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MANUAL PRACTICO DE MEJORAMIENTO DE CAMINOS VECINALES Y CONSTRUCCION DE PEQUEÑOS PUENTES (25 m.)

Ing. Eduardo García Trisolini Febrero, 2011

CAMINOS VECINALES Y PUENTES PEQUEÑOS CONTENIDO INTRODUCCIÓN PRIMERA PARTE: CAMINOS VECINALES I.

ASPECTOS GENERALES 1. 2. 3.

II.

GEOMETRIA DE LA VIA 1. 2. 3. 4. 5.

III.

Objetivos Tipos Hidrología Bombeo y peralte Cunetas Zanjas y canales Alcantarillas Badenes y vados Pontones y puentes Drenaje subterráneo

AFIRMADO 1. 2. 3.

VI.

Movimiento de suelos Muros de sostenimiento Traslado de materiales a botaderos

OBRAS DE DRENAJE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

V.

Ancho o calzada y plataforma Pendientes Radios de curva y peraltas Plazoletas de cruce Inclinación de taludes

CONFORTACION DE PLATAFORMA 1. 2. 3.

IV.

Clasificación de vías Ancho de derecho de vía Faja de propiedad restringida

Definición y características Estudio geotécnico de la subrasante Diseño del afirmado

SEÑALIZACION -2-

SEGUNDA PARTE: PUENTES I.

COMPONENTES DEL PROYECTO

II.

ESTRIBOS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

III.

SUPERESTRUCTURA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

IV.

Objetivos Información básica para el diseño Topografía Hidrología e hidráulica Geología y geotécnica Riesgo sísmico Diseño

Geometría de detalles Tipos de puentes Análisis estructural Memoria de cálculo Planos y especificaciones Concreto para puentes Desencofrado

OBRAS COMPLEMENTARIAS 1. 2. 3.

Obras de defensa y encauzamiento Accesos Losas de aproximación

ANEXOS 1. 2. 3. 4.

Costo de equipo mecánico Precios unitarios referenciales Modelo de presupuesto para caminos vecinales Modelo de presupuesto para puentes

-3-

CAMINOS VECINALES Y PUENTES PEQUEÑOS INTRODUCCION

El presente manual tiene como referencia los manuales de carreteras no pavimentadas y diseño de puentes publicados por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones - MTC, en marzo del 2008. Tiene por objeto dar a los proyectistas una guía de consulta, tipo check-list, para la elaboración de expedientes técnicos del FPA. Para efectos del presente documento, se denomina mejoramiento de caminos vecinales, la adecuación de las vías existentes a los parámetros del MTC de caminos vecinales referidos a tres aspectos con el objeto de mejorar el estándar de las vías intervenidas: a) b) c) d)

Geometría de la vía. Obras de drenaje, y Afirmado de la calzada. Señalización.

En el caso de puentes se refiere a la construcción de puentes con ancho de 3.5 m. y máxima luz de 25 m.

-4-

PRIMERA PARTE CAMINOS VECINALES

-5-

CAMINOS VECINALES I.

ASPECTOS GENERALES I.1

Clasificación de vías Se tiene 2 tipos de clasificación: a)

De acuerdo al IMD:

Clase T0 T1 T2 T3 b)

IMD < 15 16 - 50 51 - 100 101 - 200

N° de carriles 1 1ó2 2 2

Por sus funciones:   

I.2

Ancho de calzada 3.50 - 4.50 3.50 - 6.00 5.50 - 6.00 5.50 - 6.00

Nacionales Departamentales Vecinales o rurales

Ancho de derecho de vía El MTC indica un derecho de vías de 15 m., 7.5 m. a cada lado del eje de la vía, para todo tipo de carretera.

I.3

Faja de propiedad restringida El MTC indica que a cada lado del derecho de vía, habrá una franja de propiedad restringida que impide realizar construcciones que afecten la seguridad y visibilidad o que dificulten ensanches futuros de la vía. La norma DG-2001 fija para carreteras de 3ra. categoría (caminos vecinales) en 10 metros a cada lado del derecho de vía, es decir después de los 7.5 m del eje de la vía.

II.

GEOMETRIA DE LA VIA II.1

Ancho de calzada y plataforma (Ref.: Figura 1)  

El ancho de la calzada en tangentes para carreteras con IMD 5 m. requiere banqueta o análisis de estabilidad. b)

Taludes de relleno: Clase de terreno Enrocado Suelos diversos Arena compactada

III.

Talud V/H Para talud H < 5m. 1:1 1 : 1.5 1:2

CONFORMACION DE PLATAFORMA III.1 Movimiento de suelos (Ref.: Fig. 2) Los tipos de movimiento de suelos más usuales, sea se trate de construir un camino o ampliarlo, son los siguientes: a)

Conformación en terreno plano En este caso se hará un relleno de la vía con traslado de suelos lateralmente.

b)

Conformación en terreno de ladera En este caso se tratará de buscar un adecuado equilibrio entre corte y relleno lateral.

c)

Conformación en terreno ondulado En este caso se tratará de buscar un adecuado equilibrio entre corte y relleno longitudinal.

d)

Conformación en laderas empinadas En este caso no es posible realizar relleno y el material excavado tendrá que ser trasladado a botaderos previamente determinados.

e)

Corte cerrado -8-

III.2 Muros de sostenimiento (Ref.: Fig. 3, 4, 5 y 6) Se tiene por su función dos tipos, que son: a) b)

De taludes. De plataforma.

Por los materiales, pueden ser: a) b) c) d) IV.

De De De De

mampostería de piedra seca. mampostería de piedra con mortero de concreto. concreto ciclópeo. concreto armado.

OBRAS DE DRENAJE IV.1 Objetivo El sistema de drenaje tiene por objeto:  

Preservar la carretera. Restituir el drenaje natural de la zona.

IV.2 Tipos de drenaje a)

Superficial:  Bombeo y peralte.  Cunetas.  Zanjas de coronación.  Zanjas de recolección.  Canal de bajada.  Alcantarillas.  Badenes y vados.  Pontones y puentes.

b)

Subterráneo

IV.3 Hidrología a)

Períodos de retorno recomendados para el cálculo de avenidas máximas.  Puentes y pontones: 100 años (mínimo).  Alcantarillas de paso y badenes: 50 años.  Alcantarilla de alivio: 10-20 años.  Drenaje de plataforma: 10 años.

-9-

b)

Cálculos hidráulicos. 

Para tiempo de concentración: T = 0.3 (L/J ¼) ¾ Donde: T = tiempo de concentración en horas. L = longitud del cauce principal en Km. J = pendiente media.



Para caudales máximos: Q = CIA / 360 Donde: Q = caudal en m3/s. C = Coeficiente de escorrentia I = intensidad de precipitación pluvial igual al tiempo de concentración y período de retorno (mm/hora). A = Área de cuenca en has.

c)

Velocidades admisibles del agua: ITEM SUPERFICIE 1 Arena fina o limo 2 Arena arcillosa 3 Terreno con vegetación 4 Arcillas, gravas, pizarras 5 Hierba 6 Conglomerado, pizarras duras 7 Mampostería, roca dura 8 Concreto *Corta duración

VEL (m/s) 0.2 - 0.6 0.6 - 0.9 0.6 - 1.2 1.2 - 1.5 1.2 - 1.8 1.4 - 2.4 3.0 - 4.5* 4.5 - 6.0*

IV.4 Bombeo y peralta Sirve para el escurrimiento transversal de la vía. La calzada en vías no pavimentadas tendrá un bombeo de 2 a 3%, continuando en las bermas con una pendiente de 4% hacia el exterior de la plataforma. En los tramos en curva el bombeo será sustituido por el peralta de 2.5%. - 10 -

IV.5 Cunetas (Ref.: Gráfico 7) Las cunetas en general tendrán sección triangular y se proyectarán para todos los tramos al pie de los taludes de corte. a)

Dimensiones mínimas de cunetas: Región Seca Lluviosa Muy lluviosa

b)

Profundidad (m) 0.20 0.30 0.50

Ancho (m) 0.50 0.75 1.00

Revestimiento de cunetas En suelos erosionables (suelos areno-limosos) y pendientes mayores a 4%, será necesario revestir desde enrocado hasta concreto.

c)

Desagüe de cunetas El desagüe de las cunetas se realizará mediante alcantarillas de alivio, ubicadas cada 250 m. como máximo (4 por Km.). En suelos erosionables los tramos entre alcantarillas serán menores.

IV.6 Zanjas y canales a)

Zanjas de coronación Son acequias encima de los taludes para evitar que las aguas de escorrentía erosionen estos taludes, serán de 1 m. de ancho, y se colocan como mínimo a 2 m. del inicio del talud.

b)

Zanjas de recolección Son zanjas que conducen las aguas de las alcantarillas de alivio hacia los cursos existentes de agua.

c)

Canal de bajada Son canales a través del talud, para conducir cursos de agua que no se pueden desviar. Deben ser revestidos.

IV.7 Alcantarillas (Ref.: Fig. 8) a)

Tipos - 11 -

  b)

De alivio, para drenar el agua de las cunetas. De paso, para drenar cauces de agua.

Dimensiones mínimas En dimensión mínima, son las medidas internas que permiten su limpieza y conservación. Estas son (ancho, altura o diámetro):  

c)

Alcantarillas de alivio: 0.40 a 0.60 m. Alcantarillas de paso: 1.00 m.

Número de alcantarillas Se recomienda 4/Km. para alcantarilla de alivio

IV.8 Badenes y vados (Ref.: Fig. 9) a)

Badenes Los badenes son estructuras para cursos de agua de carácter esporádico y con arrastre de materiales sólidos. El Baden tiene como superficie de rodadura un empedrado o losa de concreto. Es importante preveer protección contra socavación, sobretodo en suelos de grano fino.

la

La ventaja del Baden es que resulta más económico que alcantarillas grandes, pontones o puentes, y no son susceptibles de obstruirse. b)

Vados Se denomina vado al cruce a nivel de una carretera a través de un río pequeño. Debe enrocarse adecuadamente la calzada. Debe usarse marcadores de profundidad. No es solución adecuada para caminos de alto tránsito.

IV.9 Pontones y puentes Es el paso con estructuras encima del cauce del río. Si la luz es menor a 10 m. se denomina pontón. - 12 -

IV.10 Drenaje subterráneo (Ref.: Fig. 10) El drenaje subterráneo tiene por objeto limitar la humedad de la plataforma. Se tienen tres casos: a) b) c)

Intercepción de corrientes subterráneas. Descender el nivel freático. Sanear capas de pavimento.

Se realiza mediante drenes subterráneos, que son zanjas con un tubo con orificios perforados cubiertos con material filtrante y luego suelo impermeable. El tubo será de 4 a 12 pulgadas (PVC). También se usan zanjas con geotextiles, que deja pasar el agua pero no los finos. Se deben usar cajas de registro y buzones. V.

AFIRMADO V.1

Definición y características El afirmado es el revestimiento de la calzada (3.5 m. de ancho) con materiales dosificados para determinar una mejor resistencia de la vía al tránsito y la erosión. El afirmado consta de una mezcla de materiales con las características siguientes: a) Grava o piedra chancada, que tiene por objeto soportar la carga. Es importante que sea rugoso y no canto rodado. b) Arena clasificada, para llenar las vacías entre la grava y así dar estabilidad a la capa. c) Finos plásticos, sobretodo arcilla, para dar cohesión a la grava y la arena. La granulometría recomendada para tráfico TO y TI (IMD < 50 vehículos) debe ser la siguiente: Tamiz o malla 2” 1” Malla N° 4 Malla N° 200

Porcentaje que pasa 100 50 - 80 20 - 50 4 - 12

Índice de plasticidad: 4 a 9 El afirmado por su ubicación se clasifica como: - 13 -

 

Superficie de rodadura, que debe tener un espesor mínimo de 10 cms. Capa inferior (que reemplaza a materia inadecuada de la sub-rasante). Esta deberá tener mayor cantidad de piedras y menor porcentaje de finos para resistir la carga de tránsito y ser buen dren.

V.2

Estudio geotécnico de la sub-rasante (Ref.: Fig. 11 y Cuadros Nos. 1 y 2) La sub-rasante es la capa superficial del terreno natural (plataforma). El estudio debe considerar los siguientes aspectos:     

Granulometría. Límites Atterberg. Humedad natural. Clasificación SUCS. Ensayos CBR.

El estudio deberá realizarse hasta una profundidad de 0.45 m. y obtener muestras aproximadamente cada 500 m. El CBR es el valor de resistencia del suelo al 95% de la máxima densidad seca, a una penetración de carga de 0.1” (2.54 mm.) V.3

Diseño del afirmado a)

Categorías de la sub-rasante De acuerdo al CBR, se tiene la clasificación siguiente: Categoría S0 S1 S2 S3 S4

b)

Referencia Muy pobre Pobre Regular Buena Muy buena

CBR (%)

20

Condiciones para el diseño 

Estabilización de la sub-rasante Si la sub-rasante tiene CBR < 6%, se eliminará la capa de material inadecuado y reemplazará con material granular con CBR > 6%, para su estabilización. - 14 -



Nivel freático de la sub-rasante El nivel freático debe quedar debajo a 0.65 ó 1.20 m., dependiendo del material de la sub-rasante, caso contrario se colocarán drenes.

- 15 -

CUADRO N° 01: CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS COMO SUB-RASANTE (CLASIFICACIÓN AASHTO)

Clasificación General Grupo Símbolo

A1-a

A1

Suelos granulosos 35% máximo que pasa por tamiz de 0,08 mm. A2 A3 A1-b A2-4 A2-5 A2-6

A2-7

A4

Suelos finos más de 35% pasa por el tamiz de 0,08 mm. A7 A5 A6 A7-5

A7-6

Análisis granulométrico % que pasa por el tamiz de: 2 mm. 0,5 mm. 0,08 mm. Límites Atterberg Límite de liquidez Índice de plasticidad Índice de grupo Tipo de material Estimación general del suelo como subrasante

Máx. 50 Máx. 30 Máx. 15 Máx. 6

0

Máx. 50 Máx. 25

Mín. 50 Máx. 10

Máx. 6

0

Piedras, gravas y arena

0 Arena fina

Máx. 35

Máx. 35

Máx. 35

Máx. 35

Mín. 35

Mín. 35

Mín. 35

Mín. 35

Mín. 35

Máx. 40

Mín. 40

Máx. 40

Mín. 40

Máx. 40

Máx. 40

Máx. 40

Mín. 40

Mín. 40

Máx. 10

Máx. 10

Mín. 10

Mín. 10

Máx. 10

Máx. 10

Mín. 10

Mín. 10 IP