que se le busca diseñar el

pavimento durante un periodo de años.

CARACTERISTICAS DEL TRANSITO

VELOCIDAD:

Según la física se define la velocidad como la relación entre el espacio recorrido

y el tiempo que se tarda en recorrerlo. Como la velocidad que desarrolla un

vehículo queda afectada por las características del conductor y de la vía, por el

volumen de transito y por las condiciones atmosféricas imperantes, quiere decir

que la velocidad a que se mueve varia constantemente, por lo que obliga a

trabajar con valores medios de velocidad.

VOLUMEN DE TRANSITO

“Al proyectar una carretera la sección, las intersecciones, los accesos y los

servicios dependen fundamentalmente del volumen de tránsito o demanda




24

que circulará durante un intervalo de tiempo dado, de su variación, tasa de

crecimiento y de su composición” 17.

Los estudios sobre volúmenes de tránsito son realizados con el propósito de

obtener información relacionada con el movimiento de vehículos y/o personassobre puntos específicos de un sistema vial.

VOLUMENES DE TRANSITO ABSOLUTO O TOTALES.

Dependiendo de la duración de lapso de tiempo determinado, se tienen los

siguientes volúmenes de transito:

• Transito Anual ( TA )

• Transito Mensual ( TM )

• Transito Semanal ( TS )

• Transito Diario ( TD )

• Transito Horario ( TH )

• Tasa de Flujo ( q )

El número de total de vehículos que pasan durante un periodo de tiempo

determinado y se dividen así:

1- ) Transito Promedio Diario Anual (TPDA)

TPDA= TA/365

2- ) Transito Promedio Diario Mensual (TPDM)

TPDM= TM/30

3- ) Transito Promedio Diario Semanal (TPDS)

TPDS= TS/7

2.2.4.2 ANALISIS DEL TRANSITO

AFORO DE TRANSITO

Para la realización de aforos o conteos de tránsito existen dos métodos: El

automático y el manual.

17 Diseño Geométrico y Estructural de la calle antigua a Cantón El Sitio, Tesis, Universidad Gerardo

Barrios, 2003.




25

“El método más empleado es el automático donde se utiliza un dispositivo

que consiste en un tubo de hule cerrado en un extremo por una

membrana. El tubo se coloca transversalmente a la vía y al paso de cada

eje de un vehiculo sobre el tubo, se produce un impulso de aire sobre la

membrana que establece un contacto eléctrico con un aparato que vasumando el numero de impulsos recibidos. Los contadores automáticos

tienen la desventaja que no pueden clasificar los vehículos por tipo, cosa

que si es factible cuando el conteo se hace manual” 18.

El conteo de transito manual consiste en clasificar y determinar la cantidad

de vehículos que circulan por la vía en un periodo de tiempo determinado.

2.2.5 DISEÑO GEOMÉTRICO Y CLASIFICACION DE LASCARRETERAS

Para lograr un Diseño Geométrico equilibrado se describen las normas y

procedimientos de proyecto, contando con especificaciones que considera la

operación de los vehículos conjugándolos con los alineamientos verticales y

horizontales, así como las dimensiones y pendientes de la sección transversal de

los caminos adaptándose económicamente a la configuración del terreno.

2.2.5.1 CARRETERA

“La Carretera se puede definir como la adaptación de una faja sobre la

superficie terrestre que llene las condiciones de ancho, alineamiento y

pendiente para permitir el rodamiento adecuado de los vehículos para los

cuales a sido acondicionado” 19.

Las carreteras son de gran importancia en nuestro medio, para poder

transportarnos de un lugar a otro brindando al usuario comodidad y seguridad,

es por ello que el camino en estudio debe contar con las características

geométricas necesarias.

18 Diseño geométrico y Estructural de la calle antigua a cantón el sitio, Tesis Universidad Gerardo

Barrios, Octubre del 2003.19 Ingeniería de Carreteras, Paúl H. Wright, Editorial Limusa, Grupo Noriega Editores, 1993 Edición.




26

CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS

La Ley de Carreteras y Caminos Vecinales clasifica las vías terrestres en

carreteras caminos vecinales o municipales y calles.

El objetivo es regular lo relativo a la planificación, construcción y mantenimiento,

así como su uso y el de la superficie inmediata a las vías mencionadas.

“Las Carreteras dependiendo de su importancia y características

geométricas se subdividen en:

Especiales: Las que reúnen condiciones geométricas superiores a las

primarias.

Primarias: Las capacitadas para intensidades de transito superior a

2000 vehículos promedio por día, con 12 mt de plataforma, 7.3 mt de

rodaje y un mínimo de 7.9 mt de rodaje en los puentes.

Secundarias: Las capacitadas para intensidades de transito

comprendidas entre 500 y 2000 vehículos promedio por día, con 9.5 mt

de plataforma, 6.5 mt de rodaje y un mínimo de 7.4 mt de rodaje en

los puentes.

Terciarias: Aquellas cuya intensidad de tránsito esta comprendidaentre 100 y 500 vehículos promedio por día, con 6 mt de plataforma,

revestimiento de materiales locales selectos y un mínimo de 6.5 mt de

rodaje en los puentes; no incluye las terciarias modificadas.

Rurales: Las capacitadas para intensidades de tránsito de 100

vehículos promedio por día, con 5 mt de plataforma y un mínimo de 3

mt de rodaje en los puentes” 20.

Las Carreteras podrán ascender de categoría, pero no podrán restringirse lascaracterísticas geométricas, salvo en casos especiales y cuando las necesidades

lo demanden, y el ministerio de obras publicas decidirá lo que convenga, tal

conveniencia da apertura para construir carreteras o tramos de ellas que no

cumplan con los requerimientos geométricos que exige su importancia o

categoría.

20 Ley de Carreteras Caminos Vecinales, Ministerio de Obras Publicas, Trasporte y vivienda y

Desarrollo Urbano, San Salvador Octubre de 1969.




27

2.2.5.2 DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS

Se entiende por Diseño Geométrico de una Carretera al proceso de correlacionar

sus elementos físicos tales como los alineamiento, pendientes, distancia de

visibilidad, peralte, ancho de carril con las características de operación,

facilidades de frenado, aceleración, condiciones de seguridad, etc.

Aspectos de una carretera, excepto los referentes a los elementos estructurales.

Esos aspectos han sido seleccionados por la American Asociation of State

Highway Oficial (AASHTO) como característica visible de la carretera.

“Los criterios para el Diseño Geométrico de las Carreteras se basan en

una extensión matemática racional del diseño del vehículo y de sus

características de operación, así como el uso de los principios de la

geometría y la física. Incluyen no solamente cálculos teóricos sino también

los resultados empíricos deducidos de numerosas observaciones y análisis

del comportamiento de los conductores, reacciones humana y capacidad de

las carreteras” 21.

El estudio geométrico es parte importante para el Diseño de una Carretera, ya

que con el, se obtienen los datos necesarios para diseñar el ancho de rodaje,

pendientes, alineamientos, curvas, etc.

ELEMENTOS DEL DISEÑO GEOMÉTRICO.

Los usuarios de las carreteras, los vehículos que circulan por ella, las carreteras

mismas, y los controles que se aplican para normar su operación, son los cuatroelementos básicos que interactúan y se relacionan entre si para determinar las

características del tránsito.

EL USUARIO.

“La planeación y el proyecto de caminos rurales así como el control y la

operación del transito, requieren del conocimiento de las características

21 Carreteras, Estudio y Proyecto Jacob Carciente, Segunda Edición 1965




28

físicas y psicológicas del usuario del camino. El ser humano sea este

conductor o peatón, considerado individual o colectivamente, es el

elemento critico en la determinación de las características del transito” 22.

El proyecto geométrico de carreteras y la operación del tránsito, requieren del

conocimiento de las características generales de la visión humana siendo las

más importantes:

Agudeza visual

Visión periférica” 23.

EL VEHÍCULO DE PROYECTO

“Es un vehículo hipotético de características similares a las de la mayor

parte de los vehículos que circularán por el camino o carretera, y es

fundamental para establecer las especificaciones que regirán el diseño

geométrico de la carretera” 24

Prácticamente se requieren las características más desfavorables de los

vehículos; por ejemplo: el ancho de estos afecta su sección transversal, la

longitud repercute en la capacidad del camino, la altura afecta en el claro libre y

el peso en el diseño estructural del pavimento.

“Las características básicas del vehículo de proyecto son:

Tipo

Características Geométricas (dimencionamiento y radio de giro)

Capacidad de ascenso en tangentes del alineamiento vertical.” 25

Los vehículos de proyecto representativos del tránsito por carreteras en El

Salvador, según la clasificación de la Carretera se define como se muestra en

la tabla 1.26

22 Ingeniería de Tránsito, James Cárdenas Grisales y Rafael Cal Mayor Reyes Spindola, Fundamentos

y aplicaciones, México 1995.23 Adaptada de Manual de Proyecto de Carreteras, Secretaria de Obras Publicas, México.24 Ingeniería de Carreteras, Paúl H. Wright, Editorial Limusa, Grupo Noriega Editores, 1993 Edición.25 Adaptada de Manual de Proyecto de Carreteras, Secretaria de Obras Publicas, México.26

Obtenido de “Datos de Volúmenes y Clasificación en Carreteras Principales de El Salvador 1977”.Realizado por la Dirección General de Caminos.




29

TIPO DE CARRETERA VEHÍCULO DE PROYECTO

Especiales y Primarias DE-1525 (T3-S2)

Secundarias DE-1220 (T3-S2)

Terciarias DE-610 ( B, C3)

Caminos Rurales DE-450 (C2)

Tabla 1

Fuente: Manual Centroamericano de Normas para el Diseño Geométrico de las Carreteras Regionales.

TIPOS DE VEHÍCULO

La Dirección General de Caminos del Ministerio de Obras Públicas clasifica losvehículos en vehículos ligeros, vehículos pesados y vehículos especiales. Los

vehículos ligeros son vehículos de carga y/o pasajeros, que tienen dos ejes y

cuatro ruedas. Los vehículos pesados son unidades destinadas al transporte de

carga o de pasajeros, de dos o mas ejes, y seis o mas ruedas y los vehículos

especiales son aquellos que eventualmente transitan y/o cruzan el camino tales

como: camiones y remolques especiales para el transporte de troncos,

maquinaria pesada, bicicletas y motocicletas y en general todos los vehículos no

clasificados anteriormente como vehículos deportivos, y vehículos de tracciónanimal.

Características Geométricas y de Operación.

En el proyecto geométrico de una carretera, debe tenerse en cuenta las

características geométricas y de operación de los vehículos que circulan por ella,

estas están definidas por las dimensiones y el radio de giro. Las características

de operación están definidas principalmente por la relación Peso/ Potencia, la

cual en combinación con otras características del vehículo y del conductor,

determina la capacidad de aceleración y desaceleración, la estabilidad en las

curvas y los costos de operación de los vehículos.

Dimensiones

“Las dimensiones actuales de los vehículos ligeros y pesados varían dentro de

rangos muy amplios según modelos y usos, las dimensiones que deben




30

emplearse para el proyecto geométrico de caminos son los que corresponden al

vehículo de proyecto” 27.

Las dimensiones como el ancho, largo, altura, distancia entre ejes, de los

vehículos son utilizados para definir ancho de carriles, alineamiento vertical,

alineamiento horizontal y espesor del pavimento.

Configuración de ejes.

La carga de los vehículos se transmiten al pavimento a través de las llantas,

dispuestas en grupos de línea de rotación llamadas ejes, estos se clasifican de la

siguiente manera: Simple, Tándem y Tándem triple.

Simple: Con una sola línea de rotación.

Tándem: Conformado por dos líneas de rotación, separados entre 1 y 1.6

metros dotado de un dispositivo de distribución de cargas entre sus dos

líneas de rotación.

Tándem triple: Conformado por tres líneas de rotación, igualmente

separadas en un espacio entre 2 y 3.20 metros y con un dispositivo de

distribución de cargas entre las mismas28.

Radio de giro y trayectoria de las ruedas.

El radio de giro es muy importante para el diseño geométrico de un camino, ya

que es la circunferencia definida por la trayectoria de la rueda delantera externa

del vehículo, cuando este efectúa un giro.

La trayectoria que siguen las ruedas la definen: El radio de giro, la distancia

entre ejes y la entrevía de vehículo, cuando el vehículo efectúa un giro y sirvenpara calcular las ampliaciones en las curvas horizontales de un camino, y para

diseñar la orilla interna de la calzada en los ramales de las intersecciones.

27 Ingeniería de Carreteras, Paúl H. Wright, Editorial Limusa, Grupo Noriega Editores, 1993 Edición.

28 Diseño, Construcción y Mantenimiento de Pavimentos de Concreto, Autor: Ing. Civil Cipriano

Londoño N. Instituto Colombiano de Productores de Cemento.




31

VELOCIDAD DEL PROYECTO

“Es la velocidad máxima a la cual los vehículos pueden circular sobre la

carretera, cuando las condiciones atmosféricas y de transito son favorables y se

mide en kilómetro por hora. Se utiliza para proyectar los alineamientos horizontal y

vertical así como la sección transversal de la carretera procurando alcanzar un

equilibrio entre sus diferentes elementos29.

La selección de la velocidad de proyecto depende principalmente del tipo de

camino, volúmenes de transito, configuración topográfica y el uso del suelo.

Unas ves seleccionadas la velocidad de proyecto, todos los elementos de la

carretera se deben acondicionar a ella para lograr un proyecto equilibrado.

2.2.5.3 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS

La Geometría de un camino queda definida por los alineamientos vertical,

horizontal y la sección transversal. Dichos elementos deben guardar intima

relación para obtener un proyecto balanceado en que la pendiente, longitud,

curvatura y ancho de vía, ofrezcan al usuario del camino, seguridad, rapidez y

economía en su transportación.

La combinación de los elementos antes mencionados dará como resultado el

diseño geométrico final de la carretera. Y se divide en tres partes:

1) SECCION TRANSVERSAL: Es un corte vertical normal al alineamiento

horizontal. Permite definir la disposición y dimensiones de los elementos que

forman el camino en el punto correspondiente. Los elementos que integran la

sección transversal se definen a continuación:

- CALZADA O SUPERFICIE DE RODAMIENTO: Faja de terreno que se ha

acondicionado especialmente para el tránsito de vehículos, esta superficie puede

ser conformada con terreno natural, o tratada con materiales según la

clasificación de la carretera.

- CARRIL: Es aquella parte de la calzada o superficie de rodamiento, de ancho

suficiente para la circulación de una sola fila de vehículos. La Secretaria de

29 Ingeniería de Carreteras, Paúl H. Wright, Editorial Limusa, Grupo Noriega Editores, 1993 Edición.




32

Integración Económica Centroamericana recomienda como ancho ideal de carril

3.60 metros para las condiciones físicas de la vía y el tránsito y un mínimo

tolerable de 2.70 metros en caminos rurales de poco tránsito.

- CORONA: Es la superficie terminada de una calle o carretera, para este casocomprendido entre los laterales externos del cordón-cuneta.

- DRENAJE TRANSVERSAL: Está formado por alcantarillas y estructuras

mayores, que permitirán que el agua cruce de un lado a otro de la carretera sin

invadir su superficie.

- RASANTE: Es la proyección vertical del eje de la superficie de rodamiento de

la carretera.- SUB-RASANTE: Es la proyección vertical del eje de la superficie de terreno

especialmente acondicionada sobre la cual se apoya la estructura de soporte del

pavimento.

- DERECHO DE VÍA: Área o superficie del terreno propiedad del estado

destinado al uso de una carretera o camino, delimitada a ambos lados por los

linderos de las propiedades colindantes.

- BOMBEO: Es la pendiente que se da a ambos lados del eje de la corona, parafacilitar el drenaje trasversal del camino. Según el Manual Centroamericano de

Normas para el Diseño Geométrico de las Carreteras Regionales, la pendiente

transversal de los carriles varía entre el 1.5% a 3.0% para carreteras con

superficie de calidad intermedia.

2) ALINEAMIENTO HORIZONTAL: Es la proyección sobre un plano

horizontal del eje de la subrasante del camino, esta conformado por

tangentes, curvas circulares y curvas de transición.

o Tangentes: Son rectas definidas por su rumbo y longitud; la longitud

mínima de una tangente es la necesaria para dar la transición al bombeo

de la sobre elevación y aplicación de las curvas que las limitan; la

longitud máxima de una tangente podría limitarse a 2 Km. Por motivo de

seguridad.




33

o Curvas Circulares: Son los arcos de circulo que unen dos tangentes

consecutivas, se definen por su ángulo central, y su grado de curvatura

pudiendo ser simple, compuesta, e inversa” 30.

3) ALINEAMIENTO VERTICAL: Es la proyección sobre un planovertical del desarrollo del eje de la subrasante del camino y esta

conformada por tangentes y curvas verticales.

o Tangentes Verticales: Son las rectas del alineamiento vertical

definidas por su pendiente y longitud.

o Curvas verticales: Son los marcos de parábola del eje vertical que

unen dos tangentes verticales consecutivas. Se definen por la pendiente

de entrada, de salida y por su longitud. Las curvas verticales se

clasifican en: Simétrica y Asimétrica

31

.

2.2.6 GENERALIDADES DE LOS PAVIMENTOS

El hombre ha tenido siempre la necesidad de desplazarse de un lugar a otro, y

para ello ha buscado la manera más conveniente de hacerlo, entendiéndose

por esto la conjugación de tiempo, ahorro, esfuerzo, comodidad y economía.

2.2.6.1 PAVIMENTOS

“Se define como pavimentos a la estructura constituida por una capa o

conjunto de capas de materiales apropiados comprendidas entre la

subrasante y la superficie de rodamiento de una obra vial, y cuya funciones

principales son las de proporcionar una superficie de rodamiento uniforme,

resistente a la acción del tránsito, al intemperismo y otros agentes

perjudiciales” 32.

Su función es de transmitir adecuadamente a la capa de la subrasante los

esfuerzos producidos por el tránsito, haciendo posible que los vehículos circulen

con comodidad, seguridad y economía.

30 Carreteras, Estudio y Proyecto Jacob Carciente, Segunda Edición 196531 Carreteras, Estudio y Proyecto Jacob Carciente, Segunda Edición 196532 Pavimentos de Concreto, Instituto Mexicano del Cemento, 2000.




34

Tipos de pavimentos:

“La tecnología actual cuenta con una gran variedad de pavimentos que

siguiendo criterios tradicionales suele clasificarse en dos grandes

grupos:a) Pavimentos flexibles.

b) Pavimentos rígidos.

a. Pavimentos flexibles:

Son aquellos que poseen una base flexible o semi-rígidas sobre la cual se

construye una superficie de rodamiento formado por una mezcla bituminosa

de asfalto.

b. Pavimentos Rígidos:

Son aquellos donde la capa de rodamiento esta formado por una losa de

concreto hidráulico. La resistencia de los concretos utilizados esta

comprendidas entre 210 kg/cm² y 350 kg/cm².” 33

2.2.6.2 DIFERENCIAS BASICAS ENTRE LOS PAVIMENTOS

En un pavimento rígido la losa de concreto suele constituir, al mismo tiempo, la

capa de rodamiento y el medio para soportar y distribuir la carga; cuando el

suelo que forma las terraceria es de mala calidad, es necesario colocar bajo la

losa material de subbase para conseguir una mejor distribución de las cargas.

En cambio en un pavimento de concreto asfáltico o flexible, la base es la capa de

material que se construye directamente sobre la terraceria y que esta formada

por un material de mejor calidad que el de aquella, luego se coloca una capa de

33 Curso de Carreteras, Universidad Centro Americana José Simeón Cañas, 1992




35

base que se construye sobre la subbase o, a falta de ésta, sobre la terraceria,

debiendo estar formada por materiales de mejor calidad que el de la subbase, y

finalmente la carpeta asfáltica que es la capa de material pétreo cementado con

asfalto que se coloca sobre la base.

Cabe mencionar también la comparación de la distribución de cargas en

pavimentos hidráulicos y asfálticos” 34.

*Comparación entre concreto hidráulico y asfáltico

Concreto hidráulico:

Costo inicial: precio mayor que el costo inicial del concreto asfáltico.

Duración: mayor tiempo de utilización que el concreto asfáltico.

Mantenimiento: menor cantidad de reparaciones que en el concreto

asfáltico.

Rugosidad: igual rugosidad entre los concretos.

Área de distribución de cargas: mayor que las ares de distribución de

cargas que las del concreto asfáltico.

Comodidad : mayor incomodidad en el transito que el concreto asfáltico

Concreto Asfáltico:

Costo inicial: inversión menor que el concreto hidráulico.

Duración: menor tiempo de uso que el concreto hidráulico.

Mantenimiento: mayor cantidad de reparaciones a menor tiempo de uso.

Rugosidad: igual rugosidad entre los concretos.

Área de distribución de carga: menor áreas de distribución de cargas,

por consiguientes mayores presiones.

Comodidad: mayor estabilidad en el transito de vehículos en la carretera.

34 Curso de Pavimentos de Concreto, Instituto Salvadoreño del Cemento y del Concreto, 2002.




36

“Factores que afectan a la vida útil de un pavimento:

1. Tránsito:

• Cantidad de vehículos.

• Clasificación vehicular.• Cargas permitidas.

• Tasa de crecimiento ( r ).

2. Factores regionales:

• Topografía

• Geología

• Clima

• Vegetación

3. Estudios geotécnicos• Calidad de los materiales.

• Bancos de materiales.

4. Resistencia de la subrasante

5. Condiciones de drenaje

6. Calidad de la construcción

7. Nivel de mantenimiento” 35

Como podemos observar son muchos los factores que intervienen en el deterioro

de la vida útil de los pavimentos, pero si en la fase de diseño del pavimento setoman en cuenta aumentaría su durabilidad.

Partes componentes de los pavimentos de concreto hidráulico.

1. “Subrasante: Es la parte de la carretera que sirve para el soporte de la

capas de pavimento hidráulico, por lo tanto debe de cumplir de ciertas

características estructurales para que los materiales seleccionados que

se colocaran sobre ella, se acomoden en espesores uniformes.2. Sub-base: La sub-base es una capa relativamente delgada de materiales

seleccionados o especificados de un espesor determinado colocados entre

la subrasante y la losa, con el objeto de mejorar el soporte, previniendo

el bombeo etc. El espesor de la sub-base, oscila entre y 10 a 25 cm. Si

son menores de 10 cm. Puede ocurrir que las irregularidades de la

subrasante propicien espesores de sub-bases demasiados delgados o no

se de una resistencia de soporte uniforme a la losa. Por otro lado si son

mayores de 25 cm. Solo se ocupan cuando en la subrasante, existen

35 Pagina de Internet, www.monografias/ pavimentos.com




37

suelos altamente expansivos ya que la sub-base controla los

hinchamientos y controles de estos.

3. “Losas de concreto: Es el elemento principal de este tipo de pavimento

ya que toma la mayor parte de los esfuerzo del pavimento,

uniformizándolos y transmitiendo esfuerzos relativamente pequeños a lascapas inferiores” 36

Partes componentes de los pavimentos de concreto asfáltico.

1. Subrasante: Es nivel del terreno sobre el que se asientan los

diferentes elementos del pavimento. (Base, sub-base, y carpetas) de

una carretera o camino; su función es recibir y resistir las cargas del

tránsito que le son transmitidas por el pavimento; dependiendo de lacaracterísticas la subrasante se clasifican en Buenas, Regular y

mala37 (ver tabla 2).

2. Sub-base: Es la capa de material seleccionado que se coloca sobre

subrasante y que se construye con material de mejor calidad que

esta. Su finalidad es ser una capa de drenaje. El material de la sub-

base generalmente es material selecto con límite líquido menor al

35% y un índice de plasticidad no mayor de 6; su CBR no podrá bajar

de 15%38

.3. Base: Es la capa que se construye sobre la sub-base o directamente

sobre las terracerías, y esta formada por materiales de mucha mayor

calidad que las que forman una sub-base. Su finalidad es absorber los

esfuerzos que transmite el tráfico y repartir en una forma uniforme

estos esfuerzos a la sub-base y al terreno de fundación. La base

puede ser granular o mezcla de tierra estabilizada con cemento u otro

material, si se construye con material pétreo, deberá cumplir los

siguientes requisitos: Ser resistente a cambios de humedad ytemperatura, no presentar cambios volumétricos perjudiciales, un

límite líquido menor de 25%, y un índice de plasticidad inferior al 6%

y su CBR superior a 50%.39

36 Propuesta de técnicas de Cepillado para la rehabilitación de la Carretera Panamericana desde la

Cuchilla hasta el desvió de Ciudad Arce, Tesis UES, 2003.37 Olivera Bustamante, Fernando. Estructuración de Vías Terrestres, Compañía Editorial Continental,

México, 1996.38Curso de Carreteras, Universidad Centro Americana José Simeón Cañas, 199239 Curso de Carreteras, Universidad Centro Americana José Simeón Cañas, 1992




38

4. Carpeta Asfáltica: Es la capa de material pétreo cementado con

asfalto que se coloca sobre la base, para sastifacer diferentes

funciones como: proporcionar una superficie de rodamiento adecuada

que permita en todo tiempo un transito fácil y cómodo para los

vehículos; impedir la infiltración del agua de lluvia hacia las capasinferiores y resistir las cargas de los vehículos.

CBR DE DISEÑO CLASIFICACION

0-5 Sub-rasante muy mala

5-10 Sub-rasante mala

11-20 Sub-rasante regular o buena

21-30 Sub-rasante muy buena

31-50 Sub-base buena51-80 Base buena

81-100 Base muy buena

Referencia Carreteras Estudio y Proyecto, Jacob Carniciente, 1969

Tabla 2

2.2.6.3 ASPECTOS TEORICOS Y FUNDAMENTOS DE DISEÑO.

“Son muchos y muy diferentes los métodos que existen para proyectar el

espesor de un pavimento. Sin embargo, el problema es bastante complejo

y su estudio bastante reciente como para que pueda haber llegado a un

método que sea tan seguro y de aceptación general como los métodos de

proyecto que se emplean en otras ramas de la ingeniería. Por otro lado,

cada uno de los métodos que existen para proyectar el espesor de un

pavimento exige una suficiente cantidad de experiencia y de sentido

común por parte de quien los aplica” 40.

METODOS DE DISEÑO:

“Los métodos actuales de diseño de pavimentos se inclinan hacia el

concepto mecanistico – empírico, que involucra la aplicación de modelos

estructurales para calcular las respuestas de los pavimentos. Los métodos

de diseño han simplificado notablemente los procedimientos de aplicación,

presentando al usuario tablas, nomogramas, mediante los cuales se

40 Vías de Comunicación Caminos, ferrocarriles, aeropuertos, puentes y puertos, Ing. Crespo Villalaz,

Tercera Edición, Editorial Limusa, México 2000.




39

pueden efectuar los estudios y análisis, lo cual permite obtener un

panorama completo del problema con la información necesaria para la

toma correcta de decisiones” 41.

Los métodos existentes pueden ser clasificados en cuatro grupos definidos:

Métodos empíricos que no emplean ensayes de resistencia de suelo

Métodos empíricos que emplean un ensaye de resistencia de suelo

Métodos basados parcialmente en la teoría y parcialmente en la

experiencia.

Métodos totalmente teóricos.

DISEÑO DE ESPESORES

El concepto del diseño de pavimentos tanto flexibles como rígidos, es determinar

primero el espesor de la estructura basado en dos factores fundamentales para

el diseño como es el nivel de tránsito y las propiedades de los materiales.

a) Estimación del tránsito

El efecto que produce el tráfico sobre el pavimento depende por una parte delpeso de dichos vehículos y por otra parte de la frecuencia de paso de los

mismos. Para dimensionar un pavimento es necesario conocer el Tráfico diario

en la vía y el periodo de diseño.

La diferencia entre Período de Diseño y Período de Análisis, es: Un pavimento

debe ser diseñado para soportar los efectos acumulados del tránsito en

cualquier período de tiempo; el período seleccionado, en años, se define como

Período de Diseño, al término de éste, es posible que el pavimento necesite de

una acción de rehabilitación mayor, lo cual debe ser una sobrecarpeta derefuerzo para restaurarlo a su condición original” 42.

El periodo de diseño para este proyecto se adoptara a partir de la siguiente

tabla:

41

Diseño, Construcción y Mantenimiento de Pavimentos de Concreto, Autor: Ing. Civil CiprianoLondoño N. Instituto Colombiano de Productores de Cemento.42 Manual Centroamericano para el Diseño de Pavimentos, SIECA; 2002.




40

PERIODO DE DISEÑO

TIPO DE CARRETERA PERIODO DE DISEÑO

Autopistas Regionales 20-40 Años

Troncales Suburbanas

15-30 AñosTroncales Rurales

Colectoras Suburbanas

10-20 añosColectoras Rurales

Ref. Manual Centroamericano para diseño de Pavimentos, 2002

(Tabla 3)

La vida útil de un pavimento ó Período de Análisis, es el tiempo que transcurre

entre la construcción del mismo y el momento en que este alcanza las mínimas

condiciones de transitabilidad y se puede extender de forma indefinida pormedio de la colocación de sobrecarpetas u otras acciones de rehabilitación,

hasta que la carretera sea obsoleta debido a cambios significativos como:

• Pendientes,

• Alineamiento geométrico

• Otros factores.

b) Materiales

“En el diseño de espesores de una estructura de pavimento flexible o rígido, se

considera como parámetro fundamental la evaluación de los materiales de la

subrasante.

Ya que la subrasante es la superficie sobre la que se apoya la estructura del

pavimento y su calidad es un factor de suma importancia que afecta

sustancialmente al comportamiento y durabilidad de las estructuras de

pavimentos.

Es necesario para aplicar la metodología descrita, que se incluyan métodos

de prueba normados por AASHTO y ASTM, los cuales deben de considerar los

parámetros indicados en la Tabla 4.




41

Normas AASHTO y ASTM

prueba Uso AASHTO ASTM

Limite liquido clasificación T-89 D-4318

Limite plástico clasificación T-90 D-4318

Granulometría clasificación T-88 D-422

Compactación Relación Humedad-

densidad

T-180 D-1557

CBR Básico para diseño de

espesores

T-193 D-1883

Valor R Básico para diseño de

espesores

T-190 D-2844

Equivalente de

arena

clasificación T-176 C-293-79

Pasa el tamiz No.

200

clasificación T-11 y

T-27

C-117-89 y

C-136-84

Modulo de

resilencia (Mr)

Básico para diseño de

espesores

Ref. Manual Centroamericano para diseño de Pavimentos, 2002

Tabla 4

Una vez caracterizada la subrasante de apoyo y el tipo de tráfico, queda

únicamente calcular los espesores de la estructura del pavimento ya sea flexible

o rígido.

2.2.7 DISPOSITIVOS PARA EL CONTROL DE TRANSITO

Las señales son dispositivos para el control del transito, que se colocan sobre o

adyacentes a las calles, para prevenir y regular a los usuarios de las mismas.

Las señales se clasifican en:

Preventivas

Restrictivas

Informativas

El buen funcionamiento de una carretera dependerá del señalamiento necesario

para brindar seguridad al usuario de la misma.




42

SEÑALES PREVENTIVAS

Estas señales se emplean con el objeto de prevenir al transito de condiciones

peligrosas existentes o potenciales, en la carretera o adyacentes a ella y la

naturaleza de las mismas. Las señales de prevención exigen precaución de parte

del conductor ya sea para disminuir la velocidad o para que efectúe maniobras

que redundan en su beneficio y en el de otros conductores y peatones.

Se recomienda que la ubicación longitudinal de las señales se defina de acuerdo

a las velocidades de operación o de proyecto, en combinación con la distancia de

visibilidad de parada. Estas se deben colocar antes del riesgo que se trate de

señalar, a una distancia que depende de la velocidad, de tal manera que provean

tiempo de reacción adecuado para el conductor de manera que pueda percibir,

identificar, decidir y realizar cualquier maniobra, el tiempo puede ser 3 segundos

para señales de prevención y 10 segundos para condiciones peligrosas.

Se deben colocar, como todos los otros tipos de señales, al lado derecho de la

carretera entre 75 y 225 metros antes del lugar de peligro, a una distancia de

1.8 a 3.65 metros del borde del pavimento y una altura mínima sobre este de

1.5 metros.

Las señales preventivas tienen forma de un cuadrado con una diagonal enposición vertical, el fondo es amarillo con letras y ribete de color negro, para vías

convencionales las dimensiones son de 61 X 61 centímetros43.

SEÑALES RESTRICTIVAS

Son aquellas que tienen por objeto en expresar en la misma alguna frase del

reglamento de tránsito, con el fin de que el usuario de la carretera las cumpla.

Generalmente tienden a restringir algún movimiento del vehículo, recordándole

al conductor la existencia de alguna prohibición o limitación reglamentada.

La forma de las señales restrictivas es rectangular colocándose el lado de mayor

longitud en posición vertical; con ribete, letras, y números color negro sobre

43 Manual Centroamericano de Dispositivos Uniformes para el Control del Transito, Anexo del

Acuerdo Centroamericano sobre señales uniformes, SIECA, 2000.




43

fondo blanco, y una orla roja alrededor del valor de la velocidad; las dimensiones

estándar son de 46X71 cm. en vías convencionales locales.

Las señales preventivas y restrictivas deben colocarse en el lado derecho de la

carretera, correspondiente a la dirección de la circulación y se debe evitar el usoexcesivo de las mismas, La altura de las señales restrictivas no será mayor de

2.00 metros ni menor de 60.0 cm. salvo en zonas donde las circunstancias

ameriten otra cosa44.

SEÑALES INFORMATIVAS

Estas señales tienen como finalidad proporcionar al usuario información dedestino, de identificación, de servicios, recomendaciones, y cualquier otra

información geográfica que le sirvan de referencia en su viaje.

Las señales de información de destino para vías convencionales a usar en

aquellas calles que no sean autopistas o vías rápidas, las cuales llevaran

leyendas de color negro sobre fondo blanco.

Estas se colocan en y antes de las intersecciones y en puntos situados a lo largo

de la carretera de manera que permitan a los conductores preparar con debidaanticipación su maniobra en la intersección. Cuando se requieren señales de

prevención y de información en sitios aproximados, la señal de prevención debe

preceder a la de información a una distancia no menor de 60 metros y esta

situada de modo que no impida la visibilidad de esta.

MARCAS SOBRE EL PAVIMENTO

Están formadas por marcas longitudinales, transversales y otras marcas. Las

marcas longitudinales pueden ser de líneas continuas o discontinuas, las marcas

transversales deben emplearse como indicaciones de parada, o bien para

delimitar fajas destinadas al cruce de peatones. Entre otras marcas tenemos las

que indican restricciones al estacionamiento y las que indican la presencia de

44 Manual Centroamericano de Dispositivos Uniformes para el Control del Transito, Anexo del Acuerdo

Centroamericano sobre señales uniformes, SIECA, 2000.




44

obstáculos materiales en la calzada o cerca de ella. Se recomienda que todas las

marcas sean de color blanco y/o amarillo.

CLASIFICACION.

Por su uso, la demarcación se clasifica como sigue:

1. Demarcación de pavimentos45:

• Líneas de centro

• Líneas de carril

• Líneas de barrera

• Líneas de borde de pavimento

• Transiciones en el ancho del pavimento

• Líneas de canalización

• Aproximaciones a obstáculos

• Marcas de giros

• Líneas de parada

• Pasos para peatones

• Aproximaciones a pasos a nivel con vías férreas

• Zonas de estacionamiento

• Palabras y símbolos sobre el pavimento

2.2.8 ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

Aunque una obra de infraestructura vial ocasiona, inevitablemente, impactos

sobre su entorno, la intensidad y gravedad de estos, es mayor cuando se ha

omitido una adecuada planificación ambiental del proyecto. Por esta razón es

imprescindible que la dimensión ambiental se incorpore en todas las etapas del

ciclo vial, desde su concepción y diseño hasta la fase de operación y

mantenimiento.

“Dentro de los criterios ambientales para el diseño de la ruta deberán ser

considerados los siguientes aspectos:

• El trazo de la ruta deberá efectuarse minimizando el posible movimiento

de tierra.

45 Manual Centroamericano de Dispositivos Uniformes para el Control del Transito, Anexo del

Acuerdo Centroamericano sobre señales uniformes, SIECA, 2000.




45

• La ruta deberá atravesar las menores cantidades posibles de cursos de

agua, tanto permanentes como temporales (quebradas).

• Se preferirán suelos estables y con buena permeabilidad de manera de

minimizar los problemas ocasionados por las aguas subterráneas en sitios

con niveles freáticos poco profundos.• Se deberá identificar, a lo largo de la ruta y en la medida posible, los

sitios apropiados para la instalación de las estructuras temporales de la

obra, así como sitios potenciales para la obtención de materiales pétreos,

bancos de préstamo, botaderos, etc.

Las normas ambientales que deben aplicarse en la etapa de planificación

son:

• Deberá analizarse la red de drenaje con el objeto de tener una

aproximación de las zonas inundables, las susceptibles a sufrir daños

por correntadas y otros fenómenos provocados por escorrentía

superficial, para definir la colocación de alcantarillas, puentes u otras

obras similares.

• Con el propósito de prever la señalización ambiental adecuada se

deberá investigar en estudios anteriores de la área de influencia del

proyecto, si existen centros turísticos, cavernas, paseos ecológicos,áreas protegidas, tomas de agua, zonas de recargas acuíferas o si

existen sitios o áreas de interés académico y científico.

• Se deberá investigar si en área de influencia se han reportado

inundaciones, deslizamientos de tierra o flujos de lodo, áreas

degradadas y erosión, que estén dentro cercanos al proyecto con el

objeto de desarrollar los mapas de vulnerabilidad.

• En los Estudios de Impacto Ambiental del Proyecto vial, deberán

evaluarse los siguientes aspectos:

Asentamientos humanos e infraestructura de servicios;

Patrimonio cultural e histórico;

Biodiversidad y otros recursos naturales;

Áreas protegidas;

Contaminación sónica;

Valor estético del paisaje y su conservación;

Efectos inducidos para el bosque, la vegetación, humedales y

otros ecosistemas;




46

Contaminación de agua, del aire y del suelo;

Vulnerabilidad a desastre naturales.

• Toda explotación de sitios de prestamos deberá ser concebida y

planificada de forma tal que al ser abandonadas no representen peligropara las personas o animales del área; no deberán dejarse excavaciones

profundas o taludes susceptibles a deslizamientos. El área deberá ser

revegetada y reacondicionada antes de ser abandonada” 46.

46 Manual Centroamericano de Normas Ambientales para el Diseño, Construcción y Mantenimiento de

Carreteras, SIECA, 2002.




47

2.3 DEFINICION DE TERMINOS BÁSICOS

A

AASHTO: American Association of State Highway and Transportation Officials.

Aforo: Consiste en el conteo de vehículos, que transitan por una vía, en un

periodo de tiempo determinado.

Agregados: (gruesos o finos) roca quebrada, arena o grava que han sido

graduadas y pueden usarse como material de relleno.

Alcantarilla: Cualquier estructura por debajo de la subrasante de una carretera

u otras obras viales, con el objeto de evacuar las aguas superficiales y

profundas.

Arcilla: Suelo cohesivo que se compone de partículas cuyo diámetro es menos

de 0.006 mm.

Alineamiento Horizontal: Es la proyección del eje de una vía terrestre, sobre

un plano horizontal del eje, de una obra vial, a partir de este se trazan las

dimensiones de la sección transversal sobre el mismo plano.

Alineamiento Vertical: Es la proyección del eje de una vía terrestre, sobre un

plano vertical, depende principalmente de la configuración topográfica del

terreno en que se localiza el proyecto.

Asfalto: Líquido viscoso o plástico constituido esencialmente por hidrocarburos o

sus derivados y casi totalmente soluble en sulfuro de carbono tiene un color

negro o castaño, impermeable, adhesivo, no volátil, y se reblandece

progresivamente con la acción del calor, se obtiene por la refinación del petróleo

y es totalmente puro.

B

Banco: Una masa de tierra que se levanta sobre la superficie normal de la tierra

.generalmente cualquier masa de tierra que se va a excavar de su sitio natural.

Bacheo: Indica la reparación de una falla en el pavimento.




48

Base: Capa que forma parte estructural de un pavimento, destinada a distribuir

cargas originadas por el peso de los vehículos hacia las capas de subbase o lecho

de un camino. Sobre la capa de base se construye una capa de desgaste o una

carpeta.

Berma: Área contigua y paralela a la calzada de una carretera. Su función es la

de servir como zona de estacionamiento de emergencia de vehículos y de

confinamiento del pavimento.

Bombeo de la superficie: Se le llama bombeo, a la forma que se le da a la

sección del camino para evitar que el agua lluvia, se estanque.

Bóvedas: Son estructuras en las que la parte que recibe la carga del camino, es

un arco de mamposterías, concreto armado, o concreto simple, también las hay

metálicas.

C

Calzada: Zona de la carretera destinada a la circulación de vehículos, con ancho

suficiente para acomodar un cierto número de carriles, para el movimiento de los

mismos excluyendo los hombros laterales.

Carretera, calle o Camino: Un calificativo general, que designa una vía publica

para fines de transito.

Carril: Parte de la calzada destinada a la circulación de una fila de vehículos.

Para Construcción de Carreteras

Carpeta o superficie de rodamiento: La parte superior de un pavimento, por

lo general bituminoso o rígido, que sostiene directamente la circulación

vehicular.

Carpeta Asfáltica: También llamada capa de desgaste, pero que si forma parte

estructural del pavimento.

Caudal máximo: Entiéndase por caudal, la cantidad de un líquido que circula

por un punto.




49

Concreto Asfáltico: Mezcla asfáltica de alta calidad, y propiedades óptimas,

que cumplen con la granulometría especificada, y como ligante cemento asfáltico

sin solventes.

Cordón cuneta y pretiles: Es aquella estructura destinada a facilitar el drenajesuperficial de las aguas, hacia cajas receptoras o canaletas de descarga, además

delimita el borde del pavimento.

Concreto: Mezcla de material aglomerante y agregados fino y grueso. En el

concreto normal, comúnmente se usan como medio aglomerante, el cemento

Pórtland y el agua, pero también pueden contener puzolanas, escoria y/o

aditivos químicos.

Conductores: Es aquella persona que guía un vehículo automotor.

Cuenca hidrográfica: Es el área en la cual se escurre el agua precipitada a un

cause principal (río).

Cunetas: Son las estructuras destinadas a recoger el agua que escurre, de la

superficie del camino, debido al bombeo, así como la que escurre por los taludes

de los cortes.D

Derecho de vía: El área de terreno que el gobierno suministra, para ser usada

en la construcción de la carretera, sus estructuras, anexos y futuras

ampliaciones.

Densidad: La relación del peso de la sustancia a su volumen.

Dispositivos de Control de Tránsito: Están conformados por las señales,

marcas en el pavimento, semáforos y dispositivos auxiliares que tienen la

función de facilitar al conductor la observancia estricta de las reglas que

gobiernan la circulación vehicular, tanto en carreteras como en las calles de la

ciudad.

E

El usuario: Es el elemento humano inmerso en el proceso

de tránsito, estos son los peatones y conductores que deben ser estudiados enforma clara.




50

Especificaciones: Recopilación de disposiciones y requisitos para la ejecución

de una obra.

Especificaciones Generales: Las especificaciones que contiene este libro,

aprobadas para aplicación general y de uso repetitivo en la construcción decarreteras

Estado de la carretera: Es la condición en que se encuentra la carretera.

Escorrentía: Parte de la precipitación que fluye por la superficie del terreno

(escorrentía superficial) o por debajo de aquel (escorrentía subterránea).

G

Granulometría: Gradación ó distribución del tamaño de las partículas de

agregado, que se determina por la separación a través de tamices normalizados.

H

Hidrología: Es la ciencia que estudia el origen, distribución de propiedades de

las aguas que hay en la litosfera o superficie terrestre, su interrelación física y

química con el medio ambiente y los seres vivientes.

Hombro: Las áreas de la carretera, contiguas y paralelas a la carpeta o

superficie de rodadura, que sirven de confinamiento a la capa de base y de zona

de estacionamiento accidental de vehículos.

P

Pavimento: Estructura integrada de las capas de sub. Base, base y carpeta,colocadas sobre la subrasante destinadas a sostener las cargas vehiculares.

Pendiente: Generalmente descrita como la elevación de la superficie del suelo

en los puntos donde toca la estructura.

Peatones: Se considera como peatón a toda la población en general, es

afirmativo decir que equivale al censo poblacional de un país.




51

Precipitación: Agregado de partículas acuosas, liquidas o sólidas, cristalizadas

o amorfas, que caen de una nube o grupo de nubes y alcanzan el suelo.

S

Sección transversal: La sección transversal en un punto, cualquiera de un

camino, en un corte vertical normal al alineamiento horizontal, permite definir la

disposición y dimensiones de los elementos que forman el camino en el punto

correspondiente.

Señales preventivas: Son señales de transito que tienen por objeto general de

advertir al usuario la existencia de un peligro.

Señales Restrictivas: Son aquellas señales que tienen por objeto, expresar

alguna frase del reglamento de tránsito, con el fin que el usuario las cumpla,

estas tienden a restringir algún movimiento del vehículo. Recordándole al

conductor la existencia de alguna prohibición o limitación reglamentada.

Señales informativas: Son las que tienen como finalidad proporcionar al

usuario información que sea de gran ayuda durante su recorrido.

Subrasante: La superficie producida nivelando la tierra nativa o materiales

baratos traídos de otra parte que sirven como base para un pavimento mas

costoso.

Suelo: Es la superficie de material suelto de la corteza terrestre.

Subbase: Son las capas de material especificado, de espesor establecido según

el valor de soporte, colocado sobre una subrasante para sostener la capa de

base superior.

TTránsito Futuro: Es el que se deriva a partir del tránsito actual y del

incremento del transito, utilizando en el pronostico de tránsito a futuro un

periodo de proyecto de 20 años.

V

Vehículo: Es uno de los elementos primordiales para el análisis del tránsito, porlo tanto debe dársele la atención requerida.




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Vehículo de Proyecto: Son los vehículos automotores predominantes y de

mayores exigencias en el tránsito que se desplaza por las carreteras.

Velocidad: Según la física se define la velocidad como la relación entre elespacio recorrido y el tiempo que se tarda en recorrerlo.

Volumen de Tránsito: Es el número de vehículos que pasan por un tramo de

carretera en un intervalo de tiempo dado; los intervalos mas usuales son el día y

la noche, teniéndose tránsito diario y el tránsito horario.

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