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Topicos Especiales de vialidad
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Tema 1
Desarrollo rural
Puede entenderse en un sentido básico como la mejora de las condiciones de vida de los habitantes de los espacios rurales.
Vialidad agrícola
Esta vialidad es una de los principales factores que crea condiciones para movilizar potencialidades y conectarlas con el esfuerzo de superar la pobreza.
Clasificación
1. Vialidad agrícola regional: dotación de infraestructura vial destinado a conectar centros agrícolas de un estado a otro.
2. Vialidad agrícola local: consiste en atender las vías agrícolas de los municipios de diferentes estados del país.
3. Vialidad agrícola en los asentamientos campesinos: dotación y mejoramiento de infraestructura vial de los asentamientos campesinos.
4. Vialidad agrícola en los sistemas de riego: corresponde a atender aquellas vías, que por su función, forman parte de la infraestructura de desarrollo y expansión de los sistemas de riego.
Instituciones vinculadas al desarrollo rural y al transporte
Ministerio de infraestructura (minfra)
el ministerio de infraestructura es el organismo gubernamental responsable de la formulación, regulación, control y seguimiento de las políticas públicas; así como también de la planificación y establecimiento de normas y procedimientos técnicos para los sectores de desarrollo urbano, transporte y comunicaciones.
Ministerio del poder popular de planificacion (mppp)
Es el órgano del ejecutivo nacional encargado de la regulación, formulación, adopción, seguimiento y evaluación de las políticas, estrategias, planes generales, programas y proyectos en materia de planificación estratégica, económica, social, institucional y territorial, así como las proyecciones y alternativas que contribuyan
al crecimiento social, económico y político de la nación en beneficio de la calidad de vida del pueblo venezolano.
Ministerio del poder popular de agricultura y tierras (mppat).
Es la instancia en el cual se llevan a cabo los procesos de coordinación y concertación de las cadenas agroproductivas, a objeto de fomentar el desarrollo de un sector agrícola realmente fortalecido, diversificado y con altos niveles de eficiencia.
Instituto nacional para el desarrollo rural (inder).
es un instituto público comprometido con el protagonismo y la corresponsabilidad de productores y comunidades rurales, construye, rehabilita, y mantiene infraestructuras productivas de sistemas de riego, saneamiento de tierras, vialidad y servicios básicos de apoyo a la producción agrícola.
Instituto nacional de tierras (inti)
es el organismo encargado de garantizar la administración, distribución y regularización de las tierras con vocación de uso agrario en unidades económicas productivas, enmarcados en los planes del ejecutivo nacional para impulsar el desarrollo rural integral y sustentable en función del crecimiento económico del sector agrario con el fin de lograr una justa distribución de la riqueza y consolidar la seguridad agroalimentaria del país.
Red vial agrícola
Según el ministro para el poder popular para la agricultura y tierras estima una cantidad de 300.000 km. De esta vialidad existente en Venezuela. Estas vialidades están compuestas por vías públicas no urbanas e interurbanas, las cuales prestan servicio a unidades de producción y viviendas aisladas.
Infraestructura
para permitir la transitabilidad en el sistema vial agrícola se debe respetar los peso por ejes y las dimensiones máximas por tipo de vehículos que circularan en dicha vía, empleando una vida útil par diseño con una durabilidad no menor de 10 años, de esta manera el gasto de inversión será rentable.
En el caso de asegurar el mantenimiento, debe haber calidad tanto en el proyecto como en la ejecución de la obra, para esto se garantiza:
Un buen diseño. Una rigurosa construcción. Una adecuada inspección.
Ejecución anual de vías agrícolas
Según datos obtenidos por el instituto nacional de desarrollo rural (inder), se estima una ejecución de las vías agrícolas en el territorio nacional para los años 2013-2014, cuyos valores se encuentran expresados en kilómetros (km.)
Año Rehabilitados En ejecución
2013 267.30 987.55
2014 477.25 510.30
Total 711.55 1497.85
Tema 3 el transporte
El transporte de productos consiste en el movimiento de los mismos en forma eficiente en tiempo adecuado hacia y desde un lugar adecuado en la cantidad requerida y con la máxima economía de espacio.
Hay que considerar 5 elementos:1. Movimiento.2. Tiempo.3. Lugar.4. Cantidad.5. Espacio.
Permite el transporte del producto directamente, del depósito del vendedor al comprador. Por lo general este medio es bastante rápido y seguro y los precios varían mucho dependiendo del destino y la empresa que provee este servicio.
Tipos de vehículos predominantes
Vehículo Peso bruto vehicular
Código covenin
(ejes)
N°Cauchos
PotenciaMotor(hp)
Relación Peso/hp
Camión 4545 c-31 2 ejes 6 115 g 40
liviano Tipo 350 4990 b-350 2 ejes 6 108 d 46Camión mediano
12500 c-70 2 ejes 6 172 d 73
Tipo 75012700 f-7000 2 ejes 6 170 d 75
Camión semi- pesado
18500 3 ejes 10 149 d 124
Pesado 32000 3 ejes 10 260 d 123Camión articulado y/o camión mas remolque
46000 2s2-3s22-2
18 o más Hasta 400 d Más de 120
Embalaje
El embalaje o empaque es un recipiente o envoltura que contiene productos de
manera temporal principalmente para agrupar unidades de un producto pensando en su
manipulación, transporte y almacenaje.
Otras funciones del embalaje son: proteger el contenido, facilitar la manipulación, informar
sobre sus condiciones de manejo, requisitos legales, composición, ingredientes, etc. Dentro
del establecimiento comercial, el embalaje puede ayudar a vender la mercancía mediante
su diseño gráfico y estructural.
Procesos de carga
Tiene por objeto optimizar el uso de la capacidad del vehículo con el propósito de disminuir los costos de transporte. El proceso de carga, sin embargo, queda a juicio del empresario. Ningún organismo, público o privado, controla la forma y calidad de la carga. Así, se tiene que, se presentan situaciones como cargas poco pesadas pero con mucho volumen, la tendencia es excederse en el volumen.
Cargar vehículos con sistema de aire con salida hacia arriba cargas apiladas manualmente
Cuando se apila a mano un producto que respira en los contenedores con sistema de aire desde arriba, se debe utilizar un patrón de flujo de aire. El objetivo de los patrones de flujo de aire es construir canales de aire a través y alrededor de la carga para maximizar la circulación del aire refrigerado para la intercepción del calor que penetra el cuerpo del contenedor y eliminar el calor del producto.
Para maximizar el enfriamiento de las cargas apiladas a mano en los contenedores con sistema de aire desde arriba: ·
Utilice un patrón de carga de flujo de aire para los productos que respiran. Coloque una pila en la parte delantera contra el mamparo frontal, con canales verticales que faciliten el flujo de aire desde los canales horizontales de la carga de vuelta a la unidad de refrigeración (después de colocar la primera pila, todas las demás deben ser colocadas exactamente igual para evitar que se bloqueen los canales horizontales)
coloque las cajas de la capa superior en una capa sólida para evitar que el aire se devuelva a la unidad de refrigeración
No coloque la carga tan alto como para comprimir los conductos de aire bloqueando así la circulación del mismo
Deje por lo menos 10 cm (4 pulgadas) de espacio abierto entre la última carga y las puertas traseras, para que el aire retorne
deje un espacio adecuado para que el aire retorne debajo de la carga (si los canales del piso son menos de 5 cm (2 pulgadas) de profundidad, se debe colocar el producto sobre portacargas o paletas con soportes a lo largo para que haya mayor flujo de aire debajo de la carga.)
Cargas unitizadas
Para aumentar el enfriamiento de las cargas unitarias o sobre paletas o protectores en los contenedores con sistema de aire desde arriba:
Sujete los envases a cada paleta con una correa, cinta, película plástica o malla que sea la adecuada; ·
Cargue las paletas en filas y lejos de las paredes Cargue las paletas con sus soportes colocados a lo largo del contenedor Asegure la carga con separadores y apuntalamiento para evitar que los envases de
producto se caigan y bloqueen los espacios de aire entre las paredes y las hileras de paletas
Cargar vehículos con sistema de aire desde abajo
Diseñe los patrones para cargar los contenedores con sistemas de aire desde abajo para mantener la presión del aire debajo de la carga. Los productos que respiran deben ser colocados en cajas con agujeros para permitir la ventilación por la parte de arriba y de abajo. Para las cargas apiladas a mano en los contenedores con sistema de aire desde abajo, se aplica lo siguiente: ·
Coloque las cajas de modo que queden ajustadas una contra la otra desde la parte delantera hasta la parte trasera y de una pared lateral del contenedor a la otra; ·
Apile las cajas de manera que los agujeros de ventilación superiores e inferiores queden directamente unos arriba de otros con los agujeros bien alineados; ·
Deje un espacio de por lo menos 10 cm (4 pulgadas) entre el techo y la parte superior de la carga para que el aire regrese a la unidad de refrigeración;
Bloquee cualquier espacio que quede abierto encima de los rieles-t de la parte atrás del contenedor para que el aire sea forzado hacia arriba a través de la carga y no alrededor del extremo de la carga por las puertas
Para las cargas unitarias colocadas sobre paletas o protectores en los contenedores con sistema de aire desde abajo, observe lo siguiente:
· coloque la carga unitaria de manera que quede ajustada una al lado de la otra
. · cubra el espacio del piso que no esté cubierto por las cargas unitarias, con conglomerado u otro material
Cargas con ventilación
Algunas veces se pasa el aire ambiental por los contenedores para enfriar las cargas de productos frescos. Además, se puede introducir aire fresco en el contenedor para evitar la falta de oxígeno o desplazar los gases metabólicos, tales como el etileno o bióxido de carbono. Para un enfriamiento ventilado adecuado de la carga apilada a mano, se debe utilizar un patrón de carga de flujo de aire. En una carga ventilada, el aire entra por una puerta de ventilación en la parte delantera superior del contenedor, pasa hacia abajo debajo del mamparo, a través de los canales horizontales de aire, y sale por una apertura de escape debajo de la puerta trasera.
Tipos de vehículos
No todos los vehículos son apropiados para el transporte de mercancías perecederas
a fin de mantener la temperatura establecida legalmente para conservar el alimento en
condiciones inocuas y aptas para su consumo. La norma define la siguiente tipología de
vehículos de transporte:
♣ vehículo isotermo: vehículo cuya caja está construida con paredes aislantes,
incluidos las puertas, el suelo y el techo, que limita el intercambio de calor entre el interior
y el exterior.
♣ vehículo refrigerado: vehículo isotermo que, gracias a una fuente de frío, permite
reducir la temperatura del interior de la caja vacía, y de mantenerla después para una
temperatura exterior media de 30°c a -20°c como máximo, según la clase de vehículos
refrigerados que se establecen.
♣ vehículo frigorífico: vehículo isotermo que incorpora un dispositivo de
producción de frío, y permite, con una temperatura media exterior de 30°c, reducir la
temperatura del interior de la caja vacía y de mantenerla de forma permanente entre 12 ºc y
-20 ºc, dependiendo de la clase de vehículo para esta categoría.
Tema 4 planificaciones de una red vial
Planificación vial, puede definirse como el conjunto de estudios necesario para
definir la función que debe cumplir una red viaria determinada, ordenando el conjunto de
actuaciones a lo largo de un tiempo fijado.
Una adecuada planificación vial se limitará a facilitar y dosificar los medios para
satisfacer la demanda existente y produciendo un mínimo impacto, tanto económico como
social, territorial o medioambiental. Aparte de este objetivo primordial, existen otras metas
de carácter secundario que puede cumplir, tales como:
Promover el desarrollo de determinados sectores, como turismo o industria.
Contribuir al equilibrio regional y social en determinadas zonas marginales o
deprimidas.
Servir a fines de defensa nacional.
Construir itinerarios especiales.
Identificación de metas y objetivos
Los objetivos que se propongan serán derivados de las metas y fines que a su vez se
derivan de los ideales y valores de la sociedad, en donde ya esas metas y fines se
encuentran enunciadas en leyes, en textos legales, establecidos en principios éticos o
asambleas más o menos representativas. Por otro lado, no debe olvidarse que el transporte
no es algo que se desea por sí mismo, es sólo un medio para servir otros objetivos.
Todo lo antes mencionado tiene la particularidad de hacer énfasis en lo que se
refiere al sector agrícola, cuyo interés siguiente será identificar las metas que se perseguirán
con la vialidad agrícola. Algunas de las metas que se podrían incluir son:
Minimizar el deterioro ambiental en el diseño y construcción.
Propender a la construcción con los correspondientes estudios y proyectos
avalados por una comisión local de planificación y desarrollo rural.
Minimizar las pérdidas de cosechas por falta de vialidad agrícola.
Maximizar el uso de materiales locales en la construcción.
Propender que la vialidad agrícola sea transitable todo el año.
Integrar todo el territorio nacional bajo una red vial secundaria que permita
propiciar el acercamiento entre comunidades productivas y la ciudad, para
facilitar el intercambio de bienes y propiciar el poblamiento rural.
Por otra parte, parece razonable pensar que si no se cuenta con medios que permitan
materializar las metas, estas son algo eternamente inútiles. Por tanto, la siguiente etapa es la
formulación de objetivos; deben expresarse en términos cuantitativos, que se logren en
periodos no mayores de cinco años que coincidan con los lapsos constitucionales de cambio
de gobierno central y no mayores de tres años para el caso de los gobiernos regionales y
locales, ya que permitiría aprovechar las inversiones hechas en periodos anteriores además
de evitar los cambios hechos por nuevos gobiernos.
Diagnostico
Comprende la búsqueda de toda información básica, esta información debe abarcar
un periodo no inferior a diez años y se pretende conocer la situación presente y pasada con
el propósito de emitir conclusiones acerca de los problemas y circunstancias examinadas.
Se deben construir gráficos y calcular índices, de tal forma que puedan observarse
las tendencias, analizar el comportamiento de los factores y proyectarse hacia el futuro con
intención de determinar lo que ocurriría de mantener o variar las condiciones existentes.
Algunos elementos sujetos a diagnostico podrían ser:
El espacio explotado.
Sistemas de organización de la producción.
Inventario de la red existente por microregión.
Evolución del tránsito.
Inventario de la red existente:
El inventario exige un detallado examen de cada kilómetro de la vía. Debe
registrarse el ancho de la plataforma, el tipo, ancho y estado de la superficie de rodamiento;
el tipo, dimensiones, ubicación de las haciendas, viviendas y escuelas, iglesias,
ambulatorios, expendios de gasolina, de bebidas y comidas, y en general todos aquellos
lugares que sean de origen o destino de tránsito. Un aspecto de suma importancia es la
ubicación de las lagunas con sus respectivos aliviaderos, taludes en cercanía de ríos y
quebradas. Obviamente, debe indicarse las características de todas las intersecciones,
características del trazado, radio y longitud de curvas, grado y longitud de pendientes,
longitud total de la vía en estudio y ancho total de la sección transversal.
Todos los datos deben ser resumidos en planos y cuadros estadísticos que puedan
servir de referencia en los estudios posteriores.
Estudios del tránsito:
Los estudios del tránsito deben considerar las tres dimensiones temporales: pasado,
que contempla el análisis de los antecedentes estadísticos con que se pueda contar.
Presente, que conlleva conteos clasificados, estudios de origen y destino, transformación
de los niveles de producción agrícola a volúmenes de tránsito, tamaño y peso de los
vehículos, determinación de velocidades. Futuro, donde se estudia el tránsito a mediano y
largo plazo.
Se centrará la atención en dos aspectos: transformación de los niveles de producción
agrícola a volúmenes de tránsito y pronósticos de tránsito, puesto que todos los otros
tópicos son tratados con amplitud en cualquier texto de ingeniería vial.
Transformación de producción a volúmenes del tránsito:
En el caso de que se trate de transformar la producción agrícola a volúmenes de
tránsito, se necesita conocer el área productiva y el rendimiento por hectárea del producto,
de tal manera de calcular la producción bruta de los días de máxima cosecha. Así que se
tiene:
A=∑ Xi
A= área de la región en estudio.
Xi= área de las parcelas en producción en la región.
Si se tuviera:
X1= maíz.
X2= coco.
X3= caña de azúcar.
Xi= ganadería
Las toneladas t, de carga agrícola total anual a transportar por la vía son:
T= x1* r1 + x2*r2 + x3*r3 +…. Xi* ri
Dónde: r= rendimiento del producto.
Y si:
N=∑ Xi∗rit
Donde: n= número actual de camiones para transportar las toneladas t.
t= promedio de carga a transportar, en toneladas, por camiones tipo 350 y 750. Se
puede tomar un total de 7 toneladas si se acepta una distribución de 50% entre ambos tipos
de camiones.
Además, debe incluirse el transito generado por actividades turísticas, transporte de
insumos y fertilizantes, el transporte generado por los servicios comunales (escuelas,
dispensarios, etc.), y por último el transito generado por las actividades propias de la
población que vive en el área de influencia de la vía. Los volúmenes máximos de este tipo
de transito se estudian con la siguiente formula:
T.t.a= n+q
Donde:
T.t.a= transito total anual.
N= transito total anual agrícola.
Q= transito total anual no agrícola.
De donde:
T.d.p= t.t.a / 365
Dicho esto, se puede observar que existen dos conceptos convenientes a no perder
de vista: el primero se refiere a la cantidad de toneladas que se transportara por la vía,
pudiendo calcularse el índice en ton/km. Y el segundo concepto es el de utilizar el tdp
como valor estadístico, universal y confiable para referirse al tránsito que utiliza la vía, de
esta manera no se hace diferencia entre el transito agrícola y el no agrícola, ya que la
vialidad se construye para servir al tránsito y no a la producción.
Pronóstico del transito.
Tránsito actual (ta)
Es el volumen de tránsito que se usará en la carretera mejorada o nueva en el
momento de quedar completamente en servicio. En el mejoramiento de una carretera
existente, el tránsito actual se compone: tránsito existente (te) antes de la mejora, más el
tránsito atraído (tat) a ella de otras carreteras, una vez finalizada su construcción. De esta
manera, se expresa como:
Ta = te + tat
el incremento del tránsito es el volumen que se espere que use la nueva vía en el año
futuro seleccionado. Este incremento se compone:
o El crecimiento normal del tránsito (cnt): es el incremento del volumen tránsito,
debido al aumento normal en el uso de los vehículos.
o Tránsito generado (tg): aquellos viajes vehiculares, distintos a los del transporte
público. Oscila entre el 5% y el 25% del t.a
o Tránsito en desarrollo (td): es el incremento del tránsito debido a las mejoras en las
adyacencias a la carretera. A diferencia del t.g, el t.d continua actuando por muchos
años después que la vía ha sido puesta al servicio. Oscila alrededor del 5% del t.a
Tema 5 formulacion de planes y proyectos de redes viales agricolas
Redes viales agricolas
En la red vial existen diferentes clasificaciones de las vías dependiendo de su importancia o jerarquía que se categorizan de la siguiente forma:
Troncales, que comunican estados entre sí. Locales, comunican municipios y poblaciones a nivel regional. Ramales, comunican centros poblados y permite el acceso a la red primeria. Sub–ramales, permite el acceso a fundos y centros de muy baja capacidad
poblacional.
Tomando en cuenta esto, la vialidad agrícola está compuesta por ramales y sub-ramales, y tiene como principal función permitir el desplazamiento del sector productivo y agrario, a través del cual se moviliza la economía no solo de la región si no del país.
Formulación de planes y proyectos
La formulación de los planes y proyectos corresponde hacerlo a los organismos gubernamentales y en general comprende el conjunto de decisiones definitivas en cuanto a objetivos, metas y a la forma de lograrlas. Debe ponerse especial atención a que los planes sean integrados, coherentes y factibles y que respondan a los objetivos propuestos, además
que puedan realizarse en el lapso previsto, en especial si se trata del periodo de gobierno correspondiente.
Como un primer paso en la formulación de los planes, el analista debe reconocer que el uso de los recursos y las consideraciones sociales y políticas son cuestiones separadas y como tal, deben ser respondidas separadamente, pero al mismo tiempo, orientadas todas al logro de los objetivos. El paso racional es hacer primero un análisis económico de las alternativas que están siendo consideradas y seleccionar aquellas que hacen el mejor uso de los recursos. La selección debe ser verificada en los aspectos financiero, político y administrativo antes de convertirse en curso de acción definitivo.
Patrones de espaciamiento y longitud de las redes viales agrícolas
La longitud de la red vial agrícola tiene dos connotaciones, macro y microespacial. El aspecto macroespacial se refiere a la densidad de la red y tiene que ver con el espaciamiento vial. El aspecto microespacial se refiere a la optimización de la longitud vial en los desarrollos de la reforma agraria o en desarrollos privados.
Aspecto macroespacial. La densidad de la red:
La densidad de la red se refiere a kilómetros de carretera construidos por kilómetro cuadrado de superficie. El indicador se ve afectado particularmente por la topografía de cada región, por los sistemas de organización de la producción, tipo de producción, nivel tecnológico utilizado, inversión de capital y lo mercados, entre otros.
Patrones de espaciamiento vial basado en el plan nacional de transporte, de vialidad rural del año 1983:
Tipos de patrones de espaciamiento EspaciamientoTipo 1 ‹ 0,1Tipo 2 0,1-0,3Tipo 3 0,4-0,7Tipo 4 0,8-1,2Tipo 5 1,3-1,9Tipo 6 2,0-2,5
La unidad del espaciamiento esta medida en km, de vías ∕km2 de área agrícola.
Los diferentes tipos de patrones de espaciamiento corresponden a los paisajes agrícolas predominantes en las áreas agrícolas de acuerdo a las siguientes descripciones:
Tipo 1: el paisaje predominante es el natural, donde se observa una escasa a nula intervención humana del medio. El paisaje por lo general señala fuertes restricciones para el desarrollo agrícola (mal drenaje generalizado, topografía escabrosa, excesiva aridez, etc.) Donde se observan muy pocos animales, ausencia de infraestructura en general (caminos, poblados, cercas, etc
Tipo 2: la estructura de las áreas es más compleja como resultado de la interacción de varios sistemas que generan paisajes diferentes. Predominan los paisajes caracterizados por la homogeneidad derivada de las plantaciones (caña, sisal, coco) en explotaciones de medianas a grandes. Se observan muy pocas infraestructuras y ausencia casi total de viviendas en los campos.
Tipo 3: el paisaje más característico está constituido por campos abiertos y extensos, de mediano a gran tamaño o gran tamaño ocupados por cultivos anuales mecanizados (arroz, maíz, sorgo, ajonjolí, etc.) Con una densidad de población generalmente baja y una mediana culturización del paisaje (camino de acceso a las casas, algunos galpones para maquinarias etc.) Por lo general el paisaje se contempla con grandes extensiones de tierra dedicada a la ganadería que incluye su relación con áreas de conucos mas o menos notorias. El porcentaje de cultivos anuales mecanizados respecto a la ganadería es variable, y va desde lotes que parecen islas en las sabanas abiertas hasta constituirse por si solos en el paisaje agrícola predominante.
Tipo 4: el rango más notable en los paisajes de este grupo es la aparición de sistema de
subsistencia y semi-comercial con fuerza animal y la mayor importancia de los sistema de horticultura y fruticultura comercial y la ganadería semi-intensiva.
Es un paisaje muy difundido en los andes venezolanos. Este paisaje está muy relacionado a tamaños de explotación pequeños, una alta culturización del medio (pueblos, carreteras, caminos que dan acceso a las unidades de producción, equipos de riego, divisiones de piedras entre explotaciones, etc.) Y actividades tales que requieran de un menor espaciamiento vial.
Tipo 5: en la medida que los paisajes van siendo más culturizados, las áreas agrícolas presentan mayor complejidad, a consecuencia de las múltiples relaciones entre los sistemas. Encontramos aquellos paisajes extensos donde la dominancia de los cultivos anuales mecanizados es casi total, salvo algunos campos de horticultura y fruticultura comercial, sobre tamaños de explotaciones medianos con una gran proliferación de infraestructura (caminos, centros poblados, sistemas de riego, gran cantidad de galpones para guardar materiales agroindustriales, centros de mercado, etc.) Que dan fe de una gran actividad.
En esta categoría aparece la agricultura de carácter periurbano, caracterizada por la tendencia al dominio de sistemas intensivos y áreas de ganadería extensiva o vacía. El paisaje está caracterizado por una gran diversidad de usos en sus superficies por lo general pequeñas (horticultura, fruticultura, ganadería intensiva, pollos, huevos, cochinos, conejos).
Tipo 6: el paisaje en estos casos es bien especifico de las áreas agrícolas compactas, con sistemas muy intensivos, el riego generalizado de la superficie en producción, y la casi correspondencia del área agrícola con la superficie agrícola. La alta densidad poblacional resulta de pequeños tamaños de explotación con un uso muy intensivo de la tierra.
Los valores citados son un intento preliminar para tratar de relacionar directamente los sistemas de organización de la producción venezolana con sus respectivas demandas de vialidad agrícola.
la utilización de los patrones de espaciamiento vial debe ser manejada juiciosamente por quienes corresponda, pues estos se enfrentan con las siguientes limitantes:
Todos aquellos problemas derivados de la inexistencia de experiencias anteriores. Falta de localización y cuantificación exacta de la superficie agraria Falta de elementos que permitan relacionar los usos agrícolas con la demanda vial
generada. Indefinición respecto a la evolución del sector agrícola a largo plazo.
Aspecto microespacial: optimización de la longitud vial.
Supóngase que se tiene un lote de terreno rectangular abcd cuya área total es a, que se dividirá en n parcelas de igual área y semejantes de relación dimensional 1:2, (n par) la longitud total del camino necesaria para dar salida a cada parte es l, pudiéndose calcular como está indicado en la siguiente figura:
La superficie de cada lote seria a=a/n
2l * l = √ A2 N
Como son n lotes, la longitud total l de camino requerida será:
L= l * N2
=0.5∗√ AN2
Generalizando la fórmula para relación dimensional 1:r y colocándola para que l quede expresada en km, a en hectáreas y n el número total de parcelas se tiene que:
L=ʈ∗0.05√ ANR
Es necesario introducir, sin embargo, un coeficiente de corrección ʈ que incluya el hecho que en los cruces de camino cuatro lotes tengan 2 dimensiones a lo largo de dichos caminos, se recomiendan que el coeficiente de la raíz quede en 0.06.
En la formula los parámetros a y n tienen poca variación: en una zona a parcelar el área a es casi fija y n es el número de lotes que se desea obtener. El factor r es el único parámetro que acepta fluctuaciones mayores por lo tanto, la longitud de la vialidad, en un caso concreto, depende fundamentalmente de la relación media dimensional.
El valor r recomendado por los españoles es 3, similar al que usan los holandeses, para minimizar los tiempos empleados en labores de cultivos. Un r=2 alarga en forma excesiva la red vial y por el contrario un r=4 obliga a lotes extremadamente largos que dificulta ejecución de las labore cruzadas y crea problemas de lindes entre lotes contiguos.
Separación media de los caminos a nivel micro espacial
R es la relación media dimensional longitud/altura de los lotes y l es el ancho, expresado e metros, se puede, por tanto, decir que:
pero: a/n = a, superficie de cada lote separación = s = 200√ RA
El siguiente cuadro indica las separaciones medias para algunos lotes y para relaciones dimensionales desde 1 hasta 4. Los valores se indican hasta las decimas de metros.
Hect R=1 R=2 R=3 R=41 0.20 0.28 0.35 0.45 0.45 0.63 0.77 0.8910 0.63 0.89 1.10 1.2615 0.77 1.10 1.34 1.5520 0.89 1.26 1.55 1.79
Tema 6 mantenimiento vial
Mantenimiento de las vías secundarias
Importancia del mantenimiento
El mantenimiento de las vías tiene tres finalidades principales:
Prolongar la vida y aplazar la fecha en que debe renovarse Reducir el costo de operación de los vehículos que circulan por ellas Contribuir a que se mantengan abiertas al tránsito y permitir por ende, una mayor
regularidad, puntualidad y seguridad de los servicios de transporte.
La primera finalidad se relaciona directamente con las autoridades, la segunda con los usuarios y la tercera con los habitantes de la zona que atraviesa la vía.
El mantenimiento es una fase de la vida de la estructura, puesto que, aunque se observen debidamente las normas de calidad de la construcción y los materiales, con el transcurso del tiempo, las carreteras se deterioran.
El ritmo de deterioro puede variar mucho según el clima, la resistencia del pavimento y el terreno de fundación, el volumen de tránsito y la carga por eje de los vehículos. En los pavimentos de asfalto se producen grietas que al permitir la penetración del agua de lluvia
se forman muy rápidamente huellas y baches. El betún de la capa de rodadura pierde gradualmente sus cualidades de aglutinación y el pavimento se vuelve quebradizo.
Las lluvias pueden causar también daños en los hombrillos y la vegetación los invade igual que a la carretera, impidiendo el escurrimiento y la evaporación del agua
En relación con los beneficios que se derivan del mantenimiento de las vías, los entes gubernamentales e institucionales deben comprender y aceptar “… que los beneficios más importantes del mantenimiento de carreteras no son los que perciben las autoridades de vialidad sino los que se obtienen en forma de ahorros en el costo de operación de los vehículos…”, según la experiencia del banco mundial. Los análisis empíricos hechos por esta institución, han demostrado que una carretera pavimentada en condiciones razonablemente satisfactorias puede producir ahorros, según la composición y edad de los carros y el grado de deterioro de la red, en el desgaste y en el mantenimiento de los vehículos y neumáticos, entre 8% y un 40%.
Plan de mantenimiento.
El diseño, construcción y mantenimiento de una vía constituyen un ciclo integrado en el tiempo, que debe adaptarse a las condiciones de un determinado camino, a su estado físico y al aumento del tránsito. Así, se tiene entonces que, el mantenimiento se puede dividir en:
Mantenimiento de rutina Mantenimiento periódico Mejoramiento Mantenimiento del equipo utilizado en los trabajos
Grado de mantenimiento
Caminos de tierra:
1. Rutina: las operaciones se repetirán una o más veces al año. Trabajos: limpieza de cunetas, control de la vegetación, bacheo y nivelación.
2. Periódico: las operaciones se repetirán cada 5 años aproximadamente. Trabajos: reemplazo de alcantarillas, construcción de cabezales y bateas, reconstrucción de cunetas.
3. Mejoramiento: cuando aumente el tránsito de 15 a 40 ven/día, conviene mejorar el camino a nivel de granzón. Trabajos: reparación de taludes, construcción de variantes, cambio de la superficie de tierra a granzón.
Caminos de granzón:
1. Rutina: las operaciones se repetirán una o más veces al año. Trabajos: limpieza de cunetas, control de la vegetación, bacheo y nivelación.
2. Periódico: las operaciones se repetirán cada 5 años. Trabajos: renovación de la capa de granzón, grava o escoria y reparaciones de obras de drenaje.
3. Mejoramiento: cuando aumente el tránsito de 200 a 500 ven/día, conviene mejorar el camino a nivel de pavimento asfaltico en frio mezclado in situ.
Caminos estabilizados y pavimentados
1. Rutina: las operaciones se repetirán más de una vez al año. Trabajos: los mismos anteriores más la reparación de grietas, y especial atención a los hombrillos y a los bordes del pavimento, en especial limpieza de cunetas y alcantarillas.
2. Periódico: las operaciones se harán como máximo cada 5 años. Trabajos: tratamientos superficiales livianos o sellados asfalticos.
3. Mejoramiento: comprende mejora del drenaje, del trazado ampliación de la sección transversal y cambio de la superficie a un pavimento de mejor calidad.
Con relación a la maquinaria, el mantenimiento preventivo (de rutina), comprende las siguientes operaciones, que se deberán efectuar a diario, verificación de los niveles de aceite, agua, electrolito y combustible, presión de inflado de los cauchos u soplado de los filtros de aire.
El mantenimiento periódico se efectuara de acuerdo al plan de mantenimiento de la empresa, cuidando de no rebasar la cantidad de horas establecidas para la rutina. En este mantenimiento se incluye la pintura de las obras de drenaje, tales como los puentes y la pintura y/o reposición de las señales de tránsito.
Maquinaria:
1. Rutina: las operaciones se harán a diario. Trabajos: verificación de los niveles de aceite, agua, electrolito y combustible, presión de inflado, soplado de filtros de aire y engrase de los puntos clave, además de una inspección ocular por todas las partes visibles de la máquina para constatar la perdida de tornillos o tornillos flojos y posibles pérdidas de fluidos.
2. Periódico: las operaciones se efectuaran de acuerdo al plan de mantenimiento de la empresa, cuidando de no rebasar la cantidad de horas establecidas para la rutina. Sin embargo, se puede incluir la revisión del estado de todo tipo de mangueras, incluyendo las juntas y sellos, limpieza de los filtros de combustible, estados de los bornes de la batería, degaste excesivo de los dientes de palas y cucharas, tensión adecuada de las cadenas y en general una revisión total de la apariencia de la máquina.
INGENIERO JEFE DEL MANTENIMIENTO
JEFE DE SECCIÓN
PERSONALADMINISTRATIVO
JEFE DE GRUPO
CARPINTEROSALBAÑILES
CAPORALES OPERADORESY AYUDANTES
CUADRILLAS
Organización del personal de campo.
La sección de mantenimiento (pública o privada), estará a cargo de un jefe de sección quien dependerá de un ingeniero encargado de la zona, que puede ser del m.t.c., de la dirección de obras de la gobernación o del m.a.c. Este ingeniero será el que diseñara el plan de mantenimiento anual, impartirá las instrucciones y supervisara la ejecución de los trabajos.
El jefe de sección cotara con unos auxiliares para los trabajos de campo que serán los jefes de grupos y estos a su vez tendrán a su cargo a los caporales, operadores, carpinteros y albañiles.
Tema 7 mantenimientos de obras de drenaje
Obras de drenaje
Las obras de drenaje son los elementos estructurales que eliminan la inaccesibilidad de un camino, provocada por el agua o la humedad. Los objetivos primordiales de las obras de drenaje son:
Dar salida al agua que se llegue a acumular en el camino Reducir y eliminar la cantidad de agua que se dirija hacia el camino Evitar que el agua provoque daños estructurales.
La localización y el diseño de las obras de drenaje tienen una gran importancia en el proyecto de vías terrestres, una mala localización o un mal diseño ocasionan graves problemas en el buen funcionamiento de un camino, pues la falla de una obra trae como consecuencia la interrupción del servicio de la vía en operación, así como las molestias causadas a los usuarios por la pérdida de tiempo, además de las pérdidas económicas que pueden ser considerables.
Sistemas de drenaje
Se define sistema de drenaje de una vía como el dispositivo específicamente diseñado para la recepción, canalización y evacuación de las aguas que puedan afectar directamente a las características funcionales de cualquier elemento integrante de la carretera.
Dentro de esta amplia definición se distinguen diversos tipos de instalaciones encaminadas a cumplir tales fines, agrupadas en función del tipo de aguas que pretenden alejar o evacuar, o de la disposición geométrica con respecto al eje de la vía:
Drenaje superficial: conjunto de obras destinadas a la recogida de las aguas pluviales o de deshielo, su canalización y evacuación a los cauces naturales, sistemas de alcantarillado o a la capa freática del terreno. Se divide en dos grupos:
Drenaje longitudinal: canaliza las aguas caídas sobre la plataforma y taludes de la explanación de forma paralela a la calzada, restituyéndolas a cauces naturales. Para ello se emplean elementos como las cunetas, caces, colectores, sumideros, arquetas y bajantes.
Drenaje transversal: permite el paso del agua a través de los cauces naturales bloqueados por la infraestructura viaria, de forma que no se produzcan destrozos en esta ultima. Comprende pequeñas y grandes obras de paso como puentes o viaductos.
Drenaje profundo: su misión es impedir el acceso del agua a capas superiores de la carretera –especialmente al firme-, por lo que debe controlar el nivel freático del terreno y los posibles acuíferos y corrientes subterráneas existentes. Emplea diversos tipos de drenes subterráneos, arquetas y tuberías de desagüe.
Es práctica habitual combinar ambos sistemas para conseguir una total y eficiente evacuación de las aguas, aunque en ocasiones –zonas muy secas o con suelos impermeables- solo es necesario emplear dispositivos de drenaje superficial.
Drenaje superficial longitudinal
Cunetas Caces Arquetas Bajantes Colectores
Cunetas
la cuneta puede definirse como una zona longitudinal situada en el extremo de la calzada y que discurre paralela a la misma, cuya misión es la de recibir y canalizar las agua pluviales procedentes de la propia calzada –donde son evacuadas a través del bombeo- y de la escorrentía superficial del talud de desmonte si éste existe.
Otras disposiciones propias de las cunetas son:a) Cunetas de coronación de desmonte: se colocan en la parte más alta del desmonte
para evitar la erosión y arrastre de materiales que conforman talud, así como para aliviar para del caudal que debería recoger la cuneta principal, interceptando la escorrentía de las laderas circundantes.
b) cuneta de coronación de terraplén: evitan que el agua recogida por la calzada penetre en el talud, lo que podría ocasionar arrastres e incluso el desmoronamiento parcial del terraplén. Son de menor tamaño, ya que únicamente deben evacuar el agua recogida en el firme.
c) Cuneta de pie de terraplén: su misión es recoger las aguas que caen sobre el talud del terraplén y sobre el terreno circundante, sobre todo si su pendiente vierte hacia el propio relleno, ya que podría llegar erosionar gravemente la base del mismo.
cases
un caz es una franja estrecha situada longitudinalmente en los bordes de la calzada y cuyo cometido es recoger, conducir las aguas superficiales y de escorrentía hasta un elemento de desagüe.
Bajantes
Son los elementos encargados de canalizar las aguas desde el correspondiente elemento de desagüe –sumidero o imbornal- hasta el sistema de canalización definitivo. Suelen construirse con piezas prefabricadas cerámicas o de hormigón en forma de artesa, solapándose unas con otras. También se emplean tubos de pequeños diámetros o, si el terreno lo permite, se excavan en pequeños canales.
arquetas
son obras de fábrica que se encarga de recibir a las bajantes y enlazarlas con el colector general. Además, facilitan la inspección y conservación de los dispositivos enterrados de desagüe, permitiendo su fácil limpieza y mantenimiento. Suelen colocarse regularmente a distancias no superiores a 50m., así como en puntos críticos tales como confluencias de tubos, sumideros, drene subterráneos, etc. No se permitirá el uso de arquetas ciegas o no registrables.
Colectores
Suelen ser de grandes tubos de donde van a parar las aguas recogidas de todos los sumideros y canalizadas por los bajantes. Suelen estar hechos de materiales resistentes y durables –hormigón, fibrocemento o aceros- y se les exigen ciertas características que aseguren su resistencia a las presiones de trabajo y a las cargas exteriores así como una relativa estanquidad.
Mantenimiento de obras menores
Los trabajos para el mantenimiento de las obras de drenaje superficial, se consideran de gran importancia, puesto que si esto falla toda la estructura se verá comprometida llegando en muchos casos al colapso, es decir a detenerse el paso de vehículos y en otros a deteriorarse la superficie de rodadura por la formación de los baches, asentamiento de la vía y formación de pequeñas corrientes de agua que abren surcos y vuelven en definitiva intransitable el camino.
Las cunetas de concreto deberán mantenerse limpias de sedimentos, tierra proveniente de los derrumbes y vegetación. Así mismo se tratara de mantenerlas con sus dimensiones originales cuando estas se adapten a las dimensiones de la cuneta tipo.
Drenaje superficial transversal
Su finalidad es permitir el paso transversal del agua sobre un camino, sin obstaculizar el paso.En el drenaje transversal encontramos- puentes- puentes – vado- bóvedas.- alcantarillas
Puentes
Los puentes son las estructuras mayores que forman parte del drenaje transversal de la carretera y permiten salvar o cruzar un obstáculo natural, el cual puede ser el curso de una quebrada o un río.
Puentes vado
El puente – vado, es una estructura en forma de puente y con características de vado, que permite el paso del agua a través de claros inferiores en niveles ordinarios, y por la parte superior cuando se presentan avenidas con aguas máximas extraordinarias.
Bóvedas
Las bóvedas de medio punto construidas con mampostería son adecuadas cuando requerimos salvar un claro con una altura grande de la rasante al piso del rió.
AlcantarillasSe define como alcantarilla a la estructura cuya luz sea menor a 6.0 m y su función
es evacuar el flujo superficial proveniente de cursos naturales o artificiales que interceptan la carretera.
Puentes y pontones
Los puentes construidos en zonas urbanas son casi las mismas que en zonas rurales con algunas diferencias los que se menciona.Los gálibos horizontales y verticales para puentes urbanos serán el ancho y altura necesarios para el paso del tráfico vehicular. El galibo vertical no será menor que 5m.El galibo vertical autopistas principales será al menos 5.5m en zonas rurales. En zonas altamente desarrolladas esta magnitud puede ser reducida, previa justificación técnicaLos gálibos especificados pueden ser incrementados si el asentamiento pre calculado de la superestructura excede los 2.5 cm.En puentes sobre cursos de agua, se debe considerar como mínimo un altura libre de 1.5 a 2.5 sobre el nivel máximo de agua.
Según esta norma se establece lo siguiente, en cuanto a la conservación y mantenimiento de las obras de drenaje:
El sistema de drenajes de una vía comprende todas las construcciones que se destinan a la conducción controlada de las aguas.
Los objetivos principales de los sistemas de drenajes viales son:
permitir el escurrimiento rápido de la lluvia hacia los sitios de descarga.permitir el paso a través de la vía de las aguas superficiales provenientes de precipitaciones o de corrientes naturales.controlar y evitar la acumulación de aguas freáticas que impliquen daños para la vía. En general, prever el deterioro de la vía y sus componentes como resultado de la circulación de aguas superficiales y subterráneas.
Para el cumplimiento de los objetivos trazados se deberá considerar los siguientes puntos:
evitar que las obras de drenaje estén obstruidas por materias sólidas o por arbustos y hierbas en más de un 20% de su sección transversal o una tercera parte (1/3) de su luz libre.mantener una revisión constante de las juntas, reposición o cambio de apoyos, reparación de socavaciones y elementos de seguridad.realizar la reposición o reparación de toda obra de drenaje que se encuentre en mal estado.
la limpieza de las obras de drenaje se deben hacer en toda su longitud, y no solo en sus extremos.en general, se debe impedir la existencia de aguas no controladas en la vía, para evitar la erosión de taludes, derrumbes, socavación de estructuras y rotura de pavimentos.realizar los trabajos de construcción o reparación de las obras de drenaje en conformidad a la normativa vigente.
Tema 8 mantenimientos de la calzada
Calzada.
Se denomina calzada a la parte de la calle o de la carretera destinada a la circulación de los vehículos.
Se compone de un cierto número de carriles y su zona exterior (donde no se debe circular excepto en circunstancias especiales) son los arcenes o las aceras, que no pertenecen a la calzada.
Granzón.
Se denomina así a la mezcla natural de grava, arena y material llenante, en diferentes combinaciones, procedentes de ríos, quebradas y minas.
Los materiales que componen el granzón natural se clasifican en agregado grueso y agregado fino. El agregado grueso es la fracción del granzón natural que queda retenida en el cedazo nº 10. El agregado grueso debe tener las propiedades características siguientes:
1. Debe estar limpio y no tener más de 20% de su peso, de trozos alargados o planos.
2. El porcentaje de desgaste, determinado según el ensayo de los ángeles, no debe ser mayor de 50%.
El agregado fino es la fracción del granzón natural que pasa el cedazo nº 10. La fracción del granzón natural que pasa el cedazo nº 40 debe tener las propiedades características siguientes:
Mezcla para usar enSub-base Base
Limite liquido Máximo 35% 25%Índice de plasticidad Máximo 9% 6%
El granzón natural que se use para la construcción de bases debe tener, de acuerdo al tipo de tráfico, los valores c.b.r., que se indican a continuación:
Tipo de trafico valor c.b.r.
Pesado mínimo 80%
Liviano mínimo 60%
Reparaciones
En este tipo de camino la reparación de la calzada se circunscribe a la nivelación de la misma. Esta operación consiste en la conformación de la rasante a su estado original y en la eliminación de todas las irregularidades de la superficie. Se debe tener especial cuidado de no desperdiciar el material de la superficie, de mantener todas las pendientes indicadas y de efectuar el despeje de las cunetas. Cuando se considere necesario, se precederá a regar una nueva capa para remplazar el material perdido.
Para efectuar satisfactoriamente esta clase de trabajo, se recomienda el uso de motoniveladoras, camiones tanques regadores, y aplanadores de neumáticos o de rodillos. El procedimiento a seguir es el siguiente:
a) Se debe humedecer la superficie que se va a nivelar en forma adecuada, con miras a facilitar el trabajo y a obtener una buena compactación.
b) En la nivelación la motoniveladora trabajara desde afuera hacia el eje de la via, y otra vez trabajando en sentido contrario procurando mantener el perfil transversal adecuado. Esta operación se continuara hasta tener todo el material esparcido de acuerdo a la sección transversal.
c) Compáctese adecuadamente. La compactación obtenida no debe ser menor que el 95% de la densidad proctor máxima a 95-98% de humedad óptima. (cuando se está regando una nueva capa de material, el procedimiento es esencialmente el mismo aunque se debe tener especial cuidado de regar el material uniformemente).
Cuando el suelo sea algo arcilloso, se usaran los rodillos de pata de cabra, aunque la terminación se hará con aplanadoras de cilindros lisos o de ruedas neumáticas. Cerca de las estructuras, en los cruces y sitios de difícil acceso para las aplanadoras, se usaran pisones de mano o vibradores de mano.
Otro tipo de deterioro en los caminos de tierra o de granzón son los baches. En este tipo de superficies, la reparación de baches se debe efectuar en la forma siguiente:
a) La excavación del bache se debe cuadrar bien hasta obtener aristas perfectamente verticales, una vez que se haya removida todo el material inadecuado.
b) Se rellena el bache con material granular nuevo, apropiado y adecuadamente humedecido en capas no mayores de 10cm.
c) Compáctese cada una de las capas firmemente hasta llegar al nivel de la superficie. No se recomienda dejar que el área del bache sobresalga un poco sobre el resto de la superficie, pues si se ha compactado debidamente, el tráfico no producirá más asentamiento.
Mantenimiento rutinario de calzadas pavimentadas.
Sello de fisuras y grietas:
Tratamiento que se aplica para corregir agrietamientos longitudinales, transversales y de juntas entre carriles en pavimentos asfálticos y de grietas lineales de pavimentos rígidos, para prevenir el ingreso de agua que debilita las capas inferiores del pavimento y la sub-rasante
Las grietas de ancho igual o superior a ¼”, deben ser ruteadas previamente a su sellado, para conformar una cavidad uniforme y firme que le permita aceptar la cantidad adecuada de sellante y su adhesión a las paredes de la grieta.
Reposición del sello en juntas de pavimentos rígidos:
El propósito es impedir el ingreso de agua a la sub-base que puede generar bombeo y la introducción de materiales incompresibles que impiden el cierre de las juntas cuando las losas se expanden, ocasionando astillados y voladuras del pavimento.
El trabajo comprende en la remoción del sello antiguo (si existe), el aserrado de una nueva caja de dimensiones apropiadas para el sellante por usar, la limpieza de la nueva caja en todo su espesor y la instalación del sellante. Los materiales por utilizar incluyen el asfalto-caucho, la silicona y los insertos preformados de neopreno.
Bacheo superficial y profundo.
Su propósito es restablecer la integridad del pavimento y prevenir daños extensos a la calzada que afecten la inversión de capital y la comodidad y seguridad en la circulación vehicular.
Se realiza principalmente para corregir fallas tales como agrietamientos del tipo piel de cocodrilo, depresiones, ojos de pescado, distorsiones y ahuellamientos localizados y
fallas en los bordes de un pavimento asfaltico, así como porciones muy deterioradas de losas de pavimentos rígidos.
Riego en negro.
Su propósito es restablecer la integridad del pavimento, previniendo el deterioro progresivo de la superficie. Consiste en una aplicación ligera de emulsión asfáltica para sellar áreas localizadas fisuradas o con vacíos superficiales.
Solo es recomendable en vías de bajo tránsito y reducida velocidad de operación, por el riesgo de disminución de la fricción superficial.
Enarenado
Su propósito es mejorar las condiciones superficiales de fricción. Se aplica en áreas donde la superficie presente excesos de asfalto.
Sello de arena asfalto
Previenen o retrasan el deterioro superficial progresivo que afectaría adversamente la calidad de la circulación y la seguridad de los usuarios.
Se aplican típicamente para proteger superficies con desprendimientos incipientes o cuyos agregados presenten problemas de adherencia con el asfalto, para rellenar fisuras pequeñas, para rejuvenecer el pavimento de manera temporal y, ocasionalmente, para mejorar zonas con problemas de resistencia al deslizamiento.
Reparación de bordes de pavimentos asfalticos.
El propósito es corregir deterioros localizados, producidos por la circulación de las cargas del pavimento muy cerca del borde (generalmente por deficiencias geométricas de la vía) y/o infiltración de agua por los bordes o por la berma.
Tema 9 puentes en zonas rurales.
Topicos especiales en vialidad
Puentes en vias rurales
Son estructuras hechas de madera, piedra, concreto reforzado o hierro estructural utilizados para que una vía de comunicación pueda salvar un rió, una depresión u otra vía de comunicación.
La ubicación del puente y sus dimensiones las deberían determinar idealmente un ingeniero, un hidrólogo y un biólogo de pesca que trabajen en grupo
Los puentes se deben diseñar de tal forma que tengan la capacidad estructural adecuada para soportar el vehículo más pesado previsto. Los puentes de un solo claro se pueden construir a base de troncos, maderos, vigas de madera laminadas y pegadas, vigas de acero, plataformas de carros de ferrocarril, losas de concreto coladas en el lugar, losas ahuecadas de concreto prefabricado o vigas en “t”, o pueden ser puentes modulares o temporales como los del tipo hamilton ez, acker, o bailey.
Los “diseños estandarizados” se pueden encontrar para el caso de mucho puentes sencillos en función del claro del puente y de las condiciones de carga. Las estructuras complejas deberán ser diseñadas específicamente por un ingeniero estructural. Los diseños de puentes con frecuencia necesitan de la aprobación de organismos o gobiernos locales.
Entre las cimentaciones para puentes se pueden mencionar soleras inferiores de troncos, gaviones, muros de retención de mampostería, o muros de retención de concreto sin contrafuertes apoyados en zapatas.
Clasificacion de los puentes.
Los puentes de acuerdo a sus características constructivas, por la función que desempeñan, se pueden clasificar por lo siguiente:
1. Tipo de material usado en la construcción.2. Distancia que salva.3. Sistema estructural predominante.4. Usos que tendrá el puente.5. Ubicación de la calzada en la estructura del puente.
* por el tipo de material usado: mampostería (ladrillo), madera, concreto reforzado, concreto precomprimido, acero, hierro forjado, compuestos. La estructura de un puente no esta constituida por un solo tipo de material. Por ejemplo, los puentes arcos hechos con mampostería de ladrillo, preferiblemente tendrán las bases construidas con mampostería de piedra, con el objeto de darle mayor consistencia y hacerlas mas duraderas a la exposición y a la acción de aguas de ríos.
*según la distancia que salva: por ejemplo los acueductos, soportan un canal o conducto de agua, viaductos, son puentes construidos sobre terrenos seco o en un valle formado por un conjunto de tramos cortos.
*por el sistema estructural predominante: isostatico e hiperestatico. Puentes isostaticos, sus armazones son estáticamente independientes uno de otros. Puentes hiperestaticos sus armazones son dependientes uno de otros, desde el punto de vista estático, pudiendo tener o no dependencia entre los tableros y sus apoyos. Otra opción según su sistema estructural predominante es el arco circular o cualquier curvatura regular simple o compuesta y además el material de construcción es el concreto y hierro de refuerzo los cuales pueden ser isostaticos o hiperestáticos.
*según el uso que tendrá el puente: si su uso es exclusivo para peatones se denomina peatonal. El puente carretero es el más común utilizado para el paso de una carretera sobre un curso de agua o el paso sobre otra vía.
* según la ubicación de la calzada: puentes de calzada superior, cuando la estructura portante (tablero) esta ubicado debajo de la calzada; puentes de calzada inferior con tableros cuya estructura portante esta ubicada a los lados de la calzada sobresaliendo de la superficie o ubicada por encima de la misma.
Puentes de concreto reforzado.Han sido los más comunes que se han realizado en la industria de la construcción de
puentes. Son preferibles las estructuras de concreto porque pueden ser relativamente simples y baratas, requieren de un mantenimiento mínimo, y tienen una vida útil relativamente larga (100 años) en la mayoría de los ambientes. El concreto reforzado se usa con frecuencia en puentes de cualquier tipo desde caminos rurales hasta autopistas, por su economía para claros cortos y medianos, durabilidad y fácil adquisición de materiales. Según los elementos de soporte que dispone se clasifica en los siguientes tipos:
Puentes de losas: son de espesores constantes, resultan económicos cuando los claros son pequeños del orden de 3 m a 8 m, pueden estar apoyados sobre pilares o estribos.
Puentes de vigas t: para claros entre 8 m y 35 m resalta muy aceptable su uso. Están constituido por una losa de concreto soportado por vigas principales paralelas al transito.
Mantenimiento.
Cuando se note la presencia de grietas en cualquier parte de la estructura, se procederá de inmediato a investigar las causas que pueden provocarlas a fin de proyectar as reparaciones conveniente, en caso que revistan carácter urgente el ingeniero a cargo, tomara todas las medidas necesarias a fin de preservar la seguridad de las personas y vehículos que transiten por la vía.
Cuando se observe en las estructuras con refuerzo metálico, la posibilidad de que se desprenda la capa protectora de la misma, se procederá, a fin de evitar la oxidación, a remover las partes afectadas y se reconstruirá con mortero rico en cemento.
Puentes de madera Entre los de maderas se caracterizan porque su construcción es rápida y de bajo costo, pero presenta problemas por su baja resistencia y poca durabilidad ya que son muy sensibles a los agentes atmosféricos como la lluvia, el viento, vulnerables a incendios ,grandes inundaciones y a la degradación del ambiente por lo que requiere un mantenimiento continuo y muy costoso.
Con frecuencia se usan los puentes de troncos debido a la disponibilidad de materiales locales, sobre todo en las zonas remotas, pero teniendo presente que esto solo aplica a claros relativamente cortos y cuentan con una vida útil más bien corta (10 a 25 años).
mantenimiento.
Por serla madera un material vulnerable a los agentes atmosféricos e insectos, estas estructuras deberán inspeccionarse periódicamente. En el caso de que el puente este sostenido por pilotes deberá examinarse estos últimos especialmente a la altura del suelo que es el punto donde suele aparecer el deterioro. Se recomienda utilizar una barra ¾ “aguzada, con la que se golpea el pilote en la línea de contacto y permite apreciar su estado, se revisara el tablero a fin de sustituir las tablas deterioradas, todos los elementos nuevos que se coloquen deberán ser tratados con creosota u otros químicos que ayuden a la preservación de la madera.
Puentes de mamposteria.Se denominan así a todos aquellos que están construido total o parcialmente con
materiales unidos con morteros, son puentes de construcción antigua y subsisten en algunas carreteras. Los puentes de piedras están formados por bóvedas cilíndricas, aunque en ellas predomina la dimensión longitudinal sobre la transversal, por ello el efecto de bóveda es mínimo. Las formas de las estructuras de piedras que sirven para salvar luces de
cierta importancia se derivan del arco formado por dovelas yuxtapuestas, son las bóvedas y cúpulas.
Aparte de la piedra se han utilizado materiales como el ladrillo, un pequeño bloque con el que se puede hacer arcos de dovelas yuxtapuestas, por lo tanto la morfología de los puentes de ladrillos es igual a la de puentes de piedra. En comparación con los anteriores estos puentes son más resistentes, compactos y requieren poco mantenimiento ya que resiste los agentes climáticos y por consiguiente tiene mayor periodo de vida útil.
Actualmente el arco de piedra como técnica para hacer puentes es solamente historia, ya no se construyen puentes de este tipo porque resultan excesivamente costosos, salvo casos excepcionales en parques.
Mantenimiento.
Por ser estructuras con muchos años de servicios deben ser objeto de revisiones frecuentes especialmente en lo que respecta a grietas que originen filtraciones las cuales deben ser reparadas rápidamente.
Puentes metalicos
La mayoría de los puentes tuvieron una vida relativamente corta, por ser un material frágil y con débil resistencia a la tracción, respecto a las máximas cargas que soportaban como choques y vibraciones debidas a la circulación. Estas estructuras se encuentran a su vez constituidas por materiales propensos a la oxidación, las cuales deben ser revisadas periódicamente con el objeto de observar si todos los elementos se encuentran en buenas condiciones, en periodos variables según los climas.
Los materiales derivados del hierro usado sucesivamente han sido la fundición, hierro forjado y el acero. Puentes de hierro fundido fueron los primeros puentes que se construyeron con hierro con estructura similar a los de mampostería y madera, el forjado del hierro aumenta su resistencia y mejora su homogeneidad. Los puentes de arco de acero se han utilizado para franquear grandes alturas, valles importantes, cuando el claro y el rebajamiento resultan excesivos para una bóveda hecha con piedra o con arco de concreto reforzado. Presentan el inconveniente de que son costosos y que están expuestos a la acción corrosiva de los agentes atmosféricos.
Mantenimiento.
Por estar constituida su estructura por materiales propensos a la oxidación, se revisaran periódicamente con el objeto de observar si todos los elementos están en buenas condiciones. En periodos variables, según los climas se pintaran totalmente todas las partes metálicas eliminando completamente la pintura vieja, luego se darán dos manos de pintura
antioxido, para después cubrir la estructura de dos manos de color deseado. Durante las labores de pintura se revisaran los remaches, pasadores, etc., con el propósito de ajustar las piezas o sustituirlas por otras nuevas cuando sea necesario.
Tema 10.
Obras de protección en pilas, estribos y márgenes en puentes.
Socavación La socavación es el resultado de la acción erosiva del flujo de agua que arranca y acarrea material de lecho y de las bancas de un cauce, convirtiéndose en una de las causas más comunes de falla en puentes.
Socavación local: es aquella producida por los obstáculos dentro de las vías fluviales, al aumentar la velocidad por aceleraciones conectivas y por la formación de remolinos; tal es el caso de la socavación al pie de pilas y estribos de puentes, tablestacados y otras similares. Se produce por la formación de vórtices en los alrededores de esos elementos, debido a la desviación brusca que sufren las líneas de corriente del agua por la presencia de estos.
Socavación general: es aquella que se produce a todo lo ancho del cauce cuando ocurre una crecida debida al efecto hidráulico de un estrechamiento de la sección; la degradación del fondo del cauce se detiene cuando se alcanzan nuevas condiciones de equilibrio por disminución de la velocidad, a causa del aumento de la sección transversal debido al proceso de erosión. Se da en todo el cauce del río y no indispensablemente por la construcción de una estructura hidráulica. Este descenso del fondo del río puede ser uniforme o no y es poco conocido.
Obras de protección de márgenes, pilas y estribos en puentes. Para entender el porqué de las obras de protección es necesario saber qué es la socavación. Ya entendido ese punto, los tipos de protección en estribos, pilas y márgenes a desarrollar son: enrocado, diques, gaviones, colchón relleno, rip-rap, bolsacreto y tetrápodos.
Protección con enrocado A. En márgenes.
Éste criterio de estabilización se fundamenta en determinar analíticamente los esfuerzos cortantes generados por el flujo en el cauce y la capacidad de protección que el enrocado posee para soportar tales cargas actuantes.
Profundidad del enrocado: la profundidad va partir de la cota de fondo donde llega la socavación general hasta una profundidad que controle los efectos dados por la socavación local, sea ésta en pilas o en estribos.
Espesor de la capa de enrocado: el cuerpo de ingenieros de los estados unidos (1970) sugiere lo siguiente en cuanto a la determinación del espesor del enrocado en taludes: No menor al tamaño máximo en la roca a usarse en el enrocado.
no debe ser menor a 1,50*d50
No debe ser menor a 30cm (por motivos constructivos)
De los 3 valores anteriores se tomará el mayor. En caso de que el enrocado sea colocado bajo el agua, el valor se incrementará en un 50%.
Gradación del enrocado: la gradación debe corresponder a la de una curva granulométrica bien gradada o suave, donde los espacios entre las rocas de mayores dimensiones puedan ser ocupados por materia de menor calibre y así el enrocado sea compacto. Se recomienda el uso de rocas angulares puesto que tienen un mejor comportamiento respecto a las redondeadas.
Construcción de filtros: se construyen filtros con el fin de evitar intromisión de finos a través del material de revestimiento, por lo que casi siempre es necesario usarlos. En cuanto a sus tipos son de material granular y de telas plásticas o geotextiles. En general se tienen las siguientes consideraciones en cuanto a los filtros: el material del filtro varía entre 8 y 9cm, hasta un mínimo de 5mm.
el espesor de la capa de filtro no debe ser menor de 15 a 33cm. También se recomienda un espesor que sea la mitad del espesor del enrocado. Sin embargo, un espesor de 30cm se considera razonable.
Ventajas de la protección con enrocado: entre las ventajas del encofrado como obra de protección, se pueden citar: como protección de márgenes, fija la orilla de manera estable y controla los desplazamientos posteriores.
no altera la capacidad de conducción del cauce fluvial ya que no interfiere en su área de flujo.
su condición de estructura flexible le permite acomodarse a cualquier asentamiento del terreno de fundación, sin poner en peligro su integridad y estabilidad.
es una solución económica si el material para la construcción del enrocado se encuentra cerca del sitio de la obra.
B. En pilas La protección mediante enrocado al pie de las pilas es una solución que busca evitar la socavación en esa zona, mediante la sustitución del material del fondo del cauce por otro más resistente a la erosión. Para el procedimiento se recomienda lo siguiente: el enrocado debe ser de diámetro uniforme. De no ser posible, el diámetro mínimo debe ser mayor que el obtenido para que soporte la velocidad. El valor es obtenido de la tabla adjunto.
En caso de que las partículas de fondo tengan un diámetro 20 veces menor que el de la protección, esta tendrá que estar formado por más de tres capas, de lo contrario el material del cauce sería extraído de los huecos y el cono erosionado se produce de la misma manera.
con el fin de no reducir el área hidráulica útil de la sección transversal bajo el puente, se recomienda colocar el enrocado a partir del nivel inferior que puede alcanzar durante la socavación general.
C. En estribos En caso de los estribos se recomienda seguir las mismas pautas que en el proceso en pilas. Sin embargo, es aún más recomendable otros métodos como los diques de encauzamiento, a desarrollar posteriormente. Protección con diques. Los diques marginales son estructuras, en forma de muros verticales, o gradas, en ocasiones de gran longitud, colocadas paralelamente a la orilla del cauce para encauzar, direccionar, o reducir el ancho del flujo de un río en forma más adecuada.
Son construidos con materiales naturales como arcilla, arena o piedra, o materiales
artificiales como los gaviones o el concreto. Estas estructuras también se utilizan para
encauzar el flujo hacia los puentes, para que el mismo pase bajo ellos en la forma más
uniforme posible y se reduzcan las erosiones al pie de las pilas o estribos. Cuando se
utilizan para este último propósito reciben el nombre de diques de encauzamiento. Éste
método de protección tiene como finalidad:
encauzar las líneas de corriente a la sección del cruce de tal forma que su dirección en esa sección no varíe, aunque el río cambie de posición y dirección aguas arriba de los diques.
evitar la erosión local al pie del estribo.
reducir que el flujo ataque el terraplén de acero. Protección con gaviones Los gaviones se usan como elementos de contención formando muros que tratan de evitar el deslizamiento del material de los taludes. En obras hidráulicas se usan como estructura de contención de los rellenos del acceso del puente; también como mecanismos de control de erosión al nivel base de los estribos, pilas y márgenes de ríos. Consiste en jaulas de alambra dentro de las cuales se colocan piedras. Un gavión está determinado de acuerdo a los siguientes parámetros: por la longitud en metros de sus tres aristas convergentes en el mismo vértice.
por las dimensiones en cm del ancho de la malla.
por el grueso del alambre galvanizado.
En base a sus dimensiones, los gaviones varían de 1m a 3m de largo, ancho estándar 1m, alto estándar de 0,50m y capacidad de 0,50m3 a 2,50m3. Relleno del gavión: para el relleno del gavión se deben tener en cuenta las siguientes condiciones mínimas: el tamaño de la piedra ha de ser mayor que la abertura de la malla.
las piedras inferiores pueden ser de mayor tamaño.
el gavión se rellena una vez ubicado en el sitio definitivo, las piedras se colocan en camadas de granulometría bien gradada.
el relleno debe levarse a cabo teniendo en cuenta obtener la mayor densidad posible.
Consideraciones sobre la fundación del muro de gaviones en cauces fluviales: Si la obra es de protección de márgenes, la estructura de gaviones debe fundarse a una profundidad superior a la cota máxima de socavación general del cauce.
si la obra actúa como defensa de estribos, la fundación debe hacerse a una cota mayor que la de la socavación general.
el muro debe llevarse hasta una altura superior a la altura máxima de la avenida de diseño, a fin de evitar socavaciones por detrás de la estructura.
en márgenes inestables se debe anclar el gavión a una longitud conveniente en función de las corrientes operadas de la orilla.
Revestimientos flexibles en colchones reno. Consisten en colchones de gavión flexibles para el revestimiento de márgenes y fondo de canales. Entre las cualidades que lo hacen recomedable como método de protección se tienen: mejora la estabilidad de las márgenes.
protege las orillas y el fondo contra la erosión.
permite la realización de pardes con rugosidad prefijada y la reducción de gastos de mantenimiento. Figura 6. Detalle de un sistema de colchones. Montaje de los colchones. preparación fuera de la obra de cada uno de los colchones.
colocación y unión de los colchones entre sí.
relleno de los elementos con guijarros y/o pedriscos.
colocación y amarre de las tapas.
Los colchones tienen son de menor espesor respecto a los rip-rap, inclusive su espesor puede ser de un mínimo de 15cm. Además no requieren refuerzo en su base.
Desventaja: en general, el uso de colchones podría tener dos desventajas. La primera
consiste en el desgaste de la malla a causa de aguas corrosivas y el transporte de sólidos,
esas acciones dejarían al descubierto el relleno del colchón y en consecuencia ocurriría la
falla. Eso puede ser solventado con el uso de alambre con protección asfáltica y
revestimiento de bitumen asfáltico, lo que conlleva a la segunda desventaja, puesto que
estos métodos inciden en los costos de construcción de los colchones.
Rip-rap Consiste en un revestimiento constituido sólo por piedras, es decir; no tiene ningun refuerzo como en el caso de los colchones. Para el trabajo con rip-rap se recomienda lo siguiente: un espesor mínimo de 30cm.
una relación entre el espesor del revestimiento y la dimensión media del pedrisco de 1,50 a 2.
para obras bajo agua el espesor debe ser incrementado en 50% y la pendiente de las orillas no mayor a 1:2.
los revestimientos de este tipo en márgenes necesitan un buen refuerzo al pie, o en su defecto precauciones en el disño o puesta en obra.
Figura 6. Comparación entre revestimiento rip-rap y sistema de colchones. Protección con bolsacreto Son elementos de protección constituídos por bolsas sintéticas a las cuales se les vacía concreto mediante bombeo. Usualmente el proceso de llenados en los sacos ocurre in situ. Se usa en la protección de márgenes, construcción de diques, rellenos de cárcavas de erosión en pilas y estribos en puentes. Entre cada bolsa se dispone una barra que actúa como mecanismo de anclaje. Las bolsas se colocan trabadas, así como se colocan los bloques en la cotrucción de una pared común y corriente. El largo de la bolsacreto comúmente es de 3,30m; el ancho varía entre 1,20m y 2,20m; y el espesor entre 0,45m y 0,50m. Figura 7. Forma típica de una bolsacreto y un detalle de varias bolsas colocadas. Ventajas. proporciona soluciones rápidas y sencillas.
el método es aplicable en ríos durante temporadas de crecidas.
es de fácil adaptación a las condiciones del terreno.
Desventajas.
su estructura es poco flexible, aspecto que podría originar fracturas en las bolsas cuando suceden asentamientos en la estructura.
el concreto es susceptible a la acción erosiva del agua.
si no se tiene un buen anclaje entre las bolsas y la estructura falla por socavación, las bolsas podrían ser arrastradas.
el costo tiende a ser elevado.
Protección con tetrápodos.
Son bloques de concreto no reforzado que consta de 4 patas cónicas, los cuales se diseñan
para el acorazamiento de estructuras marítimas, logrando con ello disipar la energía
generada por el flujo de agua. También son usados en la protección de márgenes. Entre sus
características esenciales están la permeabilidad, rugosidad, estabilidad, forma y
dimensiones.
Tema 11. Especificaciones para un proyecto de carreteras.
Obras preliminares
El estudio preliminar se debe realizar cuando la complejidad del proyecto no
permite obtener a nivel del estudio de la ruta, la información necesaria para realizar
cabalmente el anteproyecto.
Los casos que requieren estudios preliminares, entre otros, son:
1.- obras de gran importancia, como autopistas o vías expresas.
2.- cuando el proyecto requiere de intersecciones a desnivel. (Distribuidores de tránsito)
3.- cuando la complejidad de la vía presente varias soluciones para su construcción, cuya
evaluación comparativa no pueda efectuarse razonablemente sobre los planos que
generalmente se utilizan para la selección de la ruta.
4.- cuando el proyecto cruce por zonas urbanas, suburbanas o urbanizables, sujetas a
reglamentos o zonificaciones locales, que puedan influir en el proyecto.
El ministerio determinará en todo caso la extensión de este estudio, que puede abarcar todo
el proyecto, o sólo tramos aislados del mismo.
Las obras preliminares son todas aquellas acciones que comprende todas las
actividades preliminares necesarias para la ejecución de las obras, tales como:
Limpieza, desforestación y eliminación de la capa vegetal del terreno: comprende las
actividades necesarias previas al inicio de los trabajos de movimiento de tierra u otros con
la finalidad de eliminar toda la vegetación existente, consiste en la tala, destronque,
remoción y eliminación de toda clase de vegetación y desechos que estén dentro del área.
Demoliciones: se basa en la eliminación de construcciones presentes que no serán parte del
proyecto o que no cumplan con las condiciones necesarias para ser usadas. Estas
demoliciones se pueden hacer con maquinarias, explosivos, entre otros dependiendo de lo
que esté situado sobre el terreno.
Construcciones provisionales: para la ubicación de los campamentos se seleccionará el sitio
atendiendo no solamente a la conveniencia, con relación a la obra, sino a sus condiciones
de salubridad, eligiéndose de preferencia sitios altos y bien drenados, cuidándose de que
aquellas partes del campamento destinadas a albergue de personal estén ubicadas por
encima de la máxima cota alcanzada por las aguas.
El contratista está obligado a construir un local para la inspección de 60 m2 que
tendrá dependencias para los siguientes usos: entre ellas se incluyen la oficina del
contratista, depósito de materiales, sanitarios, vestuarios, comedores, salón de primeros
auxilios, acometida de agua, energía eléctrica y teléfono, instalación de equipos, caminos
provisionales para la movilización y en general de todas aquellas obras que se necesiten
para el desarrollo de la obra.
Replanteo: es el proceso inverso de la toma de datos y consiste en plasmar en el terreno
todos los detalles, tanto de posición como de elevación representados en los planos del
proyecto.
Excavación y nivelación del terreno: se realiza con la finalidad de alcanzar las cotas
deseadas para la construcción del proyecto y la realización de zanjas para tuberías.
Equipos y materiales
Son aquellas utilizadas en actividades de construcción con la finalidad de remover
parte de la capa del suelo, de forma de modificar el perfil de la tierra según los
requerimientos del proyecto de ingeniería específico. El traslado (ida y vuelta) de la
maquinaria pesada necesaria para ejecutar los trabajos contemplados en el proyecto, entre
el sitio base de operaciones del contratista (dirección física de almacén, depósito, garaje de
vehículos) origen del recorrido de traslado y el punto de inicio en obra.
Para la demolición de casas, edificios y obras de arte: compresores, martillos
neumáticos, camiones, grúa equipada con la bola de acero (según el caso), tractores (según
el caso). Y para la demolición de ranchos: palas, picos, mandarrias y camiones
Movimiento de tierra
Es el conjunto de acciones a realizarse en un terreno para la ejecución del proyecto,
su objetivo es generar una explanación adecuada para la obra, las fases fundamentales de
todo movimiento de tierra son las siguientes:
Banqueo o excavación: en roca se realiza por medio de voladura o escarificación, en suelo
con máquinas excavadoras o moto traíllas.
Carga o transporte del material: se realizan con palas cargadoras o excavadoras las cuales
descargaran en los camiones o volquetas para su transporte
Vertido y extendido del material: el vertido de material puede servir para relleno propio del
terreno o no, todo dependerá de las características del suelo extraído, se realiza
generalmente por medio de tractores pequeños o motoniveladoras con un espesor
generalmente de 30cm por capa a compactar
Compactación: se usan máquinas compactadoras las cuales compactaran mediante su peso
propio o sistemas dinámicos, dependiendo el tipo de suelo a trabajar, para esta labor el
material de compactación debe tener un porcentaje de humedad óptimo y se debe verificar
el porcentaje de compactación utilizando los métodos de densidad de campo o densímetro
nuclear.
