VIAS DE COMUNICACION
l. 2017 VÍAS DE COMUNICACIÓN I UTN – REGIONAL SAN RAFAEL 4TO ING. CIVIL PROFESOR: ING. LIPPARELLI, ADRIÁN ÍNDICE E
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l.
2017
VÍAS DE COMUNICACIÓN I
UTN – REGIONAL SAN RAFAEL 4TO ING. CIVIL
PROFESOR: ING. LIPPARELLI, ADRIÁN
ÍNDICE ELEMENTOS DE SEGURIDAD SEGURIDAD VIAL........................................................................................................................................ 14 1.1
Concepto ............................................................................................................................................ 14
1.2
Historia .............................................................................................................................................. 14
1.3
Seguridad vial .................................................................................................................................... 14
1.3.1
Seguridad Vial Activa ................................................................................................................. 14
1.3.2
Seguridad Vial Pasiva ................................................................................................................. 15
1.3.3
Normas de seguridad vial (Ley nacional 24449) ........................................................................ 16
ELEMENTOS DE SEGURIDAD SOBRE LA VÍA ............................................................................................... 17 2.1
Señalizacion horizontal ...................................................................................................................... 17
2.1.1 2.2
Señalamiento vertical ........................................................................................................................ 23
2.2.1
Los atributos son: ...................................................................................................................... 23
2.2.2
Mensaje ..................................................................................................................................... 23
2.2.3
Topografía – Leyendas ............................................................................................................... 24
2.2.4
CLASIFICACIÓN .......................................................................................................................... 24
2.2.5
Segmentos ................................................................................................................................. 29
2.2.6
Restricción de velocidad ............................................................................................................ 29
2.2.7
Restricción de velocidad en intersecciones ................................................................................ 30
2.2.8
Láminas retrorreflectivas ........................................................................................................... 30
2.2.9
Barreras de seguridad ............................................................................................................... 30
2.2.9.1.
Barreras longitudinales:......................................................................................................... 30
2.2.9.2.
Amortiguadores de impacto:................................................................................................. 30
2.2.9.3.
Barreras en el cantero central ............................................................................................... 32
-
Flexibles: ............................................................................................................................................ 32
-
Semirrígidos: ...................................................................................................................................... 33
-
Rígidos: .............................................................................................................................................. 33
2.2.9.4. 3.
CLASIFICACIÓN DE LAS MARCAS ............................................................................................... 17
Extremos de las barreras ....................................................................................................... 33
ILUMINACIÓN ............................................................................................................................................ 34 3.1.
Generalidades .................................................................................................................................... 34
3.2.
Calidad de la iluminación................................................................................................................... 34
3.3.
Necesidad .......................................................................................................................................... 35
3.4.
Uniformidad de iluminación .............................................................................................................. 35
3.5.
Iluminación de transición................................................................................................................... 35
4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
pág. 1
3.6.
Requerimientos relativos a la seguridad ........................................................................................... 36
3.7.
Torres de iluminación ........................................................................................................................ 36
3.8.
Geometría del sistema de iluminación .............................................................................................. 36
4.
DISTANCIA DE VISIBILIDAD ........................................................................................................................ 37
5.
DISTANCIA DE ARBOLADO ......................................................................................................................... 38
6.
PREVENCIONES CONTRA LOS AGENTES ATMOSFÉRICOS .......................................................................... 40 6.1.
Soleamiento ....................................................................................................................................... 40
6.2.
Agua ................................................................................................................................................... 40
6.3.
Viento ................................................................................................................................................ 41
6.4.
Nieve .................................................................................................................................................. 41
7.
LUGARES DE DESCANSO ............................................................................................................................ 42
SEMAFORIZACIÓN 8.
Introducción .............................................................................................................................................. 44
9.
Intersecciones............................................................................................................................................ 44 9.1.
Definición........................................................................................................................................... 44
9.2.
Tipos de separación en intersecciones .............................................................................................. 44
10.
9.2.1.
Con separación temporal .......................................................................................................... 44
9.2.2.
Sin separación temporal ............................................................................................................ 44
Datos generales sobre semáforos ......................................................................................................... 44
10.1.
Definición ....................................................................................................................................... 44
10.2.
Etimología. ..................................................................................................................................... 44
10.3.
Colores que utiliza. ........................................................................................................................ 44
10.3.1.
Rojo:........................................................................................................................................... 45
10.3.2.
Ámbar: ....................................................................................................................................... 46
10.3.3.
Verde: ........................................................................................................................................ 46
10.4. 11.
Funciones ....................................................................................................................................... 46
Historia .................................................................................................................................................. 47
11.1.
Primer semáforo en el mundo....................................................................................................... 47
11.2.
Primer semáforo en Argentina ...................................................................................................... 47
12.
Criterios para la instalación de semáforos ............................................................................................ 47
12.1.
Volumen mínimo de vehículos. ..................................................................................................... 47
12.2.
Interrupción del tránsito continuo ................................................................................................ 48
12.3.
Volumen mínimo de peatones. ..................................................................................................... 48
12.4.
Movimiento o circulación progresiva. ........................................................................................... 49
12.5.
Antecedentes y experiencia sobre accidentes. ............................................................................. 49
4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
pág. 2
12.6. 13.
Combinación de las condiciones anteriores. ................................................................................. 49
Onda verde/Sincronización ................................................................................................................... 50
13.1.
Ventajas ......................................................................................................................................... 50
13.2.
Desventajas.................................................................................................................................... 50
13.3.
Velocidad ....................................................................................................................................... 51
14.
Tipos de semáforos................................................................................................................................ 51
14.1.
Tiempos fijos.................................................................................................................................. 51
14.2.
Tiempos variables por reloj ........................................................................................................... 51
14.3.
Tiempos variables por detectores descentralizados ..................................................................... 52
14.4.
Regulación dinámica en tiempo real ............................................................................................. 52
15.
Semáforos actuales ............................................................................................................................... 52
15.1.
Ventajas de los semáforos ............................................................................................................. 52
15.2.
Componentes ................................................................................................................................ 53
16.
Semáforos especiales ............................................................................................................................ 54
16.1.
Control de carril ............................................................................................................................. 54
16.2.
Control de dirección ...................................................................................................................... 54
16.3.
Peatonales ..................................................................................................................................... 55
16.4.
Para ciclistas .................................................................................................................................. 55
16.5.
Transporte publico ........................................................................................................................ 55
16.6.
Con contadores de tiempo ............................................................................................................ 56
16.7.
Semáforos sonoros para no videntes ............................................................................................ 56
17.
Mantenimiento ...................................................................................................................................... 56
18.
Legislación vigente ................................................................................................................................ 58
19.
Los semáforos en distintos países ......................................................................................................... 58
20.
Evolución y datos generales .................................................................................................................. 60
21.
Conclusión ............................................................................................................................................. 60
TRANSPORTE PÚBLICO 22.
Introducción .......................................................................................................................................... 62
22.1.
Otro concepto de transporte público ............................................................................................ 62
23.
Historia del transporte .......................................................................................................................... 63
24.
Fundamentos ......................................................................................................................................... 64
24.1.
Social y ambiental .......................................................................................................................... 64
24.2.
Socio - Económico.......................................................................................................................... 65
25.
Componentes del Transporte Público ................................................................................................... 65
25.1.
Vehículo: ........................................................................................................................................ 65
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pág. 3
25.2.
Infraestructura:.............................................................................................................................. 66
25.3.
Red de transporte:......................................................................................................................... 66
25.4.
Operador (requerimientos del prestador del servicio): ................................................................ 66
25.5.
Usuario (requerimientos del usuario): .......................................................................................... 69
26.
Clasificación del Transporte Público ...................................................................................................... 71
26.1.
-Transporte terrestre: .................................................................................................................... 71
26.1.1.
Transporte por carretera: .......................................................................................................... 71
26.1.2.
-Transporte ferroviario: ............................................................................................................. 73
26.2.
-Transporte marítimo y fluvial: ...................................................................................................... 74
26.3.
-Transporte aéreo: ......................................................................................................................... 75
26.4.
Cuadro comparativo entre los diferentes tipos de transporte ..................................................... 77
27.
Terminales ............................................................................................................................................. 78
27.1.
Terminales Terrestres (Estación de Ómnibus y estaciones de trenes).......................................... 78
Terminal Aeroportuaria ................................................................................................................................. 79 Terminal Portuaria......................................................................................................................................... 80 28.
Ventajas y Desventajas del transporte público con respecto al transporte privado ............................ 80
29.
Visión a futuro ....................................................................................................................................... 81
EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS 30.
INDICE DE SERVICIABILIDAD PRESENTE (I. S. P.).................................................................................... 84
31.
ÍNDICE DE ESTADO (I.E.) ........................................................................................................................ 86
32.
MEDICIÓN DE LAS DEFORMACIONES TRANSVERSALES (D2)................................................................. 90
33.
MEDICIÓN DE LAS DEFORMACIONES .................................................................................................... 91
34.
Esquema de cálculo del relleno de huellas............................................................................................ 91
35.
MEDICIÓN DE LA FISURACIÓN (D3) ....................................................................................................... 91
36.
Pavimentos Rígidos................................................................................................................................ 94
37.
MEDICIÓN DE DESPRENDIMIENTOS: PELADURAS Y BACHES (D4) ........................................................ 95
38.
Exigencias en los parámetros ................................................................................................................ 96
39.
Deflectometro de Impacto (FWD) ......................................................................................................... 98
40.
ADHERENCIA NEUMÁTICO CALZADA .................................................................................................. 100
41.
MEDICIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN ......................................................................................... 101
42.
Medición de la macrotextura .............................................................................................................. 102
43.
Resistencia al deslizamiento ................................................................................................................ 103
44.
Medición de permeabilidad ................................................................................................................ 104
45.
Medición de ruido ............................................................................................................................... 104
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pág. 4
VIALIDAD URBANA 46.
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 106
47.
HISTORIA DE LAS CIUDADES O CENTROS URBANOS ........................................................................... 106
48.
LOS ORÍGENES DE LAS CIUDADES ........................................................................................................ 106
49.
CIUDADES INTELIGENTES................................................................................................................. 109
49.1.
PLANIFICACIÓN DE CIUDADES ..................................................................................................... 110
49.1.1.
Objeto de la planificación estratégica de ciudades ................................................................. 110
49.1.2.
Razón y oportunidad de la planificación estratégica............................................................... 110
49.1.3. Respuesta integral de la planificación estratégica urbana frente a los retos claves (Fernández Güell, 2007) ............................................................................................................................................. 111 50.
VIALIDAD URBANA Y VÍAS URBANAS................................................................................................... 111
50.1.
FUNCIÓN DE LAS VÍAS URBANAS ................................................................................................. 112
50.2.
PROCESO DE PLANEAMIENTO VIAL ............................................................................................. 112
50.3.
PLAN DE CLASIFICACIÓN.............................................................................................................. 113
50.4.
CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN ..................................................................................................... 113
1.
CRITERIO DE CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO: ............................................................................. 113
2.
CRITERIO DE SEGURIDAD................................................................................................................. 113
3.
CRITERIO FUNCIONAL: ..................................................................................................................... 113
50.5.
PARÁMETROS IMPORTANTES...................................................................................................... 113
50.6.
ELEMENTOS DE LA VIALIDAD URBANA........................................................................................ 116
50.7.
LOS USUARIOS ............................................................................................................................. 116
50.7.1.
EL PEATÓN ............................................................................................................................... 116
50.7.2.
EL PASAJERO ............................................................................................................................ 117
50.7.3.
EL CONDUCTOR ....................................................................................................................... 119
a.
VISIÓN. ............................................................................................................................................. 119
b)
TIEMPO DE PERCEPCIÓN Y REACCIÓN............................................................................................. 120
50.7.4. 50.8.
LOS VEHÍCULOS ........................................................................................................................... 121
50.8.1.
VEHÍCULOS MOTORIZADOS ..................................................................................................... 121
50.8.2.
VEHÍCULOS DE EMERGENCIA .................................................................................................. 122
50.8.3.
VEHÍCULOS NO MOTORIZADOS............................................................................................... 122
50.9. 51.
EL CICLISTA............................................................................................................................... 121
LA ESTRUCTURA VIAL .................................................................................................................. 122
VIALIDAD URBANA EN SAN RAFAEL MENDOZA .................................................................................. 126
51.1.
HISTORIA DE LA PLANIFICACIÓN URBANÍSTICA .......................................................................... 126
51.2.
DATOS ACTUALES ........................................................................................................................ 128
51.3.
DETALLE EN PLANTA DE INTERSECCIÓN CALLE JOSE A. QUIROGA Y AVENIDA 9 DE JULIO ......... 131
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51.4.
PERFIL TRANSVERSAL CALLE JOSE A. QUIROGA .......................................................................... 132
51.5.
PERFIL TRANSVERSAL AVENIDA 9 DE JULIO ................................................................................ 133
52.
SEGURIDAD VIAL Y VIALIDAD URBANA ............................................................................................... 133
SISTEMAS DE TRANSPORTE 53.
SISTEMAS DE TRANSPORTES ............................................................................................................... 136
53.1.
INTRODUCCION: .......................................................................................................................... 136
53.1.1.
Definición:................................................................................................................................ 136
53.1.2.
Historia: ................................................................................................................................... 136
53.2.
TIPOS DE SISTEMA DE TRANSPORTE ........................................................................................... 136
53.3.
COMPONENTES DE CADA SISTEMA: ............................................................................................ 137
................................................................................................................................................................. 138 53.3.1. 53.4.
54.
PERFILES TIPICOS DE LAS ESTRUCTURAS DE TRANSPORTE ..................................................... 139 NORMAS Y ENTIDADES VIGENTES: .............................................................................................. 139
53.4.1.
Transporte terrestre: ............................................................................................................... 139
53.4.2.
Transporte acuático:................................................................................................................ 140
53.4.3.
Transporte aéreo: .................................................................................................................... 141
MAPAS DE LOS DISTINTOS SISTEMAS DE TRANSPORTE EN ARGENTINA ............................................ 142
54.1.
RUTAS AEREAS ............................................................................................................................. 142
54.2.
PUERTOS: ..................................................................................................................................... 143
54.3.
RED VIAL: ..................................................................................................................................... 144
54.4.
VÍA FERREA: ................................................................................................................................. 145
55.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS ENTRE LOS SISTEMAS:.............................................................................. 146
56.
ANEXO 1............................................................................................................................................... 147
57.
ANEXO 2: ............................................................................................................................................. 148
TÚNELES 58.
Introducción ........................................................................................................................................ 152
58.1.1.1. 59.
Concepto general ........................................................................................................................ 152
Funciones y usos .................................................................................................................................. 152
59.1.
Transporte: .................................................................................................................................. 152
59.1.1.
Túneles para el transporte de personas y mercancías ............................................................ 152
59.1.2.
Túneles para el transporte de agua ......................................................................................... 153
59.1.3.
Túneles en sistemas de alcantarillado ..................................................................................... 154
59.1.4.
Túneles para diversos servicios (cables y tuberías) ................................................................. 154
59.2.
Almacenamiento ......................................................................................................................... 154
59.3.
Instalaciones ................................................................................................................................ 154
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pág. 6
59.4.
Científica ...................................................................................................................................... 155
59.5.
Protección .................................................................................................................................... 155
59.6.
Factores relacionados con la función de cada túnel ................................................................... 155
59.7.
Ubicación ..................................................................................................................................... 156
59.7.1.
Túneles de montaña ................................................................................................................ 156
59.7.2.
Túneles subacuáticos............................................................................................................... 156
59.7.3.
Túneles urbanos. ..................................................................................................................... 157
60.
Estudios preliminares .......................................................................................................................... 157
60.1.
Estudio geológico......................................................................................................................... 157
60.2.
Sondeos ....................................................................................................................................... 157
Túneles de reconocimiento ......................................................................................................................... 158 61.
Métodos de perforación.................................................................................................................. 158
61.1.
Método de ataque a plena sección o método inglés .............................................................. 159
61.2.
Método de la galería en clave o método belga ....................................................................... 159
61.3.
Método de las dos galerías o método austriaco ..................................................................... 160
61.4.
Método de las tres galerías o método alemán........................................................................ 161
Operaciones básicas en la construcción ...................................................................................................... 162 62.
El arranque .................................................................................................................................. 162
La carga .................................................................................................................................................... 171 63.
El transporte ................................................................................................................................ 171
64.
Revestimiento .............................................................................................................................. 173
65.
Iluminación .......................................................................................................................................... 176
66.
Comunicaciones................................................................................................................................... 176
67.
Ventilación ........................................................................................................................................... 177
68.
Planes para acciones de emergencia................................................................................................... 178
69.
Primeros auxilios ................................................................................................................................. 178
70.
Mantenimiento y conservación de túneles ......................................................................................... 179
71.
Elección entre túnel y puente ............................................................................................................. 180
72.
Descripción de Túnel local: Túnel del Cristo Redentor........................................................................ 180
72.1.
Introducción ................................................................................................................................ 180
72.2.
Historia ........................................................................................................................................ 181
72.3.
Características ............................................................................................................................. 181
72.3.1.
Generales ................................................................................................................................. 181
72.3.2.
Acceso ...................................................................................................................................... 181
72.3.3.
Seguridad ................................................................................................................................. 181
72.3.4.
Transitabilidad ......................................................................................................................... 182
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pág. 7
TIPOS DE PUENTES 73.
Definición............................................................................................................................................. 184
74.
¿Por qué se construye un puente? ...................................................................................................... 184
75.
Breve historia y evolución en la construcción ..................................................................................... 184
75.1.
De la prehistoria a los grandes constructores romanos .............................................................. 184
75.1.1.
Puente de arcos ....................................................................................................................... 184
75.1.2.
Puente de cuerdas ................................................................................................................... 185
75.1.3.
El puente en la Edad Media ..................................................................................................... 185
75.2.
La Edad Moderna en los puentes ................................................................................................ 186
75.3.
La revolución del acero y el hormigón ........................................................................................ 186
76.
Partes de un puente ............................................................................................................................ 186
77.
Clasificación de los puentes................................................................................................................. 188
77.1.
Clasificación estructural............................................................................................................... 188
77.1.1.
Puentes vigas ........................................................................................................................... 188
77.1.2.
Puentes en ménsula ................................................................................................................ 190
77.1.3.
Puentes en arco. ...................................................................................................................... 191
77.1.4.
Puentes colgantes.................................................................................................................... 194
77.1.5.
Puentes atirantados ................................................................................................................ 198
77.1.6.
Puentes móviles....................................................................................................................... 200
77.1.7.
Puente de celosía..................................................................................................................... 201
78.
Ecoductos ............................................................................................................................................ 206
79.
Clasificación por su uso ....................................................................................................................... 206
80.
Descripción de un puente local ........................................................................................................... 207
81.
Resumen: Ventajas y desventajas de los distintos tipos de puentes. ................................................. 212
82.
Estudios preliminares .......................................................................................................................... 213
83.
Estudio topográfico ............................................................................................................................. 213
83.1. 84.
Estudios Hidrológicos e Hidráulicos..................................................................................................... 214
84.1. 85.
Objetivo ....................................................................................................................................... 215
Estudios Geotécnicos........................................................................................................................... 216
86.1. 87.
Objetivo ....................................................................................................................................... 214
Estudios Geológicos ............................................................................................................................. 215
85.1. 86.
Objetivo ....................................................................................................................................... 213
Objetivo ....................................................................................................................................... 216
Estudios de Riesgo sísmico .................................................................................................................. 216
87.1.
Objetivo ....................................................................................................................................... 216
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pág. 8
81.
Estudios de Impacto Ambiental........................................................................................................... 217
81.1. 82.
Estudios de tráfico ............................................................................................................................... 218
82.1. 83.
Objetivo ....................................................................................................................................... 219
Estudios de trazos de vía. .................................................................................................................... 219
84.1. 85.
Objetivo ....................................................................................................................................... 218
Estudios Complementarios.................................................................................................................. 219
83.1. 84.
Objetivo ....................................................................................................................................... 217
Objetivo ....................................................................................................................................... 219
Análisis estructural .............................................................................................................................. 220
85.1.
Determinación de las cargas........................................................................................................ 221
85.1.1.
Cargas permanentes ................................................................................................................ 221
85.1.2.
Cargas Variables ...................................................................................................................... 222
Juntas de neopreno para puentes de carreteras ..................................................................................... 224 85.1.3.
Cargas excepcionales ............................................................................................................... 225
85.1.4.
Cargas de mayor influencia según diseño elegido .................................................................. 225
85.1.5.
Apoyos de puentes .................................................................................................................. 226
85.2.
Tipos de cimentación................................................................................................................... 228
85.2.1.
Cimentaciones Superficiales .................................................................................................... 228
85.2.2.
Cimentaciones profundas ........................................................................................................ 229
AFOROS DE CAMINOS 86.
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 233
87.
CENSOS VOLUMÉTRICOS: .................................................................................................................... 234
87.1.
T.M.D.A.: Tránsito Medio Diario Anual........................................................................................ 234
87.1.1.
Composición: ........................................................................................................................... 234
87.1.2.
Ejemplo de TMDA: tomado del portal de la Dirección Nacional De Vialidad .......................... 235
87.1.3.
La demanda de tránsito varía según:....................................................................................... 236
87.1.4.
Grupos de días a considerar para año de la consulta:............................................................. 236
87.1.5.
Obtención de la TMDA ............................................................................................................ 236
87.2.
HORA PICO U HORA PUNTA: ....................................................................................................... 239
87.3.
Estudios Origen Destino .............................................................................................................. 241
87.4.
Censos de Clasificación: ............................................................................................................... 244
88.
VELOCIDAD: ......................................................................................................................................... 244
89.
EXPANSIÓN DE 12 A 24 HORAS ........................................................................................................... 246
90.
PARÁMETRO DE EFICIENCIA: ............................................................................................................... 247
90.1.
Variables que intervienen en el cálculo: ..................................................................................... 247
4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
pág. 9
90.2. 91.
CARACTERÍSTICAS DEL ESTUDIO DE AFOROS ...................................................................................... 250
91.2.
Métodos de aforo ........................................................................................................................ 250
91.2.1.
Aforos manuales: ..................................................................................................................... 250
91.2.2.
Aforos automáticos: ................................................................................................................ 253
91.2.3.
Aforos móviles: ........................................................................................................................ 254
91.2.4.
Aforo fotográfico: .................................................................................................................... 254
91.3. 92.
DETERMINACIÓN DE NIVEL DE SERVICIO .................................................................................... 247
Tabla comparativa de los distintos tipos de aforos: .................................................................... 254
ESTACIONES DE AFOROS ..................................................................................................................... 255
92.1.
Metodología para la clasificación de estaciones: ........................................................................ 255
92.1.1. Identificación de Vectores de correspondencia y determinación de rangos para las categorías de vectores: ............................................................................................................................................. 256 92.1.2.
Clasificación de estaciones por las categorías de vectores: .................................................... 256
92.1.3.
Etiqueta de Identidad de las estaciones .................................................................................. 256
92.1.4.
Dependencia de Estaciones: .................................................................................................... 256
92.1.5.
Factores de Ajustes:................................................................................................................. 256
92.2.
93.
Tipos de estaciones de aforo: ...................................................................................................... 257
92.2.1.
Estaciones permanentes: ........................................................................................................ 257
92.2.2.
Estaciones de control: ............................................................................................................. 258
ESTACIONES DE ENCUESTAS Y AFOROS .............................................................................................. 259
93.1.
Encuesta preferencia declarada (PD) .......................................................................................... 259
TERRAPLÉN 94.
MOVIMIENTO DE SUELOS ................................................................................................................... 262
94.1. 94.1.1.
Excavación ............................................................................................................................... 262
94.1.2.
Desmonte ................................................................................................................................ 262
94.1.3.
Corte ........................................................................................................................................ 262
94.1.4.
Terraplenado ........................................................................................................................... 262
94.1.5.
Excavación en zanjas y pozos .................................................................................................. 262
94.2. 95.
TRABAJOS COMPRENDIDOS EN EL MOVIMIENTO DE SUELO ...................................................... 262
PERFILES TIPICOS DE CAMINOS ................................................................................................... 263
TERRAPLENES ...................................................................................................................................... 264
95.1.
OBJETIVO DE LOS TERRAPLENES ................................................................................................. 264
95.2.
COMPONENTES DE UN TERRAPLÉN ............................................................................................ 264
95.2.1.
Fundaciones o Cimientos......................................................................................................... 265
95.2.2.
Núcleo ...................................................................................................................................... 265
95.2.3.
Talud ........................................................................................................................................ 265
4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
pág. 10
95.2.4. 95.3.
96.
Coronamiento .......................................................................................................................... 265 TIPOS DE TERRAPLENES ............................................................................................................... 266
95.3.1.
Terraplenes en zonas planas ................................................................................................... 266
95.3.2.
Terraplenes en zonas montañosas y escarpadas .................................................................... 267
95.3.3.
Terraplenes en zonas onduladas y entre onduladas y montañosas........................................ 267
METODOLOGÍA PARA LA CONSTRUCCIÓN DE TERRAPLENES ............................................................. 267
96.1.
OPERACIONES EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN TERRAPLÉN ......................................................... 267
96.2.
PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE DE ASIENTO ............................................................................ 268
96.2.1.
Desmonte ................................................................................................................................ 268
96.2.2.
Eliminación de la capa vegetal ................................................................................................ 269
96.2.3.
Escarificado .............................................................................................................................. 271
96.3.
EXTENDIDO .................................................................................................................................. 272
96.4.
DIAGRAMA DE MASAS ................................................................................................................. 274
96.4.1.
Calculo del Volumen de Suelo ................................................................................................. 275
96.4.2.
Volumen de Suelo entre dos secciones ................................................................................... 275
96.4.3.
Perfiles Transversales: Ajustes y Criterios ............................................................................... 276
96.4.4.
Transporte de Suelos ............................................................................................................... 278
96.4.5.
Transporte Total o Momento Total de Transporte ................................................................. 278
96.4.6.
Especificaciones técnicas de la dirección nacional de vialidad [ed. 1971] .............................. 279
96.4.7.
Transporte de suelos (Esp, Tec DNV Ed 1971) ......................................................................... 279
96.4.8.
Diagrama de Bruckner o De Masas Excedentes ...................................................................... 281
96.4.9.
Costo Mínimo del Transporte .................................................................................................. 284
96.4.10.
Reglas de Corini ................................................................................................................... 284
96.5.
HUMECTACIÓN O DESECACIÓN................................................................................................... 285
96.6.
COMPACTACIÓN .......................................................................................................................... 286
96.6.1.
Compactación Características ................................................................................................. 286
96.6.2.
Rodillo vibratorio ..................................................................................................................... 287
96.6.3.
Suelos más aptos de ser compactados según tipo de rodillo.................................................. 287
96.7.
PERFILACIÓN ................................................................................................................................ 288
96.8.
SELLADO DE SUPERFICIE DESPUÉS DE PERFILACIÓN ................................................................... 288
97.
EQUIPOS DE REMOCIÓN...................................................................................................................... 288
97.1.
TOPADORAS O BULLDOZER ......................................................................................................... 289
97.1.1.
Inclinación de la hoja según el terreno ................................................................................... 289
97.1.2.
Manera de empezar un corte .................................................................................................. 289
97.1.3.
Manera de extender montículos de materiales ...................................................................... 290
97.2.
EXCAVADORA .............................................................................................................................. 291
4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
pág. 11
97.3. 98.
EQUIPOS DE CONFORMACIÓN ............................................................................................................ 293
98.1.
99.
RETROEXCAVADORA.................................................................................................................... 292
MOTONIVELADORA ..................................................................................................................... 293
98.1.1.
Cuchilla vertical........................................................................................................................ 294
98.1.2.
Máximo alcance lateral ........................................................................................................... 295
EQUIPOS DE TRANSPORTE................................................................................................................... 295
99.1.
CARGADOR FRONTAL .................................................................................................................. 295
99.2.
CAMIONES Y DUMPERS ............................................................................................................... 296
100.
EQUIPOS MIXTOS DE CONFORMACIÓN Y TRANSPORTE ..................................................................... 299
100.1. 101.
MOTOTRAILLA (SCRAPPER) ......................................................................................................... 299
EQUIPOS DE COMPACTACIÓN ............................................................................................................. 301
101.1.
RODILLO COMPACTADOR DE 2 O 3 RODILLOS (no vibrante) ...................................................... 301
101.2.
RODILLO DE TAMBOR LISO VIBRATORIO ..................................................................................... 302
101.3.
RODILLO PATA DE CABRA ............................................................................................................ 303
101.3.1.
Rodillo jalado por un tractor ............................................................................................... 303
101.3.2.
Rodillo P. de Cabra Autopropulsado ................................................................................... 304
101.4. 102.
RODILLO DE RUEDAS NEUMÁTICAS ............................................................................................ 304
EQUIPOS DE APOYO ............................................................................................................................ 305
102.1.
CAMIÓN TANQUE ........................................................................................................................ 305
102.2.
MINICARGADOR (BOBCAT) .......................................................................................................... 306
TALUDES 103.
Introducción ........................................................................................................................................ 309
104.
Proyecto de Taludes ............................................................................................................................ 311
105.
Tipos de problemas estructurales y posibles soluciones .................................................................... 312
105.1.
Rumbo perpendicular al talud ..................................................................................................... 312
105.2.
Rumbo paralelo al talud y buzamiento hacia la excavación........................................................ 312
105.3.
Rumbo Paralelo al talud y buzamiento hacia la montaña ........................................................... 315
105.4.
Estratificación horizontal ............................................................................................................. 317
105.5.
Formación de cuñas..................................................................................................................... 318
105.6.
Distribución Aleatoria de discontinuidades................................................................................. 319
105.7.
Rocas meteorizables .................................................................................................................... 320
105.8.
Taludes de gran altura ................................................................................................................. 321
106.
Desprendimientos ............................................................................................................................... 321
106.1. 107.
Consideraciones generales .......................................................................................................... 321
Protección contra desprendimientos en taludes de desmontes ........................................................ 326
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UTN – REGIONAL SAN RAFAEL
ELEMENTOS DE SEGURIDAD VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: Barchiesi, Martina – Cabaña, Faustina – Saromé, Ana
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ELEMENTOS DE SEGURIDAD VIAL SEGURIDAD VIAL 1.1 Concepto La seguridad vial es un conjunto de acciones y mecanismos que garantizan el buen funcionamiento de la circulación del tránsito, mediante la utilización de conocimientos y normas de conducta, ya sea por parte de peatones, pasajeros o conductores, con el objetivo de utilizar de manera correcta la vía pública previendo así los accidentes de tránsito. La seguridad vial se encarga de prevenir y/o minimizar los daños y efectos que provocan los accidentes viales, su principal objetivo es salvaguardar la integridad física de las personas que transitan por la vía pública eliminando y/o disminuyendo los factores de riesgo. Actualmente, la seguridad vial se está convirtiendo progresivamente en una de nuestras principales inquietudes sociales, debido al problema que genera los daños ocasionados por la falta de esta. 1.2 Historia El 7 de abril se conmemora el Día Mundial de la Salud y, en 2004, en conmemoración de esa fecha la Organización Mundial de la Salud (OMS) se centró en la Seguridad Vial. Hasta ese entonces no se había tratado el tema ya que se consideraba que los accidentes de tránsito eran cuestiones fortuitas y que en determinadas ocasiones no podían evitarse. Sin embargo, se sabe que los accidentes de tránsito se deben a un sin fin de motivos, a partir de esto es que la OMS se propuso tratar la problemática de la inexistencia de un Plan de Seguridad Vial. En diciembre de 2005, la resolución A/60/5 de la Asamblea General de las Naciones Unidas sobre Mejoramiento de la Seguridad Vial en el Mundo solicitó una Semana Mundial de la Seguridad Vial, esta resolución apoyó lo expuesto por la OMS en el Día Mundial de la Salud del año 2004. A partir de ahí fue cuando se celebró entre el 23 y 29 de abril de 2007 la Primera Semana Mundial sobre la Seguridad Vial. 1.3 Seguridad vial La seguridad vial se divide en dos grupos, dicha división se realiza en base a intervalo anterior, y el inmediatamente activo y posterior. El conjunto de acciones que se realizan antes y durante / después, determinan dos tipos de seguridad vial: la activa y la pasiva. 1.3.1 Seguridad Vial Activa La seguridad vial activa es el conjunto de acciones que se realizan desde la actividad humana, y la existencia de elementos mecánicos en los vehículos, que pueden accionarse preventivamente para intentar evitar los accidentes de tránsito, y que requieren la intervención de la voluntad humana para que el resultado pretendido sea lo más favorable posible. Seguridad Vial Activa Humana Es aquella que depende de la voluntad de las personas para evitar que se produzcan accidentes de tráfico, para lo cual es importante resaltar lo siguiente:
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Educación Vial: todos los usuarios deben tener el conocimiento y capacidades requeridas por las normas para circular en un vehículo. Además, deben conocer cuáles son las leyes que rigen actualmente. -
-
-
Comportamientos viales seguros como peatones, conductores y pasajeros Establecimiento de una normativa vial que contribuya a eliminar la accidentalidad: el dictado de normas y la implementación de estas es de suma importancia para la prevención de accidentes. Utilización de elementos reflectantes al transitar por las vías: la señalización vertical se diseña con elementos reflectantes, que son capaces de absorber la luz de los vehículos y reflejarla de manera inmediata, es de real importancia que estos elementos se dispongan en el desarrollo de la vía. Conducción a velocidad adecuada: según la velocidad para la cual fue diseñado el camino es la velocidad máxima de circulación que este posee. Investigación en nuevos elementos de seguridad o mejora de los existentes.
Seguridad Vial Activa para el Vehículo Serán todos aquellos elementos mecánicos de los que dispone el vehículo en sus variados sistemas de seguridad, que accionados individual o conjuntamente, responden a la voluntad del conductor de evitar el accidente de tráfico. Por ello, la Seguridad Vial Activa de los vehículos, son los que siguen, manteniéndolos en condiciones óptimas de uso: -
Alumbrado Neumáticos Dirección asistida ESP (control electrónico de estabilidad) Avisadores de cambio de carril Espejos retrovisores y de visión angular Balizas Etc.
Seguridad Vial Activa para la Vía Por sus características, serán todos aquellos elementos que por criterios de construcción y seguridad se incorporen a la vía para evitar situaciones accidentales, tales como: -
Bandas sonoras. Pasos de peatones elevados. Peraltes de las curvas. Distintos tipos de aglomerado, asfalto, etc. con alta adherencia. Señalización adecuada.
1.3.2 Seguridad Vial Pasiva En función de su finalidad, evitar lesiones o minimizarlas en los accidentes, y la protección para las personas, se distinguen las siguientes: Seguridad Vial Pasiva Humana Fundamentalmente, en su aspecto como conductor de bicicletas, ciclomotores, motocicletas u otros que requieran normativamente la utilización del casco de protección certificado u homologado, puede indicarse que es precisamente esta acción, la utilización del casco, la que mayor importancia y trascendencia tiene. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Seguridad Vial Pasiva para el Vehículo Estará integrada por todos aquellos elementos que nos proporcionan protección física durante y después del accidente, destacándose significativamente los siguientes: -
-
-
-
Cinturón de seguridad. Reposacabezas. Airbag. SRI (Sistemas de Retención Infantil). Paragolpes, y especialmente los diseñados recientemente para minimizar daños a los peatones atropellados. Deformación controlada de la carrocería y refuerzos para que el habitáculo no se deforme (barras laterales, antivuelco, etc.). Formas redondeadas de las carrocerías (evitando aristas), pensando principalmente en posibles atropellos de peatones y ciclistas. Acolchamientos interiores del habitáculo. Seguridad Vial Pasiva para la Vía Dobles biondas. Pistas auxiliares de frenado. Muros especiales de impacto. Elementos de seguridad obligatorios en el vehículo Los elementos de seguridad obligatorios que debe poseer un vehículo son sólo el matafuego y un juego de dos balizas. 1.3.3 Normas de seguridad vial (Ley nacional 24449) Para peatones Circular por la vereda, lo más próximo a la línea de edificación. Cruzar por las esquinas, estén o no pintadas las sendas peatonales. Mirar para ambos lados antes de cruzar. Hacerlo caminando. Los peatones tienen prioridad de paso ante los vehículos siempre cuando crucen por las esquinas. Para pasajeros Todos los ocupantes deben utilizar el cinturón de seguridad. La capacidad del vehículo está determinada por el número de cinturones. Niños menores de 10 años deben viajar en asientos, tenerlo en cuenta al transitar por ruta nacional o provincial. Bebés viajar en sillas protectoras. Pasajeros ascender y descender por el lado de la vereda. No molestar ni distraer al conductor. Para conductores Cumplir con toda la documentación. Circular respetando todas las normas de circulación, algunas de ellas son: Circular por el carril derecho, dejar el carril izquierdo libre para realizar adelantamientos. Respetar velocidades máximas y mínimas según el tipo de vía. Respetar las prioridades de paso.
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Respetar la señalización vertical y horizontal.
ELEMENTOS DE SEGURIDAD SOBRE LA VÍA - Señalización horizontal Normales Transversales Especiales Simbolos - Señalización vertical Señales reglamentarias Señales preventivas Señales informativas Señales laterales Señales aereas Señales parlantes Distribuidores 2.1 Señalizacion horizontal Las marcas viales o demarcación horizontal, son señales de tránsito aplicadas sobre la calzada con la finalidad de guiar el tránsito vehicular, regular la circulación y advertir determinadas circunstancias. Incluye la transmisión de ordenes y/o indicación de zonas prohibidas. La demarcación horizontal aumenta los niveles de seguridad y eficacia de la circulación. Estas deben ser uniformes en su diseño, posición y aplicación. Es necesaria su uniformidad a fin de que puedan ser reconocidas y entendidas por los usuarios de las vías. Toda marca vial debe ser visible tanto durante la circulación diurna como nocturna. Todas las demarcaciones horizontales de uso en la Red Nacional de Caminos deben ser retroreflectivas. Las demarcaciones horizontales emiten su mensaje a tráves de lineas de diferentes tipos y jerarquias, símbolos y leyendas aplicados sobre la superficie de la vía. Al estar en la zona donde los conductores concentran su atención, deben ser percibidas visulmente y comprendidas sin esfuerzo por parte de ellos. En caso de las demarcaciones conformadas, se produce un efecto vibratorio y sonoro cuando un vehículo circula sobre ellas, alertando al conductor que está atravesando una marca vial, empleandose para delinear y/o delimitar la carretera. 2.1.1 CLASIFICACIÓN DE LAS MARCAS Marcas normales longitudinales Son aquellas que se ubican en forma paralela al eje de la carretera. Suministran una guía “positiva” al delinear al usuario de la carretera, los límites de las áreas de la calzada donde es seguro circular. Asimismo, suministra una guía “negativa”, indicando áreas donde no es seguro viajar o directamente donde esta prohibido circular.
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2.1.1.1.1 Por su ubicación en la calzada se clasifican en:
-
-
Líneas centrales o “Eje” (Linea de separacion de sentido de circulacion): indican la separación de corrientes de tránsito de sentidos opuestos e incluye zonas con y sin prohibición de adelantamiento. Líneas de borde (Linea de borde de calzada): indican a los conductores, donde se encuentra el borde de la calzada, que permite posicionarse correctamente en la vía. Línea de carril: Indican la separación de corrientes de transito que circulan en el mismo sentido.
2.1.1.1.2 Por su forma se clasifican en:
-
Por su trazo: Líneas continuas, discontinuas o mixtas. Por el número de líneas: Líneas simples (individuales), o líneas dobles. Por su dimensión: Líneas normales o líneas anchas.
Fig. 1 – Formas de Líneas.
2.1.1.1.3 Por su formase clasifican en:
-
Líneas planas: reflejan la condición mínima absoluta. Líneas conformadas: reflejan condiciones deseables. Se desarrollan para dar mayor seguridad en las vías de circulación, especialmente bajo condiciones climáticas o de visibilidad adversas.
La característica principal de estas líneas es que presentan resaltos que aseguran una mejor calidad visual de la marca, además de producir efectos sonoros y vibratorios lo suficientemente impactantes para alertar a quien conduce e inducirlo a corregir el rumbo del vehículo. Dentro de estas están las llamadas “Líneas vibrantes” y “Líneas para lluvia”. Ambas presentan un resalto que las eleva de la superficie de la calzada.
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Fig. 2 – Líneas para Lluvia.
Fig. 3 – Líneas Sonoras.
TEXTURA DESEABLE A LÍNEAS LONGITUDINALES Tipo de carretera Bordes Eje/Carril Carreteras de 2 carriles sin banquina pavimentada Carreteras de 2 carriles con banquina pavimentada Carretera multicarril
PLANA
Conformada: Vibrante- para lluvia
CONFORMADA VIBRANTE
Conformada: Vibrante- para lluvia
CONFORMADA VIBRANTE
Conformada: Vibrante- para lluvia
Tabla 1 – Textura Deseable a Líneas Longitudinales.
2.1.1.1.4 Dimensiones
La separación entre líneas será de 0.10 m.
4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Fig. 4 – Separación entre Líneas.
2.1.1.1.5 Colores Generalmente las líneas sobre la calzada son blancas o amarillas. Color blanco: se utilizan en el caso de marcas longitudinales para separar generalmente corrientes de tránsito en el mismo sentido, para marcas transversales y para marcas especiales en caso que correspondan isletas, aproximaciones a obstrucciones. Color amarillo: se utiliza en marcas longitudinales para separa exclusivamente corrientes de tránsito en sentido opuesto y para marcas especiales en caso que corresponda, isletas o aproximaciones a obstrucciones. Se aplica sobre el borde izquierdo de autovías. Color negro: se usa para mejorar el contraste en zonas donde los pavimentos son claros y se necesite reforzar el contraste.
Fig. 5 – Empleo de Colores de Líneas.
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Marcas normales transversales Son aquellas que se ubican generalmente en forma perpendicular a la carretera. Se emplean fundamentalmente para indicar sectores de reducción de velocidad ante un lugar de riesgo (curva peligrosa, cruce, empalme) y para poner en evidencia la existencia de líneas límites, entendiendo por tales, líneas que no pueden ser sobrepasadas sin efectuar una acción en relación al derecho de paso 2.1.1.2.1 Se clasifican en: LÍNEA DE DETENCIÓN: Indica la obligación de detener el vehículo antes de ser transpuesta por indicación de la autoridad competente, señalización luminosa o vertical, cruce de peatones o ferroviales o en caso de hallarse ocupada la bocacalle.
Fig. 6 – Líneas de Detención.
-
LÍNEA DE CEDA EL PASO: Indica la obligación de ceder el paso antes de ser
transpuesta, reforzando la señal vertical correspondiente. Esta marca se utiliza cuando una intersección se encuentra controlada por señal “ceda el paso”. Debe ubicarse donde el conductor tenga buena visibilidad sobre la vía prioritaria
Fig. 7 – Líneas de Ceda de Paso.
-
SENDA PEATONAL: La Senda Peatonal suministra guía “positiva” a los peatones que
cruzan la carretera al delinear la trayectoria a seguir en los accesos a intersecciones. Asimismo, advierte a los usuarios de la carretera, sobre la existencia de un punto de cruce peatonal. Es de destacar que en zona “rural” regula fundamentalmente el derecho de paso de los vehículos, de forma tal que el peatón tiene en principio, prioridad sobre los vehículos, motivo por el cual deberá incorporarse la señal preventiva correspondiente. La senda peatonal puede estar delimitada por dos líneas paralelas entre sí y transversales al sentido de circulación, de color blanco, de trazo 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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continuo o discontinuo o configurado por bandas paralelas al sentido de circulación (cebrado) según sea la zona en la que se encuentra el cruce peatonal.
Fig. 8 – Senda Peatonal.
-
SENDA PARA CICLISTAS: La Senda para Ciclistas suministra una guía “positiva” a los
ciclistas que cruzan la carretera al delinear la trayectoria a seguir en los accesos a intersecciones. Asimismo, advierte a los usuarios de la carretera sobre la existencia de un punto de cruce de ciclistas a través de la misma. La Senda para Ciclistas puede ser exclusiva o semiexclusiva para la circulación de bicicletas. Cuando es semiexclusiva, sólo lo será con peatones. En ellas, los vehículos deberán dar prioridad de paso a los ciclistas en su presencia, salvo cuando exista semáforo o autoridad competente que indique lo contrario.
Fig. 9 – Senda para Ciclistas.
-
LINEAS AUXILIARES PARA REDUCCIÓN DE VELOCIDAD: tienen como objetivo advertir
a los conductores sobre la necesidad de reducir la velocidad. Se utiliza en aquellos lugares que por su peligrosidad requieren un complemento de la señalización vertical. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Son líneas de trazo continuo, de color blanco y de 0,30 m de ancho mínimo (en el sentido de la carretera). Su altura (espesor) es de hasta 5 mm. Como se observa, el espesor es el máximo compatible con las dimensiones generales de las marcas viales ya que, repetidas en cantidad suficiente, deben producir un efecto sonoro y vibratorio en el interior del vehículo cuando éste pasa sobre las mismas.
Fig. 10 – Líneas Auxiliares para Reducción de Velocidad .
2.2 Señalamiento vertical Las señales verticales son señales de tránsito colocadas al costado del camino (laterales) o elevadas sobre la calzada, mediante pórticos o ménsulas (aéreas), con la finalidad de guiar el tránsito, regular la circulación, y advertir determinadas circunstancias. La regulación incluye la trasmisión de órdenes, y/o restricciones de distinta índole. En general se puede decir que las señales de tránsito constituyen una de las formas de comunicarse del operador de la ruta con los usuarios del camino. La Señalización Vertical aumenta los niveles de seguridad y eficacia de la circulación, por lo que es necesario que se tengan en cuenta en toda actuación vial como parte del diseño y no como mero agregado posterior a su concepción. El señalamiento vertical debe ser uniforme en su diseño, posición y aplicación. Es necesaria su uniformidad a fin de que las señales sean reconocidas y entendidas instantáneamente por los usuarios de la vía; esto es, fácil para leer, fácil para entender Las señales deben poseer ciertos atributos que ofrezcan garantías de que los usuarios las reconozcan, las entiendan, sean respetadas, y en consecuencia reduzcan la posibilidad de demandas. -
2.2.1 Los atributos son: Necesidad: qué su contenido e instalación resulten imprescindibles. Conspicuidad: qué llamen la atención del usuario. Claridad: qué sean leídas y comprendidas inequívocamente. Visibilidad. qué sean visibles, con la debida antelación para poder responder. Respetabilidad. qué infundan respeto. Conciso. el mensaje debe ser lo más breve y claro posible
2.2.2 Mensaje Toda señal emite su mensaje a través de formas geométricas, de diferente tipo, color, y “jerarquía”, de símbolos o pictogramas, y/o leyendas, estas últimas compuestas de palabras y/o números, aplicados sobre placas colocadas, como se mencionó, en forma lateral al camino o aérea.
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2.2.3 Topografía – Leyendas La tipografía a emplear responderá en función a las últimas experiencias llevadas a cabo por la Dirección Nacional de Vialidad en todo el territorio del país. En la que se describen los Detalles de las Señales Verticales. Asociado a los atributos visibilidad, claridad, y conspicuidad, está el concepto de “percepción anticipada de las señales”, que se logra a través de los códigos de forma y color que identifica distintos tipos de señales, situación que permite interpretar con anticipación el sentido de las mismas, antes de apreciar con legibilidad plena el mensaje contenido. Concretamente y como ejemplos: si el conductor visualiza a la distancia, una señal de fondo color: Blanco con orla de color rojo o componente en rojo, seguramente se tratará según su forma, de una señal a la que se debe prestar mucha atención, podrá ser: Reglamentaria de Prohibición o de Restricción (cuando son circulares); de Prioridad, (octogonales o triangulares con base superior) o Preventivas que advierten Máximo Peligro (triangulares con base inferior, Cruz de San Andrés o paneles de prevención), Amarillo, sabrá con anticipación que su contenido será de carácter preventivo, Verde o Azul la misma informará u orientará. Naranja, es porque se trata de una zona de obra. La percepción del color causa asociaciones variadas, algunas de ellas pertenecen al inconsciente colectivo y corresponden al contenido simbólico de los colores.
Fig. 11 – Formas de Señales Viales.
2.2.4 CLASIFICACIÓN De acuerdo al tipo de mensaje emitido, las señales se dividen en señales: Reglamentarias, Preventivas, e Informativas. A su vez, las señales verticales se pueden clasificar en función de su posición relativa a la calzada, en señales Laterales (al costado del camino) y señales Aéreas (elevadas sobre la calzada), en la Parte III del presente MSV (Manual de Señalamiento Vertical) se puede observar el detalle de diagramación de las señales verticales predefinidas. De acuerdo a la temporalidad del mensaje las señales se pueden clasificar en Permanente y Transitorio. El presente MSV solo aplica al señalamiento vertical de carácter permanente.
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Señales reglamentarias Son aquellas que transmiten órdenes específicas, de cumplimiento obligatorio -
Señales de Prohibición Señales de Restricción Señales de Prioridad Señales de Fin de Prescripción
Fig. 12 – Señal Reglamentaria.
Señales preventivas Son aquellas que advierten la proximidad de una circunstancia anormal en la vía que puede resultar sorpresivo o peligroso a la circulación. -
Señales de advertencias de máximo peligro. Señales de advertencia sobre características físicas de la vía. Señales de posibilidad de riesgos eventuales. Señales de anticipo de otros dispositivos de control de tránsito. Señales de fin de prevención. Fig. 13 – Señal Preventiva.
Señales informativas Son aquellas que identifican, orientan, o hacen referencia a aspectos tales como: servicios, lugares, destinos, rutas que sean de utilidad para el usuario en su itinerario -
Señales de nomenclatura vial y urbana. Distancias y destinos. Señales sobre características de la vía. Señales sobre maniobras permitidas. Señales de información turística y de servicios. Señales educativas y de anuncios especiales.
Fig. 14 – Señales Informativas.
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Señales laterales Todos los dispositivos que se colocan lateralmente al camino, tales como postes de señales o de iluminación, no solamente deben comunicar con efectividad su mensaje y cumplir eficientemente su misión, sino que también deben estar colocados de manera tal que se presenten el menor peligro posible a los automovilistas. Se debe tratar de emplear la menor cantidad posible de soportes estructurales, con estos y su correcto espaciamiento lateral habrá que tener en cuenta la posible utilización de elementos frangibles y de barreras de protección. 2.2.4.4.1 Ubicación de los soportes estructurales Los soportes laterales de señales y de iluminación, debieran colocarse detrás de las barreras de seguridad existente o proyectada, sobre muros de contención o puentes, o cuando las condiciones de visibilidad son favorables, tan lejos como sea posible de la trayectoria de un vehículo fuera de control. De no ser así, deberían utilizarse soportes fácilmente frangibles o volcables. Los soportes de las señales laterales debieran colocarse tan lejos del borde de la calzada como fuera posible, lo deseable son 9 metros. Cuando se trate de calzada provista de cordón no montable, la distancia de un soporte de una señal o de un foco de iluminación debiera ser como mínimo de 0.60 metros desde el cordón. Cuando no hay cordón, el espaciamiento lateral al soporte debiera alcanzar, como mínimo 0.60 metros desde el borde de la banquina utilizable. Los soportes de focos de iluminación o de señales colocados en estructuras con barandas, deben ubicarse que dicho soporte, con respeto al tránsito, quede afuera de la baranda y protegida por ella. -
En Zonas Rurales:
Señales de un solo poste: cuando las características del lugar disponible lo permitan, se instalarán a una distancia de 4,00 m, como mínimo, desde el borde de la calzada hasta el poste. Señales de dos (2) postes: estas deberán estar ubicadas a una distancia mínima de 3,50 m entre el filo de la señal y el borde de la calzada. -
En Zonas Urbanas:
La distancia entre el borde de la calzada o el filo del cordón, y el filo de la señal será igual o mayor a 30 cm.
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Fig. 15 – Señales en Zonas Rurales.
Señales aéreas Las señales aéreas se colocarán elevadas sobre la calzada mediante pórticos, columnas o ménsulas. También podrán utilizarse otros elementos de la infraestructura vial, tal como las obras de arte, verificación estructural mediante en caso de que corresponda. Los soportes de las señales aéreas, emplazados a la derecha, estarán separados del borde de calzada una distancia deseable de CINCO METROS CON CINCO DECIMAS DE METRO (5,50 m), convenientemente “protegidas” en caso de que corresponda. En medianas deberán estar convenientemente protegidas. Señales parlantes Las señales Informativas de Orientación de destino y distancia, así como las señales informativas del tipo Educativas y de Anuncios Especiales, son las de mayor componente escrito o tipográfico poseen. Asimismo, en consideración a que los conductores no deben distraer su atención por más que un instante, una señal informativa no debería contener un texto de más de 4 líneas, o que aluda a más de tres destinos, o que posea más de 8 palabras.
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Fig. 16 – Señales Parlantes.
2.2.4.6.1 Flechas y Orientaciones Tienen por finalidad última la de orientar anticipadamente la direccionalidad de un destino complementando la información de navegación dada al usuario, de la tal forma de clarificar el derrotero a seguir. Las orientaciones de las flechas se diferencian si se trata de una flecha de indicación de destino (indican el destino), o si se trata de una flecha de indicación de carril (indican el carril a tomar para llegar a un destino).
Fig. 17 – Flechas y Orientaciones.
Distribuidores 2.2.4.7.1 Distribuidores Tipo “Diamante”: Estos distribuidores están caracterizados por separar a distinto nivel los tránsitos pasantes mientras que los movimientos de intercambio se resuelven a través de intersecciones a nivel. Por lo tanto, cuenta con ramas de entradas y salida que conectan directamente la autopista y las intersecciones a nivel. Una sola entrada y una sola salida por sentido de circulación. Así las cosas, en líneas generales el tránsito que sale de la autopista a la transversal se puede dirigir por dicha vía transversal a destinos que están ubicados a derecha o izquierda de la autopista. 2.2.4.7.2. Distribuidores Tipo “Trébol”: Estos distribuidores están caracterizados por separar a distinto nivel los tránsitos pasantes mientras que los movimientos de intercambio se resuelven a través de ramas que implican “rulos” incorporándose directamente a la vía transversal. Por lo tanto, a diferencia del tipo “diamante” no hay intersecciones a nivel como zona de intercambio en su versión completa 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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del trébol. Cuenta por sentido de circulación con dos ramas de entradas y dos ramas de salida que conectan directamente la vía principal y la vía secundaria.
Fig. 18 – Distribuidores.
2.2.5 Segmentos Como regla general se entiende conveniente y de utilidad para el usuario la existencia de señales confirmativas pasando la intersección y las señales intermedias de orientación de distancia 2.2.6 Restricción de velocidad Como regla general considerando la condición de la calzada, el señalamiento de restricción de velocidad en tramos rectos será el que establezca la Ley Nacional de Tránsito vigente para cada tipo de vía.
Fig. 19 – Señal de Reducción de Velocidad.
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2.2.7 Restricción de velocidad en intersecciones Este acápite se aplica a intersecciones no semaforizadas en carreteras convencionales, en ámbito rural. 2.2.8 Láminas retrorreflectivas Todas las señales viales deben ser visibles en cualquier momento del día y bajo toda condición climática, es por ello se confeccionan con materiales apropiados y procedimientos que aseguran su retrorreflexión. Esta propiedad permite que sean más visibles en la noche al ser iluminadas por las luces de los vehículos, ya que una parte significativa de la luz que reflejan retorna hacia la fuente luminosa. Por lo anterior, los laminados deberán cumplir como mínimo absoluto con los niveles de retrorreflexión. Las láminas empleadas deberán contar con el sello IRAM.
2.2.9 Barreras de seguridad Los dispositivos utilizados para la protección del tránsito se clasifican en dos grupos: 2.2.9.1. Barreras longitudinales: La función es reencauzar en su direccion a los vehículos fuera de control. Debe ser usado cuando las consecuencias de golpear contra un determinado objeto o de salirse del camino, resulten mas graves que el choque contra la barrera.
Fig. 20 – Barrera Longitudinal.
2.2.9.2. Amortiguadores de impacto: Su funcion es frenar los vehículos hasta su total dentención.
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Fig. 21 – Amortiguador de Impacto.
Las barreras de seguridad crean por sí misma un peligro. Los caminos existentes pueden ser mejorados, cuando ello es factible, mediante taludes suaves que eliminen las condiciones peligrosas que hacen necesarias las barreras. Estas deben ser instaladas cuando no es posible, técnica ni económicamente, modificar las condiciones peligrosas. La altura de un talud y su pendiente son factores básicos a considerar en el estudio para justificar la necesidad de proyectar barreras. Hay situaciones donde la necesidad de barrera por talud resulta evidente y hay casos donde no lo es, es por ello que a continuación se presenta la justificación del uso de una barrera.
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Fig. 22 – Abaco de Justificación de Uso de Barrera.
Todos aquellos terraplenes con combinaciones de altura y pendiente del talud por debajo de la curva de la figura no justifican el empleo de barreras, midiendo la altura del terraplén verticalmente desde el borde de banquina hasta el pie del terraplén cuando la pendiente transversal del terreno natural es menos que 5%, si fuera mayor se debe medir hasta el pie de la ladera, fondo de quebrada, curso de agua, etc. Los taludes con pendientes 1:4 o más tendidos no requieren barreras, los taludes más empinados que 1:3 requieren barreas. Estas barreras de seguridad cumplen dos funciones, ser capaces de encauzar o contener un vehiculo fuera de control pero sin ocasionar daños intolerables a los ocupantes del mismo. 2.2.9.3. Barreras en el cantero central El cruce del cantero central por vehículos sin gobierno, es una de las más serias causas de accidentes y ocasiona en la mayoría de los casos, choques frontales. Con el fin de evitar el cruce del cantero central, se deben pensar en dispositivos denominados barreras de seguridad que reencauce el vehículo que tiende a salir de la calzada. Existen tres tipos: -
Flexibles: posee deflexión dinámica ante el impacto y causa menos daño a los vehículos que los tipos semirrígido o rígido.
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-
-
Semirrígidos: Son más convenientes que los sistemas rígidos, reducen la probabilidad de heridas graves, por lo menos para altas velocidades y grandes ángulos de impacto. Pueden tolerar impactos menores sin requerir trabajos importantes e inmediatos de reparación. Rígidos: no flexionan ante el impacto y disipan muy pequeña cantidad de la energía producida por el choque de los vehículos.
Fig. 23 – Barrera en el Cantero Central.
2.2.9.4. Extremos de las barreras El extremo de una barrera deber estar colocado de tal manera que, en caso de choque frontal, el mismo no penetre en el vehículo o haga que este vuelque. La solución más efectiva es, la de eliminar el extremo de la barrera enterrándola.
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3. ILUMINACIÓN 3.1. Generalidades El propósito de la iluminación fija de los caminos es crear condiciones tales, en lo que respecta al nivel de visibilidad, que permitan a los conductores y peatones ver rápidamente, distintivamente y con certeza todos los detalles significativos del propio camino, especialmente su alineamiento (dirección y zonas adyacentes) y también cualquier clase de obstáculo que pueda encontrarse sobre el mismo. Prácticamente todos los aspectos de la seguridad del tránsito están relacionados con la visibilidad. Mantener un buen contacto visual con todo el camino es uno de los principales requisitos para poder manejar con seguridad tanto de día como de noche. En la conducción nocturna, la información visual depende de la disponibilidad y calidad de la iluminación. El diseño de un sistema de iluminación depende de varios factores y consideraciones, como: -
Volumen de tránsito. Velocidad. Geometría del camino. Características reflectantes del pavimento. Ubicación geográfica. Características del propio sistema lumínico.
La iluminación es un componente más de todo el sistema vial relativo a la operación de los vehículos, por eso, se la debe tener en cuenta conjuntamente con el resto de los elementos que constituyen el proyecto al formularse su planeamiento general. Algunos factores que influyen directamente en la visibilidad, son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Brillo de los objetos que se encuentran sobre el camino o en sus adyacentes. Brillo general del fondo sobre el que se proyecta el camino. Tamaño del objeto y detalles que identifiquen el mismo. Contraste entre el objeto y sus alrededores. Contraste entre el pavimento y sus adyacencias, tal como lo observa el conductor del vehículo. Tiempo necesario para ver el objeto. Encandilamiento. Agudeza visual del conductor. Condiciones en que se encuentra el parabrisas.
La buena visibilidad nocturna es el resultado de la combinación entre la iluminación fija del camino y la de los vehículos, de tal manera de producir en el pavimento un brillo adecuado de correcta uniformidad y una apropiada iluminación de la zona adyacente al camino, conjuntamente con ausencia de encandilamiento. 3.2. Calidad de la iluminación La calidad de la iluminación puede ser mejorada actuando sobre varios factores interrelacionados, como: 1. Eliminación o disminución del encandilamiento 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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2. Iluminación de superficies verticales (señales). 3. La uniformidad de los niveles de iluminación, tanto horizontal como vertical, así como la uniformidad en la iluminación del pavimento y sus áreas adyacentes, contribuyen a mejorar la calidad del sistema. 3.3. Necesidad El mantenimiento de las condiciones de seguridad diurnas que ofrece un camino, durante las horas nocturnas, cuando el accionar de los conductores se ve limitado por la menor visibilidad y la reducción de sensibilidad para efectuar maniobras rápidas, es la razón fundamental que crea la necesidad de una buena iluminación. Las consideraciones que siguen son generales y solo ayuda en la toma de decisiones sobre si es necesario o no proveer iluminación en un camino existente o en un proyecto en desarrollo. Para la toma de decisiones debe tenerse en cuenta especificas condiciones que pueden presentarse en un lugar determinado, como nevadas o formación de niebla o de hielo en la calzada. Dichas condiciones pueden introducir modificaciones en el proyecto de iluminación general. 3.4. Uniformidad de iluminación El alcance visual del conductor está influido por la uniformidad de iluminación de la superficie del camino y sus adyacencias. En la condición nocturna, cuando las intensidades luminosas son de reducido nivel, el contraste entre los objetos y el fondo sobre el cual se los ve está limitado a menudo al 10 % o 20%. En general se acepta que, por razones de seguridad, la relación mínima de uniformidad debe promediar 3:1 con un mínimo absoluto 4:1. Estos valores se refieren a la luminancia de la superficie del camino. La uniformidad de iluminación del pavimento está relacionada, en la mayoría de los casos, con consideraciones de tipo económico. El costo inicial de una instalación de iluminación se encuentra favorablemente influido por el uso de grandes lámparas y pocos postes. Sin embargo, las grandes lámparas tienden a lograr una mayor separación en sus postes o elementos de soporte e incrementan la falta de uniformidad de la iluminación. En la conducción nocturna el conductor encuentra relativamente bajas intensidades de iluminación, los objetos resultan detectados apenas por siluetas. La efectividad en la percepción de un objeto depende de la diferencia lumínica existente entre el objeto y el fondo sobre el cual se lo ve. Esa diferencia se la llama contraste, cuyo valor, para una visión efectiva no debe bajar del 20% al 30%. 3.5. Iluminación de transición La iluminación de transición resulta necesaria cuando el conductor de un vehículo debe pasar de una sección de camino muy iluminada a otra de poca o nula iluminación.
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La sección con iluminación de transición debe ser lo suficientemente larga como para permitir la adaptación de los ojos del conductor a la rápidamente cambiante intensidad de iluminación. 3.6. Requerimientos relativos a la seguridad Aunque está plenamente reconocido que la correcta iluminación nocturna de calles y caminos ayuda a reducir los accidentes como consecuencia de las mejoras de las condiciones de visibilidad, particularmente en las áreas urbanas y suburbanas, no todos los aspectos de un sistema de iluminación pueden resultar positivos. Los soportes o columnas que sostienen los focos de iluminación deben ser colocados y construidos en forma tal que ofrezcan el menor riesgo posible a los vehículos y sus ocupantes. Existen varias soluciones para minimizar estos riesgos, en especial los que se derivan de la ubicación fisica de dichos soportes o columnas. Los soportes deben siempre ser elegidos pensando, en que no deben agravar las consecuencias de un accidente. Deben tratarse de utilizar siempre materiales que den por resultado un poste o columna de relativamente bajo peso. Cualquiera sea el tipo de soporte frangible que se utilice, el mismo debe ser complementado con un dispositivo en la base del poste que desconecte automaticamente los cables alimentadores del foco luminoso. La ventaja de este dispositivo reside no solo en el caso de accidente, sino que también facilita la realizacion de las tareas de reparación y mantenimiento. Además, al producirse un accdente, el resto del sistema de iluminacion continúa en operación normal. 3.7. Torres de iluminación Las torres de iluminación, constituyen un sistema especialmente creado para ser utilizado en intersecciones que ocupan gran superficie, intercambiadores, plazas de peaje, áreas de descanso, etc. Consisten en un numeroso grupo de focos montados en un solo mástil o torre a alturas que varían entre 20 m y 50 m ó más. Sus ventajas consisten en que se mejora la uniformidad de la iluminación y sobre todo, en que se reduce fundamentalmente el número de columnas, o sea de obstáculos laterales al camino. 3.8. Geometría del sistema de iluminación Los elementos básicos que constituyen la geometría del sistema son: la altura de montaje de los focos luminosos, el espaciamiento entre columnas, su posición relativa, el alineamiento angulas de los focos y la ubicación de la columna respecto al camino. Uno de los factores más importantes es, la altura de los focos sobre la calzada. Dicha altura influye sobre la uniformidad de la iluminacion, la posibilidad de producir encandilamiento, en el costo inicial y en el de mantenimiento del sistema. La altura más común oscila entre 8 m y 12 m. y para alturas mayores se utilizan las torres. Desde el punto de vista del diseño geométrico, el sistema de iluminación óptimo es aquél en el cual el número de columnas es el mínimo compatible con la calidad del servicio que se 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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quiere brindar y su ubicación no ofrece objeciones en cuanto a los preceptos relativos a la seguridad.
4. DISTANCIA DE VISIBILIDAD El trazado de una carretera, tanto en planta y alzado como la sección tipo adoptada, en cualquier punto de la carretera el usuario debe tener una visibilidad que depende, sin considerar las capacidades psicofísicas de los conductores, su experiencia u otros factores relacionados con la atención durante la conducción, por un lado, de la forma, dimensiones y disposición de los elementos de trazado, y por otro de la velocidad del vehículo. Además, para cada tipo de maniobra que realice el conductor se necesita una visibilidad mínima. Por tanto, para determinar la visibilidad mínima exigible de un tramo de carretera habrá que considerar qué maniobras se van a realizar y cuál es la velocidad de los vehículos en ese tramo. En la fase de diseño de una vía habrá que considerar la velocidad de proyecto y las maniobras permitidas para garantizar que en todo punto se dispone de la visibilidad que exige la normativa. Análogamente, si un tramo no dispone de visibilidad suficiente para realizar una determinada maniobra, ésta deberá prohibirse. Sin embargo, en cualquier tramo de carretera se debe disponer como mínimo de la visibilidad de parada en todos sus puntos. Se consideran que las visibilidades deben ser las siguientes:
De parada De adelantamiento De cruce
Se define como distancia de parada (Dp) la distancia total recorrida por un vehículo obligado a detenerse tan rápidamente como le sea posible, medida desde su situación en el momento de aparecer el objeto que motiva la detención. Comprende la distancia recorrida durante el tiempo de percepción y reacción y el de frenado. Para definirla se tiene en cuenta el espacio recorrido por el vehículo a la velocidad de proyecto durante el tiempo de percepción y reacción, y el es espacio recorrido mientras dura la aplicación de los frenos hasta la detención total. D p = D pr + D f Siendo: Dp: distancia de parada Dpr: distancia de percepción y reacción Df: distancia de frenado El tiempo de percepción y reacción es el tiempo preciso para divisar un objeto en la calzada y reaccionar aplicando los frenos oscila entre 0,5 y 1 segundo, dependiendo de las características del conductor, condiciones meteorológicas, características del objeto, etc. Sin embargo, en la práctica se utiliza un valor de 1,5 segundos establecidos por la Norma AASTHO. La distancia de detención es aquella medida desde el instante en que el conductor (de habilidad media manejando a velocidad media en un vehículo en condiciones mecánicas 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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aceptables sobre una calzada en condiciones favorables) observa un obstáculo imprevisto en el camino, hasta el momento en que por aplicación de los frenos se detiene. Este tiempo se compone de dos partes: el tiempo de percepción y reacción, y el tiempo de frenado. La distancia de sobrepaso es aquella que permite que el conductor de un vehículo pueda adelantar a otro que circula por la misma trocha sin peligro de interferir con la trayectoria de un tercer vehículo que avance en dirección contraria por la trocha opuesta y se haga visible al iniciarse la maniobra. Dicha distancia depende del volumen de tránsito, la configuración topográfica, la velocidad directriz y el tránsito de servicio deseado, sin embargo, es aconsejable proporcionar tantos tramos de sobrepaso como sea económicamente posible. Se deben tener en cuenta para la determinación de ésta las siguientes hipótesis: a) El vehículo que va a ser sobrepasado circula a velocidad uniforme, de magnitud semejante a la velocidad media de marcha. b) El tiempo de percepción, evaluación de las posibilidades de sobrepaso, reacción y comienzo de la aceleración del vehículo que sobrepasa se estima en 4 segundos. c) Durante este periodo se acepta que, además de circular ambos vehículos a la velocidad del que va a ser sobrepasado, lo hacen separados por una distancia d 0. d) Aunque el sobrepaso se realiza acelerando, se considera que el promedio de velocidad del vehículo que sobrepasa, desde que inicia su desplazamiento hasta la tocha izquierda, hasta que retoma la derecha, supera en 15km/h la velocidad del vehículo sobrepasado. e) La trocha izquierda debe quedar libre en una longitud d3 de manera de permitir que un tercer vehículo que se aproxima en sentido contrario a igual velocidad que el vehículo que sobrepasa, la recorra en el mismo tiempo que tarda este último en desplazarse a la trocha izquierda, sobrepasar al vehículo más lento y retomar la derecha.
Fig. 24 – Distancias de Visibilidad.
5. DISTANCIA DE ARBOLADO Los árboles y arbustos a lo largo del camino incrementan su atractivo visual, además de ser ecológicamente importantes para la flora y fauna del lugar. Pero, por otra parte, los arboles sustancialmente cerca de la calzada constituyen un peligro, debido a que comúnmente son 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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participes de fatales accidentes ya que los conductores que se desvían del curso del camino impactan sobre estos. Para prevenir el impacto de un vehículo con la línea de arbolado es necesario establecer ciertas distancias para la colocación de la misma, para así darle a un conductor tiempo de reaccionar a realizar una maniobra que evite el accidente. A continuación, se presentan las distancias necesarias según un índice de riesgo para clasificar el peligro de accidentes en los Costados de Calzada (CDC) de Zegger quién desarrolló un algoritmo de predicción de choques. INDICE
DISTANCIA CALZADA – ARBOLADO (m)
1 2 3 4 5 6
9 o más 6 a 7,5 3 1,5 a 3 1,5 a 3 ≤1,5
7
1,5
TALUD
DISTANCIA BARRERA (m)
1:4 1:4 1:3 y 1:4 1:3 y 1:4 1:3 1:2 1:2 o más empinado
Sin barrera Sin barrera Sin barrera 1,5 a 2 0 a 1,5 Sin barrera Sin barrera
Tabla 2 – Distancia de Arbolado según Índice de Riesgo.
Índice 1
Índice 2
Índice 3
Índice 4
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Índice 5
Índice 6
Índice 7
6. PREVENCIONES CONTRA LOS AGENTES ATMOSFÉRICOS - Soleamiento - Agua - Viento - Nieve 6.1.
Soleamiento
Las especies de hoja caduca protegen el pavimento de los rayos solares en el verano y a la vez dejan pasar el sol en invierno, evitando la formación de zonas muy frías que pueden facilitar la aparición de hielo. En pasos urbanos proporcionan sombra y protección tanto al tránsito rodado como al peatonal. Para evitar el «efecto túnel», a la entrada o a la salida de una zona de sombra compacta, se pueden atenuar los contrastes de luminosidad colocando una pantalla vegetal, con densidad progresiva si se trata de entrada, y decreciente si es de salida. Sobre el deslumbramiento producido por el sol al atardecer, en puntos singularmente peligrosos, como pueden ser tramos de curvatura en cambios de rasante, una solución aceptable puede ser el disponer especies arbóreas de gran frondosidad en la parte exterior de las curvas.
6.2.
Agua
En las zonas áridas es muy conveniente aprovechar al máximo las escasas lluvias; por ello, las plantaciones se situarán en las zonas a las cuales viertan las aguas que fluyen de las calzadas. Sin embargo, donde las nevadas sean frecuentes y se empleen fundentes que puedan resultar perjudiciales para las plantas, tal ubicación puede resultar desaconsejable, salvo que el agua, precedente de la calzada tratada con fundentes, pueda ser drenada convenientemente. Aunque casi todas las especies vegetales resultan afectadas por las sales, algunas muestran una cierta resistencia frente a las sales fundentes.
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Fig. 25 – Prevención contra el Agua.
6.3.
Viento
Los puntos más expuestos a la acción del viento lateral son: los terraplenes elevados, los viaductos y los pasos de desmonte a terraplén. Siempre que sea posible, se intentarán suavizar sus efectos, como se muestra en las imágenes. Debe tenerse en cuenta que en los tramos provistos de plantaciones en hilera (setos o especies arbustivas), cuando se trate de eliminar el monótono efecto continuo abriendo ‘ventanas’ que permitan contemplar el paisaje circundante, esto puede ser motivo de súbitas ráfagas de viento lateral.
Fig. 26 – Prevención contra el Viento.
6.4. Nieve En las plantaciones contra los efectos de la nieve, la anchura de la zona de sedimentación se puede estimar entre 8 a 15 veces la altura de la barrera vegetal, cuando ésta alcanza su pleno desarrollo. Es aconsejable colocar la vegetación escalonada, 2 ó 3 hileras a 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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distancias regulares entre sí, entremezclando árboles y arbustos formando sotobosque. Se dispondrán perpendiculares al viento principal.
Fig. 27 – Prevención contra la Nieve.
En algunas ocasiones las plantaciones que son aconsejables para alguno de los fines expuestos pueden no serlo para la nieve. P. ej.: o En las curvas, el guiado óptico mediante vegetación se situará en la parte exterior y al estar el otro lado abierto, se puede producir una acumulación de a nieve al ser frenada por la barrera vegetal. o Las plantaciones que evitan el encandilamiento de la mediana central pueden cumplir su objetivo, pero también pueden facilitar la acumulación de nieve en la calzada. 7. LUGARES DE DESCANSO Se construyen áreas de descanso ubicadas a lo largo del camino, ya que brindan al conductor la oportunidad de interrumpir momentáneamente un largo viaje y al mismo tiempo sirven para reducir el número de paradas que se efectúan sobre las banquinas. Estas áreas pueden también, utilizarse como centros de información que complementen los necesariamente breves mensajes contenidos en las señales comunes. Las ramas de entrada y salida de estas áreas de descanso deben ajustarse al diseño normal de cualquier tipo de entrada o salida del camino incluyendo, desde luego, el no hacer ambos movimientos por la izquierda.
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SEMAFORIZACIÓN VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: Ajala, Andrés – Aranda, Selene – Escudero, Andrea
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8. Introducción En el siguiente informe se desarrolla en un sentido general los tipos de separación de intersecciones y se dirige hacia lo particular con respecto a la separación temporal o comúnmente denominado semaforización. 9. Intersecciones 9.1. Definición Área compartida por dos o más caminos, cuya función principal es posibilitar el cambio de dirección en la trayectoria, cuando todos los movimientos se producen en el mismo plano. Las intersecciones pueden ser a nivel o desnivel según lo requieran los parámetros que se han de tomar en cuenta para su diseño. 9.2.
Tipos de separación en intersecciones
9.2.1. Con separación temporal Este tipo de separación se puede ver materializada en aquellas intersecciones controladas por semáforos. 9.2.2. Sin separación temporal Este tipo de separación se puede ver materializada a través de códigos y sistemas de control de intersecciones que permiten prevenir el uso simultáneo de la misma vía, para que los conductores puedan operar de forma segura. Para ello se han adoptado criterios de funcionamiento, como la prioridad de paso, la cual se apoya en elementos físicos tales como: señalización vertical, rotondas, glorietas, isletas de canalización, son algunas de las más utilizadas.
Ejemplos de señales verticales en intersecciones sin separación temporal 10. Datos generales sobre semáforos 10.1. Definición Los semáforos, también conocidos técnicamente como señales de control de tráfico, son dispositivos de señales que se sitúan en intersecciones viales y otros lugares para regular el tráfico, y por ende, el tránsito peatonal. 10.2. Etimología. La palabra "semáforo" es de origen griego: «σῆμα (sema)», que significa señal, y «φόρος (foros)», que significa portador, es decir, semáforo es lo que "lleva las señales". 10.3. Colores que utiliza. El semáforo más común tiene tres luces: roja, ámbar y verde.
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Imagen ilustración de los colores de un semáforo
10.3.1. Rojo: Los vehículos y el tránsito vehicular deben detenerse antes de la línea de PARE y si no la hay a una distancia de dos metros antes del semáforo, deben permanecer parados hasta que aparezca el verde correspondiente. Es recomendable que en los tiempos de seguridad de las intersecciones siempre se incluya un período de todo rojo como parte de éste. Ningún peatón frente a esta luz debe cruzar la vía. Nunca deberán aparecer simultáneamente combinaciones en los colores de los semáforos, excepto cuando haya flechas direccionales con amarillo o con rojo, o cuando se use el amarillo con rojo para alertar a los conductores del próximo cambio a verde. Cuando se ilumine una lente roja con destellos intermitentes, los conductores de los vehículos harán un PARE obligatorio y se detendrán antes de la línea de PARE.
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El rojo intermitente se empleará en el acceso a una vía preferencial. El rojo intermitente operará como una señal vertical de PARE. 10.3.2. Ámbar: Advierte a los conductores de los vehículos que el período de verde asignado a un flujo vehicular ha terminado y está a punto de iniciar el período de rojo y, por lo tanto, debe asumir una conducta de prevención tal como sigue a continuación: Acabar su marcha si está muy próximo a la intersección y una frenada brusca podría ocasionar situaciones peligrosas con los vehículos de atrás. Detener su marcha con el fin de que la intersección no sea bloqueada y los vehículos de las demás corrientes pueden circular en el período de verde que va a iniciar. 10.3.3. Verde: Los conductores de los vehículos, y el tránsito vehicular que observe esta luz podrá seguir de frente o girar a la derecha, a menos que alguna señal (reflectorizada o preferentemente iluminada) prohíba dichos giros, siempre y cuando se tenga la vía despejada de peatones o de otros vehículos. Los peatones que avancen hacia el semáforo y observen esta luz podrán cruzar la vía (por los pasos peatonales marcados) a menos que algún otro semáforo indique lo contrario. Cuando la lente verde funcione con destellos intermitentes, advierte a los conductores el final de tiempo de luz verde cuando se utiliza la secuencia de rojo-verde-verde intermitente-rojo. Su característica principal es que entre el verde y el rojo hay un buen contraste, y que los dos son colores que se distinguen a grandes distancias, incluso en situaciones de visibilidad reducida.
10.4. Funciones Interrumpir periódicamente el tránsito de una corriente vehicular o peatonal para permitir el paso de otra corriente vehicular. Regular la velocidad de los vehículos para mantener la circulación continua a una velocidad constante. Controlar la circulación por carriles. Eliminar o reducir el número y gravedad de algunos tipos de accidentes, principalmente los que implican colisiones perpendiculares. Proporcionar ordenamiento del tránsito.
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11. Historia 11.1. Primer semáforo en el mundo El primer semáforo de luces de tránsito que se instaló en la historia, fue en el exterior del parlamento británico de Westminster; obra del ingeniero J.P. Knight, especialista en señales de ferrocarril. Este aparato empezó a funcionar el 10 de diciembre de 1868 e imitaba a las señales de ferrocarril y sólo usaba las luces de gas rojas y verdes por la noche. Dos zumbidos señalaban que el tráfico que podía avanzar era el de la avenida y un sólo zumbido indicaba que era el tráfico de la calle. No tuvo una larga existencia dado un desafortunado accidente que provocó que explotase matando a un policía. Luego, el 4 de agosto de 1914 se instaló el primer semáforo "moderno" en Estados Unidos, inventado por Garrett Augustus Morgan. Contaba con luces rojas y verdes, colocadas sobre unos soportes con forma de brazo. Además incorporaba un emisor de zumbidos como su antecesor inglés. El sistema cambió pocos años después y se sustituyó el zumbador por una tercera luz de color ámbar. Los primeros semáforos de tres luces aparecieron en 1920 en las calles de Detroit, en semáforos de cuatro direcciones y en Nueva York. En 1953 aparecieron los primeros semáforos eléctricos. 11.2. Primer semáforo en Argentina El primer semáforo eléctrico fue instalado en la Ciudad de Buenos Aires el 31 de diciembre de 1958. La zona elegida para colocar este novedoso aparato para la época fue la del bajo, en las calles Leandro N. Alem y Córdoba, el cual significó una gran innovación que venía a organizar el tránsito de las calles porteñas. 12. Criterios para la instalación de semáforos La instalación de semáforos en vías preferentes supone una disminución de la prioridad de paso ya que esta queda limitada a unos ciertos intervalos de tiempo. Por esta razón las instalaciones de semáforos no deben efectuarse más que cuando contribuyan realmente a mejorar la fluidez y la seguridad del tráfico. Caso de no hacerse así, los semáforos constituirían un entorpecimiento para la circulación en lugar de una ayuda para la misma. Las normas más conocidas para decidir sobre la instalación de semáforos, se resumen a continuación: 12.1. Volumen mínimo de vehículos. La condición de volumen mínimo de vehículos, se entiende que es para ser aplicada donde el volumen de tránsito intersectante es la razón principal para considerar la instalación de un semáforo. La condición se cumple cuando en la calle principal y en los accesos de mayor flujo de la calle secundaria, existen los volúmenes mínimos indicados en la tabla que se adjunta a continuación en cada una de las ocho horas de un día representativo.
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Los volúmenes de tránsito de vehículos para las calles principal y secundaria corresponden a las mismas ocho horas. 12.2. Interrupción del tránsito continuo La condición de interrupción del tránsito continuo se entiende que es para ser aplicada en donde las condiciones de operación de una calle sean tales, que el tránsito de la calle secundaria sufra un retardo o riesgo indebido al entrar en la calle principal o al cruzarla. Este requisito se satisface cuando, durante cada una de las ocho horas de un día representativo, en la calle principal y en la aproximación de mayor volumen de la calle secundaria, se tienen los volúmenes mínimos indicados en la siguiente tabla y si la instalación de semáforos no trastorna la circulación progresiva del tránsito.
Los volúmenes de tránsito de vehículos para las calles principal y secundaria corresponden a las mismas ocho horas. 12.3. Volumen mínimo de peatones. Se satisface esta condición, si durante un día representativo en la calle principal se verifican los siguientes volúmenes de tránsito, para un período de dos horas:
Si entran 1200 o más vehículos en la intersección (total para ambos accesos), o si 1.600 o más vehículos entran a la intersección en la calle principal, cuando existe separador central con ancho mínimo de 1,20 m. Si durante el mismo período pico, cruzan 250 o más peatones en el cruce de mayor volumen correspondiente a la calle principal. Los volúmenes de peatones en un cruce escolar determinado en la calle principal exceden de 250 peatones por hora, durante dos horas.
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12.4. Movimiento o circulación progresiva. El control del movimiento progresivo a veces demanda la instalación de semáforos en intersecciones en donde en otras condiciones no serían necesarios, con el objeto de regular eficientemente las velocidades de grupos compactos de vehículos. Se satisface el requisito correspondiente a movimiento progresivo en los dos siguientes casos:
En calles con circulación en un solo sentido o en calles en las que prevalece la circulación en un solo sentido y en las que los semáforos adyacentes están demasiado distantes para conservar el agrupamiento compacto y las velocidades deseadas de los vehículos. En las calles de doble sentido de circulación, cuando los semáforos adyacentes no proveen el adecuado agrupamiento de vehículos ni el control de la velocidad y el semáforo propuesto junto con los adyacentes pueden conformar un sistema progresivo de semáforos. 12.5. Antecedentes y experiencia sobre accidentes. Los semáforos no deben instalarse con base en un solo accidente espectacular ni con base en demandas irrazonables o predicciones de accidentes que pudieran ocurrir. Los requisitos relativos a los antecedentes sobre accidentes se satisfacen sí:
Una prueba adecuada de que otros procedimientos menos restrictivos, que se han experimentado en otros casos satisfactoriamente, no han reducido la frecuencia de los accidentes. Ocurrieron cinco o más accidentes en los últimos doce meses, cuyo tipo sea susceptible de corregirse con semáforos y en los que hubo heridos o daños a la propiedad con valor mayor a treinta veces el salario mínimo mensual legal vigente en el país Existe un volumen de tránsito de vehículos y peatones no menor del 80% de los requerimientos especificados en la condición de volumen mínimo de vehículos, en la condición de interrupción del tránsito continuo o en la condición de volumen mínimo de peatones. La instalación no interrumpe considerablemente el flujo progresivo del tránsito. 12.6. Combinación de las condiciones anteriores. Cuando ninguno de los requisitos anteriores se cumplen en un 100%, pero dos o más se satisfacen en un 80% del valor indicado para cada uno de ellos, se puede considerar justificada la instalación de semáforos. Las decisiones en estos casos excepcionales deben apoyarse en un análisis completo de todos los factores que intervienen, debiendo estudiarse la conveniencia de emplear otros métodos que ocasionen menos demoras al tránsito. Una
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prueba adecuada de otras medidas correctivas que causen menos demora e inconvenientes al tránsito debe preceder a la instalación de semáforos bajo esta condición. 13. Onda verde/Sincronización Una onda verde es un fenómeno inducido intencionalmente, en el cual una serie de semáforos se coordinan para permitir el flujo continuo del tráfico sobre varias intersecciones en una misma dirección. Cualquier vehículo que se mueva a lo largo de la ola verde, aproximadamente a una velocidad establecida por los controladores de tráfico, verá una cascada progresiva de luces verdes, y no tendrá que detenerse en las intersecciones. Esto permite mayores volúmenes de tráfico y reduce el ruido y consumo de energía debido a que se requiere menor uso de los frenos y del acelerador. En la práctica, solo un porcentaje de los autos puede usar la ola verde antes de que la banda de tiempo concluya para dar vía a otros flujos de tráfico.
La coordinación de las señales se puede hacer dinámicamente (automáticamente), usando sensores para monitorear los flujos de tráfico. De otra manera, se puede hacer estadísticamente mediante el uso de temporizadores. Bajo ciertas circunstancias, las olas verdes pueden intercalarse con las de tráficos en otras direcciones, pero esto aumenta la complejidad y reduce la usabilidad, por lo tanto, sólo las vías que llevan los volúmenes más importantes de tráfico se les da este trato preferencial. 13.1. Ventajas La sincronización eficiente de semáforos, ha demostrado ofrecer ventajas a todos los participantes de una ciudad involucrados con el tránsito en general incluyendo conductores, peatones, ciclistas y agentes de tránsito. Reduce significativamente la congestión de calles y avenidas, facilitando un mejor uso de las mismas. Reduce el tiempo que el ciudadano invierte al volante, reduciendo el consumo de combustible, la contaminación por gases y ruidos molestos, y ahorrando dinero y estrés a los conductores. Aumenta el nivel de acatamiento a las luces de los semáforos, reduciendo la cantidad de accidentes. Regula y normaliza la velocidad de circulación, haciendo las calles y avenidas más seguras para ciclistas y motociclistas. Ordena el tránsito, marcando claros intervalos para la circulación de vehículos y el cruce de peatones. 13.2. Desventajas Una de las desventajas de la ola verde es que cuando los motoristas más lentos que el promedio llegan al semáforo y encuentran una luz roja, han acumulado una cola de vehículos detrás de ellos, anulando el propósito de la ola verde. Los motoristas más veloces también 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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afectan la ola, porque en cierto momento ellos van a encontrar una luz roja y tendrán que esperar a que la siguiente ola llegue.
13.3. Velocidad ¿Cómo se calcula el tiempo que dura una onda verde? Para diagramar la onda verde se hace un estudio que tiene en cuenta la distancia y la velocidad de circulación que se le quiere dar a la avenida: 40, 50, 60 km/h, de esta manera se establece el tiempo que dura un ciclo, que implica que cada uno de los semáforos de una esquina -en el caso de bulevar son tresse pongan en rojo, amarillo y verde. En los horarios pico, suelen bajarse las velocidades de circulación -anunciadas por carteles luminosos-, para que el semáforo esté más tiempo en verde y puedan transitar más vehículos. La velocidad comúnmente utilizada en Argentina es 60 km/h en avenidas; para sorpresa de muchos es una velocidad relativamente baja, a través de la cual se cumple con el objetivo de generar la onda verde.
Ilustración onda verde 14. Tipos de semáforos 14.1. Tiempos fijos La regulación de los semáforos siguiendo un esquema de tiempos fijos es la más sencilla de todos los tipos de regulación. En este tipo de semaforización, se programan los semáforos para un tráfico medio, y los tiempos de verde asignados a cada uno únicamente se pueden variar si se reprograma el sistema. De esta manera, no se pueden adaptar los tiempos a la intensidad de tráfico en cada instante, y no se puede reaccionar ante congestiones. 14.2. Tiempos variables por reloj Los tiempos variables por reloj son un tipo de regulación de los semáforos que es algo más avanzado que los tiempos fijos. La variación de los tiempos de verde se realiza conforme a las horas del día y los días de la semana, adaptándose mejor a las condiciones del tráfico. Con el fin de que sea eficaz, es necesario que se tenga un conocimiento de las condiciones de la circulación en los diferentes espacios temporales previo a la programación de los semáforos, sin el cual no se adaptarían los tiempos de verde a las condiciones. Esta regulación no reacciona ante congestiones.
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14.3. Tiempos variables por detectores descentralizados Los detectores descentralizados se sitúan en los accesos a las intersecciones. Mediante las medidas de la intensidad de tráfico en los accesos, es posible la variación automática de los tiempos de verde de acuerdo a las condiciones de circulación. El problema principal de esta regulación es que ante el fallo de un detector reaccionan mal, y con el método, no se puede gestionar el tráfico. 14.4. Regulación dinámica en tiempo real La regulación del tráfico en tiempo real se realiza por un operario desde la sala de control de tráfico, en función de la información que recibe de detectores en tiempo real. Aparte, las cámaras de televisión instaladas a lo largo de la trama urbana le permiten visionar el estado de la red viaria. Este tipo de regulación es el más complejo y requiere de experiencia por el operador, aunque es el único que permite la gestión del tráfico. 15. Semáforos actuales 15.1. Ventajas de los semáforos Los semáforos han ido evolucionando con el paso del tiempo y actualmente y debido a su rentabilidad, se están utilizando lámparas LED para la señalización luminosa, puesto que las lámparas de LED utilizan solo 10 % de la energía consumida por las lámparas incandescentes, tienen una vida estimada 50 veces superior, y por tanto generan importantes ahorros de energía y de mantenimiento, satisfaciendo el objetivo de conseguir una mayor fiabilidad y seguridad pública. Entre las mayores ventajas que tienen las señales luminosas con led figuran:
Muy bajo consumo y por tanto ahorran energía. Mayor vida útil de las lámparas incandescentes. Mínimo mantenimiento. Respeto por el medio ambiente. Simple recambio. Unidad óptica con protección UV y alto contraste durante el día. Proyección luminosa uniforme. Se evita el fundido total del panel luminoso, al estar formado este por una matriz de diodos por lo que en tal caso solo lo harán unos cuantos y no todo el conjunto, de forma que el semáforo nunca se apagará totalmente. Mayor seguridad vial. Se pueden cambiar las imágenes fácilmente. Animaciones como peatón moviéndose, cuentas atrás, etc. Su bajo consumo permite que funcionen autónomamente mediante una batería durante cierto tiempo. Precaución a los peatones Incorporación de sonidos intermitentes cuando el muñeco verde esté parpadeando para ponerse en rojo. Actualmente se utiliza una voz grabada con el nombre de la calle para que un peatón ciego no se pueda confundir con otros semáforos cercanos, como sucedía con los primeros semáforos con este sistema con trino de canarios.
Aunque los leds ofrecen multitud de ventajas respecto a las bombillas tradicionales uno de sus mayores inconvenientes es que no soportan bien los cambios bruscos de energía, que es lo que ocurre cuando se encienden o se apagan cada una de las luces del semáforo, ya 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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que además cada luz debe apagarse rápidamente para no provocar confusión con el resto de las luces, lo que provoca que algunos diodos se fundan.
Desde hace algunos años se viene utilizando la tecnología inalámbrica en los semáforos, después de que los semáforos inteligentes no hayan llegado a funcionar todo lo bien que se esperaba. En varias ciudades de España los medios de transporte y los de emergencia incorporan equipos informáticos emisores y receptores digitales de señales de radio de muy corto alcance. Estas unidades permiten que cuando el vehículo que las porta se acerca a un semáforo equipado con otro equipo ambos dispositivos se conectan entre ellos y después de verificar el código de autorización los semáforos que regulan la intersección se coordinan para dar vía libre al autobús o ambulancia, consiguiendo de esta forma un tráfico fluido del transporte público o el paso de una ambulancia en servicio de forma segura en los cruces. 15.2. Componentes El semáforo está formado por los siguientes componentes:
Lente y placa de contraste
Visera
Cara Cabeza
Soportes
Ilustración esquemática señalando componentes del semáforo
Cabeza: Es la armadura que contiene las partes visibles del semáforo. Cada cabeza contiene un número determinado de caras orientadas en diferentes direcciones. Soportes: Los soportes son las estructuras que se utilizan para sujetar la cabeza de los semáforos de forma que les permitan algunos ajustes angulares, verticales y horizontales.
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Cara: Son las distintas luces de las cuales están formados los semáforos. En cada cara puede haber desde dos luces hasta más de tres, siendo la de tres luces las caras más usuales. Lente: Es la parte de la unidad óptica que por refracción dirige la luz proveniente de la lámpara y de su reflector en la dirección deseada. Este elemento desaparece en los nuevos semáforos de leds. Visera: Es un elemento que se coloca encima o alrededor de cada una de las unidades ópticas, para evitar que, a determinadas horas, los rayos del sol incidan sobre éstas y den la impresión de estar iluminadas, así como también para impedir que la señal emitida por el semáforo sea vista desde otros lugares distintos hacia el cual está enfocado. Como el caso de las lentes, esta parte está desapareciendo ya que los nuevos semáforos de leds iluminan de mejor forma que los antiguos. Placa de contraste: Elemento utilizado para incrementar la visibilidad del semáforo y evitar que otras fuentes lumínicas confundan al conductor.
16. Semáforos especiales 16.1. Control de carril Se pueden usar semáforos para controlar el flujo vehicular de cada carril. Esto puede ser usado para advertir a los conductores que uno de los carriles se encuentra cerrado o que no es seguro circular por este. Este tipo de semáforos también es usado cuando existe una vía reversible, que cambia la dirección del tráfico, por lo que es necesario advertir a los conductores sobre que carriles son utilizables. Además de las típicas luces, la mayoría de estos semáforos también utilizan flechas combinadas con una "X" para indicar el estado de cada carril.
1º El carril derecho está cerrado. 2º El carril de la derecha está próximo a ser cerrado. 3º Todos los carriles están habilitados.
16.2. Control de dirección En algunos casos se pueden instalar semáforos para una dirección específica. Normalmente se usa este tipo de semáforos cuando el tráfico proveniente de la dirección contraria evita el correcto flujo de los vehículos que giran, o cuando los vehículos que giran impiden el correcto 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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flujo de los vehículos que vienen en la dirección contraria. Esto puede crear congestión vehicular y aumentar el riesgo de accidentes.
A. Circulación normal. B. Circulación normal y giro a la izquierda. C. No circulación normal y giro a la izquierda.
16.3. Peatonales En muchas intersecciones se usan semáforos peatonales para indicar al peatón el momento seguro para que pueda cruzar la intersección. También se pueden usar para dar preferencia a los peatones sobre el resto del tráfico de la vía. La mayoría de estos semáforos no cuenta con una luz intermedia entre el verde y el rojo, por lo que normalmente la luz verde o roja parpadea dos o tres veces para anunciar el próximo cambio al rojo.
1. Luz roja peatón. No circular. 2. Luz verde peatón. Circular. 3. Luz verde intermitente. Se aproxima el cambio a luz roja 16.4. Para ciclistas En caso de existir una ciclovía o de que la vía sea compartida por ciclistas se pueden usar semáforos especiales para ellos, logrando así mejorar su seguridad y la de los que los rodean. Normalmente se los usa para dar prioridad a los ciclistas o para mantenerlos alejados de otros usuarios de la vía, como peatones o vehículos.
16.5. Transporte publico En algunos casos se usan semáforos para dar prioridad o controlar independientemente el flujo de vehículos del transporte público. En algunos casos cuando la vía es compartida con un tipo diferente de transporte como los tranvías se usan señales diferentes para estos. En muchos casos no utilizan las típicas tres luces (rojo, amarillo y verde) a cambio de sistemas más complejos para dar mejores indicaciones a los conductores.
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16.6. Con contadores de tiempo En algunos casos los semáforos peatonales pueden tener contadores de tiempo para que el peatón pueda juzgar si tiene tiempo suficiente para cruzar la vía, en el momento en que el contador llega a cero inmediatamente el semáforo peatonal cambia a rojo. A su vez, algunos semáforos que regulan el tránsito vehicular también poseen contadores de tiempo para poder conocer el tiempo disponible y saber si seguir circulando o detenerse.
16.7. Semáforos sonoros para no videntes Cuándo el semáforo vehicular está en verde, el semáforo peatonal emite una señal sonora entrecortada, para informar al usuario que no puede cruzar. Cuándo se pone en rojo el semáforo vehicular, el sonido es más fuerte indicando que puede circular.
17. Mantenimiento Un mantenimiento adecuado es muy importante para el funcionamiento eficiente de los semáforos y para prolongar la vida útil de los mismos. Además, la autoridad y el respeto que los semáforos inspiran son debidos únicamente a sus indicaciones precisas y exactas. Semáforos con indicaciones imprecisas no pueden imponer el respeto necesario. Los costos de mantenimiento se deben tomar en cuenta al adquirir el equipo; a veces, un bajo costo inicial puede resultar antieconómico si el costo de mantenimiento es elevado.
Destacamos que es de suma importancia el mantenimiento de los semáforos, para evitar situaciones como las que se adjuntan en imágenes a continuación y sobre todas las cosas, para evitar posibles accidentes debido a la mala interpretación de una señal tan importante.
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Registro de mantenimiento: Deben llevarse registros de mantenimiento detallado y analizarse a intervalos regulares para determinar las prácticas futuras a seguir en cuanto a las compras de equipos y al programa de mantenimiento. Los registros de trabajo de mantenimiento, bien llevados, son útiles desde varios puntos de vista:
Su análisis ayudará a determinar si el programa de trabajo de mantenimiento que se está siguiendo es satisfactorio. El análisis de los costos sirve para determinar los equipos más convenientes de adquirir en el futuro y para mejorar los procedimientos de mantenimiento. Los registros de mantenimiento con frecuencia son de utilidad a las autoridades que intervienen en caso de accidentes. Los registros de mantenimiento contendrán los tiempos empleados y los costos de limpieza, lubricación, ajuste en los tiempos o presincronización, reparaciones generales, reposiciones de lámparas, pintura y 246 trabajos diversos de cada uno de los semáforos y controles.
Pintura: Todo el equipo de los semáforos debe ser pintado por lo menos cada año (o con más frecuencia, si ello fuere necesario) y limpiado cada seis meses para evitar la corrosión, mantener los elementos ópticos en buenas condiciones de luminosidad y mantener la buena apariencia de los mismos.
Los postes y ménsulas deberán pintarse en color amarillo o blanco, con franjas negras y repintarse cada año como mínimo, o con mayor frecuencia si es necesario.
Las partes internas de las viseras que se usan alrededor de las lentes, al igual que el semáforo, deberán pintarse en negro mate para reducir la reflexión de la luz.
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18. Legislación vigente ARTICULO 44. — VIAS SEMAFORIZADAS. En las vías reguladas por semáforos:
a) Los vehículos deben: 1. Con luz verde a su frente, avanzar; 2. Con luz roja, detenerse antes de la línea marcada a tal efecto o de la senda peatonal, evitando luego cualquier movimiento; 3. Con luz amarilla, detenerse si se estima que no se alcanzará a transponer la encrucijada antes de la roja; 4. Con luz intermitente amarilla, que advierte la presencia de cruce riesgoso, efectuar el mismo con precaución; 5. Con luz intermitente roja, que advierte la presencia de cruce peligroso, detener la marcha y sólo reiniciarla cuando se observe que no existe riesgo alguno; 6. En un paso a nivel, el comienzo del descenso de la barrera equivale al significado de la luz amarilla del semáforo;
b) Los peatones deberán cruzar la calzada cuando: 1. Tengan a su frente semáforo peatonal con luz verde o blanca habilitante; 2. Sólo exista semáforo vehicular y el mismo de paso a los vehículos que circulan en su misma dirección; 3. No teniendo semáforo a la vista, el tránsito de la vía a cruzar esté detenido. 4. No deben cruzar con luz roja o amarilla a su frente;
c) No rigen las normas comunes sobre el paso de encrucijada;
d) La velocidad máxima permitida es la señalizada para la sucesión coordinada de luces verdes sobre la misma vía;
e) Debe permitirse finalizar el cruce que otro hace y no iniciar el propio ni con luz verde, si del otro lado de la encrucijada no hay espacio suficiente para sí.
f) En vías de doble mano no se debe girar a la izquierda salvo señal que lo permita. 19. Los semáforos en distintos países En Japón, han sustituido el verde de los semáforos por un color azul turquesa. Esto es debido a una cuestión cultural y de idioma, ya que en muchos países asiáticos se 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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utiliza la misma palabra para identificar el azul y el verde dependiendo del contexto y el tono de color.
El Gobierno Municipal de Santa Catarina (México), llevó a cabo la campaña “Santa, ciudad feliz”, en la que se cambiaron las luces tradicionales de los semáforos por otros iconos como corazones, caritas sonrientes, árboles, o incluso frases, con el objetivo de sensibilizar y disminuir los elevados índices de violencia familiar.
En Berlín, los semáforos del este de la ciudad se han convertido en verdaderas señales de identidad de la ciudad. En 1961, Karl Peglau, creó la figura del llamado Ampelmännchen, un muñeco que representa a un hombre con el sombrero típico del Berlín Oriental. Cuando la silueta roja extiende sus brazos en cruz, significa que está prohibido cruzar, mientras que si el muñeco se pone verde y da un paso hacia adelante, el paso ya está permitido.
La ciudad argentina de Córdoba planeó instalar semáforos para crear pasos peatonales igualitarios, con figuras femeninas para autorizar el paso del peatón. La idea era “incorporar la perspectiva de género a las políticas de planificación y ordenamiento urbanístico, a través de un lenguaje visual no discriminatorio que haga
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posible contribuir a la igualdad, modificando la iconografía en las señales urbanas de las avenidas y calles”, aseguraban.
20. Evolución y datos generales Buenos Aires, es la ciudad con más semáforos por habitante. Más semáforos pero hace falta rapidez para cruzarlos. La ciudad de Buenos Aires es una de las que dispone de mayor número de intersecciones. El primer semáforo de Argentina alimentado por energía solar y controlado en forma inalámbrica a través de Internet funciona desde el 15 de diciembre de 2008 en un cruce de la avenida del Libertador y 9 de Julio, en el centro de San Isidro. El aparato cuenta para la iluminación tortas de leds (diodo emisor de luz), de menor consumo que los convencionales, y es capaz de detectar la cantidad de vehículos presentes y modificar en forma automática la duración de la luz verde de cada una de las arterias. Aseguran que tiene un consumo 90 % inferior que el de los semáforos convencionales, y una durabilidad superior por lo que le permitiría un importante ahorro en su mantenimiento al país. 21. Conclusión El aumento de la demanda de transporte ha incrementado el congestionamiento del tránsito vial de forma constante durante las dos últimas décadas, y sobre todo en grandes y medianas ciudades. Este congestionamiento, causa a su vez, ciertos efectos que afectan la calidad de vida de los habitantes, como la contaminación ambiental y auditiva, mayor cantidad de accidentes de tránsito, y un progresivo aumento del nivel el estrés de los ciudadanos en general. Esto explica por qué surge por ejemplo, el semáforo como un método de ordenamiento, buscando un tránsito más ordenado y una mejor calidad de vida para los ciudadanos que transitan las calles todos los días.
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UTN – REGIONAL SAN RAFAEL
TRANSPORTE PÚBLICO VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: Czayka, Kevin – Gil, Exequiel – Savarino, Facundo
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22. Introducción Transporte público o transporte en común es el término aplicado al transporte colectivo de pasajeros. A diferencia del transporte privado, los viajeros de transporte público tienen que adaptarse a los horarios y a las rutas que ofrezca el operador. Usualmente los viajeros comparten el medio de transporte, y las distintas unidades están disponibles para el público en general. Incluye diversos medios como autobuses, taxis, trolebuses, tranvías, trenes, ferrocarriles suburbanos, ferris, teleféricos, aerolíneas, etc. En el transporte interregional también coexiste el transporte aéreo y el tren de alta velocidad. Algunos, como los taxis compartidos, organizan su horario según la demanda. Otros servicios no se inician hasta que no se complete el vehículo. En algunas zonas de baja demanda existen servicios de transporte público de puerta a puerta, aunque lo normal es que el usuario no escoja ni la velocidad ni la ruta. El transporte público urbano puede ser proporcionado por una o varias empresas privadas o por consorcios de transporte público. Los servicios se mantienen mediante cobro directo a los pasajeros. Normalmente son servicios regulados y subvencionados por autoridades locales o nacionales. Existen en algunas ciudades servicios completamente subvencionados, cuyo costo para el viajero es gratuito. Por razones históricas y económicas, existen diferencias entre el transporte público de unos países y otros. Mientras que las ciudades de zonas como Europa tienen numerosos y frecuentes servicios que sirven a ciudades antiguas y densas, otras zonas como América tienen redes de transporte mucho menos complejas. 22.1. Otro concepto de transporte público Transporte, medio de traslado de personas o bienes desde un lugar hasta otro. El transporte comercial moderno está al servicio del interés público e incluye todos los medios e infraestructuras implicadas en el movimiento de las personas o bienes, así como los servicios de recepción, entrega y manipulación de tales bienes. El transporte comercial de personas se clasifica como servicio de pasajeros y el de bienes como servicio de mercancías. Como en todo el mundo, el transporte es y ha sido en Latinoamérica un elemento central para el progreso o el atraso de las distintas civilizaciones y culturas.
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23. Historia del transporte El transporte, entendido como la capacidad de desplazar personas o materiales de un sitio a otro, es tan antiguo como el hombre. Al principio, caminar con todos sus enseres era la única forma de moverse que tenían nuestros ancestros. Pero, pronto, descubrió la rueda, posiblemente inspirada en los troncos de árboles que se usaban para desplazar cargas pesadas.
Figura 1: Evolución de los medios de movilidad
No obstante, el primer instrumento de transporte debieron ser las balsas de troncos. Estas rudimentarias embarcaciones debieron inventarse viendo los Figura 2: Barco de vela
trozos de árboles que arrastraba el agua y flotaban. De cualquier modo, el transporte fluvial debe tener miles de años de antigüedad, ya que las tribus primitivas, en sus migraciones, debieron atravesar ríos, y hace 6.000 años ya se construían botes y se conocía la vela. En cuanto al transporte terrestre, su primera gran innovación fue la domesticación de animales, como el caballo. Éste comenzó a utilizarse en oriente próximo para llevar de un sitio a otro tanto cargas como personas hace unos 5.000 años, pero ya antes se usaba el buey. Los equinos se mantuvieron como principal medio de transporte hasta principios del siglo XIX, en que apareció el ferrocarril. Figura 3: Locomotora a vapor
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La Revolución industrial, que comenzó durante el siglo XVIII en Inglaterra, cambió por completo los sistemas de transporte. Se construyeron redes de canales fluviales para facilitar el movimiento de cargas pesadas. Y, sobre todo, la invención de la máquina de vapor dio lugar a la aparición del ferrocarril, que dominó el transporte terrestre hasta la aparición del automóvil a fines del siglo XIX.
Figura 4: Medios fluviales y aéreos-acuáticos de transporte
Al mismo tiempo, los barcos se modernizaban hasta el punto de que se desarrollaron grandes transatlánticos y cargueros que pueden desplazar miles de toneladas. Y, a principios del siglo XX, apareció el transporte aéreo.
24. Fundamentos 24.1. Social y ambiental Un sistema de transporte público eficaz y bien planificado es esencial en los núcleos de población de tamaño mediano y grande. No sólo como factor de desarrollo económico al potenciar la promoción de polos de actividades terciarias, y como factor de mejora de calidad de vida al reducir el nivel de contaminación atmosférica, sino también, como se mencionó anteriormente, en cuanto instrumento de la importante función social con la que cumple ya que, para determinados sectores de población, es el único medio de transporte financieramente accesible para sus desplazamientos cotidianos. Según un estudio realizado recientemente en Canadá, un automóvil emite cada año 34 kilos de hidrocarburos, 4.030 kilos de gas carbónico y 39 kilos de óxido de nitrógeno. Así mismo, este estudio revela que, en una ciudad de tamaño medio, los automóviles son los responsables del cien por ciento (100%) de las concentraciones de monóxido de carbono y de plomo, del sesenta por ciento (60%) de las concentraciones de óxido de nitrógeno y del cincuenta por ciento (50%) de las concentraciones de partículas diversas. Obviamente, ésta es una de las razones que más afecta a la calidad de vida por incidir directamente sobre la salud de los ciudadanos. No olvidemos las disfuncionalidades cada vez mayores que padecemos por los niveles de ruido, pérdidas de tiempo y demás factores psicológicos, como consecuencia de la congestión y el caos del tráfico urbano.
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24.2. Socio - Económico No obstante, siendo importante lo anterior, entendemos que la principal razón de ser del transporte público es la función social que desarrolla. Garantiza un medio de transporte financieramente accesible a todos los ciudadanos. No hay que olvidar que, aunque una gran parte de la sociedad ya cuenta con los medios económicos suficientes para poseer un automóvil, es hoy muy significativo. El coste que supone utilizarlo diariamente para sus desplazamientos habituales (combustible, aparcamiento, mantenimiento, etc.). Por otra parte, también debe garantizarse el transporte a otros colectivos que, por motivos distintos de los económicos, no pueden o no quieren utilizar un automóvil para sus desplazamientos: jóvenes, ancianos, personas con algún tipo de incapacidad, etc. Esta es la función social que se debe tener muy presente a la hora de decidir un transporte público. La rentabilidad económica, por supuesto, jugará un papel importante en una economía de recursos limitados, pero la social debe correr pareja a la anterior, aunque su cuantificación sea más difícil. El esplendor de una ciudad no reside tan sólo en la simple suma de sus partes componentes, sino también en la funcional comunicación y cooperación entre las mismas. De nada serviría una gran ciudad con grandes monumentos, palacios de congresos, salas de espectáculos, parques y jardines, etc. si no hay posibilidad de comunicación entre los mismos. El transporte público, bien sea metro, autobús, ferrocarril u otros servicios, debe jugar ese papel de vasos comunicantes, como los vasos sanguíneos del cuerpo humano, que vivifican todo el organismo. Sólo así una ciudad podrá ofrecer el debido servicio a todos sus ciudadanos. La movilidad es un elemento clave del proceso de estructuración y estratificación social, y el transporte público tiene un papel importante en reproducir o contrarrestar la desigualdad socioeconómica de la ciudad.
25. Componentes del Transporte Público Un sistema de transporte se compone principalmente de tres elementos físicos: 25.1. Vehículo: Unidades de transporte, su conjunto se describe como parque vehicular en el caso de autobuses o trolebuses y equipo rodante para el caso de transporte férreo. En el caso del conjunto de aviones o barcos se denomina escuadrilla o flota. Unidad de transporte: un solo vehículo o un agrupamiento de vehículos que formen un “tren” y operen conjuntamente como uno solo.
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25.2. Infraestructura: Derecho de vías en que operan los sistemas de transporte, sus paradas y/o estaciones. Estaciones normales, terminales, puntos de trasbordo, garajes, depósitos, encierros o patios, talleres de mantenimiento y reparación. Sistemas de control: detección, comunicación, señalización. Sistema de suministro de energía. 25.3. Red de transporte: Está compuesta por las rutas de los autobuses, los ramales de los sistemas de colectivos y minibuses y las líneas de trolebuses, tren ligero y metro que operan en una ciudad. También la componen las rutas aéreas, fluviales y marítimas. La diferencia entre ruta y línea se muestran en la siguiente figura:
Figura 5: Esquema de la diferencia entre ruta y línea
Línea: longitud de las calles = 2 + 2 + 4 + 2 + 2 = 12 km Ruta: longitud de las trayectorias de las rutas = (2 x 4) + (4 x 2) = 16 km 25.4. Operador (requerimientos del prestador del servicio): Entre sus principales requerimientos se encuentra la disponibilidad de transporte ya que el usuario requiere contar con cobertura, paradas o estaciones razonablemente cercanas, un servicio regular y que lo pueda utilizar a cualquier hora del día. A su vez requiere un servicio puntual y confiable, que le permita abordar la unidad que lo llevará a su destino dentro de rangos aceptables de demora, la cual se puede situar para el caso de autobuses entre cero y cuatro minutos. El usuario aceptará mayores demoras dependiendo de la distancia que tenga que recorrer ya que las demoras por el tránsito y las interferencias ocasionadas por otros medios de transporte son las causas de retardo que se presentan más frecuentemente. El factor más importante para lograr una confiabilidad en el sistema radica en el control operativo del sistema, lo cual implica la separación del derecho de vía del transporte público del resto de la circulación. Otro requerimiento del que el usuario estará pendiente es su tiempo de recorrido, estando interesado en el tiempo de recorrido puerta a puerta. Un tiempo de recorrido demasiado largo 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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inhibe el uso del transporte público, motivo por el cual se debe prestar atención especial no solamente a los tiempos a bordo de la unidad sino también a los tiempos de espera y de caminata hacia/desde la parada. El hacer ameno sus recorridos a pie, así como su tiempo de espera en las paradas, induce a que el usuario perciba de manera distinta los tiempos de recorrido. Una espera con actividades que realizar (observación de mapas de la red, adquisición de comida, teléfono a la mano, acceso a wifi, comodidad, resguardo de inclemencias climáticas, seguridad, etc) hace que el tiempo de espera se perciba como menor. La comodidad es un requerimiento difícil de definir puesto que incluye una variedad de factores cualitativos. Sin embargo, la disponibilidad de asiento y un recorrido suave son factores que aprecia el usuario. Otro aspecto es la comodidad misma del asiento, la geometría de entradas y salidas del vehículo, el ancho de los pasillos, climatización de la unidad, los niveles de ruido interior, el grado de privacidad y la apariencia tanto exterior como interior del vehículo. La accesibilidad a personas con discapacidad permanente o temporal. Garantizar información, tanto en paradas como dentro de la unidad, a usuarios ciegos o sordos. Reservar espacios a obesos mórbidos y sillas de rueda. Permitir el ingreso/egreso de la unidad en forma ágil y segura. Hoy los buses permiten una maniobra conocida como (arrodillamiento) que permite desplazar una rampa que facilita el ingreso/egreso de la silla de ruedas.
Figura 6: Esquema del ingreso y egreso de sillas de ruedas en buses
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Figura 7: Esquema de paradas de espera de buses
La conveniencia es un requerimiento que se refiere al sistema en general y su evaluación es eminentemente cualitativa. Los principales factores que se pueden considerar son aspectos referentes a la cobertura del sistema, a la necesidad de efectuar trasbordos, la existencia de información suficiente y confiable, la regularidad en el servicio que se presta y la existencia de un adecuado servicio en las horas de menor demanda e instalaciones de espera correctamente diseñadas y ajustadas a las necesidades del usuario. La seguridad del usuario en términos de la prevención de accidentes es importante, pero el usuario busca como requerimiento una mayor prevención de incidentes criminales. Si bien este tema escapa al transporte, se encuentra en la esfera de la seguridad pública, es un hecho que la inseguridad en la vía pública atenta a la elección del transporte público como modo de transporte. Problema que no puede ser superado (elección de otro modo, vehículo particular) por ciertos estratos sociales ya que es el único medio disponible para su movilidad. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Finalmente, el costo que presenta el transporte para el usuario es un requerimiento importante a tener en cuenta, siendo la tarifa la porción más impactante. En el caso del automóvil, es importante tener presente los costos de acceso a que se incurre y, en especial, el referente al estacionamiento. 25.5. Usuario (requerimientos del usuario): Entre los requerimientos del prestador se encuentra el logro de una adecuada cobertura de área, misma que se define como la superficie o cuenca que se encuentra entre 5 y 10 minutos de distancia recorrida a pie de una estación o parada. Esta cobertura se puede expresar como un porcentaje del área urbana que queda dentro del área de servicio. Al analizar el prestatario la cobertura que logra debe considerar la extensión misma de la red, la existencia de otros medios de transporte (competencia) y la cobertura que logra en los puntos de mayor atracción o generación de viajes. Este fenómeno de análisis de cobertura no corresponde al caso de Mendoza, donde el Estado debe garantizar la misma (en la medida de lo posible). El hecho de que se paga al prestador por kilómetro realizado no condiciona la prestación del servicio a la demanda. Por lo que aumentos de cobertura son bienvenidos por el prestador en la medida que generan mayores kilómetros a liquidar y cobrar. No sucede esto cuando el ingreso del prestador está ligado al cobro por medio de la tarifa que pagan los usuarios. Aquí el prestador busca los corredores más rentables, la cobertura en los puntos de generación/atracción más importante y desestima los sectores de baja densidad o corredores de gran longitud y baja carga. Estos sectores se los busca cubrir con servicios de fomento y, en caso de no contar con Autoridad de Aplicación (Estado) que exija su cobertura, son abandonados por los prestadores. Los servicios de fomento son parte de líneas más rentables que tienen que equilibrar la ecuación económica financiera de la empresa garantizando la rentabilidad de la misma. El prestatario estará interesado en proporcionar una frecuencia adecuada al tipo de viaje que preste, por lo que debe buscar frecuencias regulares y altas que permitan atraer cualquier tipo de viaje, ya sea este de trabajo, estudio, recreación, compras. En nuestro caso, siendo el Estado quien concesiona los servicios de transporte público de pasajeros, es el responsable de planificar, controlar, regular y exigir la prestación de estas frecuencias. La confiabilidad que se pueda tener en el sistema de transporte dependerá del mantenimiento que el prestatario de a sus unidades. Puede ser medida en función del porcentaje de salidas que se den durante el día. Se considera que los medios de transporte de superficie presentan confiabilidades del orden mayor del 75 al 90%, mientras que los sistemas férreos este porcentaje debe ser mayor al 95%. En el caso de Mendoza, al pagarse por kilómetro recorrido, los prestadores tienen un índice de confiabilidad elevado respecto al cumplimiento de frecuencia. No así en cuanto al cumplimiento del horario de las mismas. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Estas diferencias son generadas por diversos motivos (regulación del tránsito, carriles de uso mixto, congestión, paradas muy cercanas, etc.). El prestatario está interesado en lograr velocidades comerciales altas en sus rutas o líneas ya que ésta afecta el tamaño de su parque vehicular y por ello sus costos laborales, de combustibles o energéticos y mantenimiento, así como la atracción de pasajeros al sistema. Un requerimiento del prestatario (o del Estado como ente regulador) es lograr el equilibrio entre la oferta y la demanda del sistema que opera ya que de esta forma logrará satisfacer las necesidades de su clientela dentro de costos razonables. Esto siempre y cuando no se pierda de vista la necesidad de contar con servicios en zonas de fomento y servicios que garanticen la prestación en horarios de menor demanda o valle. Es un servicio público y debe garantizar - el Estado - su prestación. Los costos son sin lugar a dudas el factor más importante para el prestador o prestatario. En la mayoría de los casos se analizan tres conceptos: - costo de inversión - costo de operación - ingresos Naturalmente, los tres variarán conforme a las características y condiciones locales de cada sistema, así como a lo largo del tiempo (inflación). Es importante comparar los costos unitarios en lugar de los costos totales para medios individuales. El prestatario tendrá como requerimiento el contar con una flexibilidad suficiente en cuanto al trazo mismo de las rutas, a la capacidad con que cuenta y al tipo de vehículos con que puede operar. En el caso de Mendoza, las rutas sufren modificaciones ante solicitud de los usuarios o Municipios, del concesionario (prestador del servicio) o decisión de la Autoridad de Aplicación (Estado). La capacidad de línea debe garantizar el servicio a los usuarios, por lo que, a lo largo de un período de concesión, se van incorporando unidades por: crecimiento de demanda o modificaciones de cobertura. Una manera de mejorar capacidad sin incrementar flota de buses es contar con vehículos articulados. La atención que el prestador debe dar a la seguridad va encaminada no solamente hacia la seguridad del usuario sino también a la seguridad operacional del sistema. La atracción de pasajeros es el requerimiento más importante del prestatario (y del Estado) ya que de ello dependerá del éxito y el papel que desempeñará la ruta dentro del sistema de transporte. Esta atracción está en función del tipo y nivel de servicio que se ofrezca como también de la imagen del sistema. Esta imagen está compuesta por elementos tales como las características físicas del sistema, la simplicidad de la red, la confiabilidad del servicio, la regularidad y la identificación y venta del servicio mismo. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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26. Clasificación del Transporte Público Los modos de transporte son los sistemas para la movilización, utilizados en el traslado de la gente desde el punto de origen al punto de destino. Combinan redes, vehículos y operaciones. Los medios de transporte son los diferentes elementos físicos que se utilizan en los modos para movilizar a las personas. -Transporte terrestre -Transporte marítimo y fluvial -Transporte aéreo
26.1. -Transporte terrestre: 26.1.1. Transporte por carretera: 26.1.1.1. Autobús: El autobús es un vehículo terrestre diseñado para el transporte de personas. Es práctico y eficiente en rutas de corta y media distancia, siendo frecuentemente el medio de transporte más usado a nivel de transportes públicos, y a la vez una opción económica. Las compañías de transporte buscan establecer una ruta basada en un cambio o aproximado de pasajeros en el área a ser tomada. Una vez establecida la ruta, se construyen las paradas de autobuses a lo largo de esa ruta. Sin embargo, dada su baja capacidad de pasajeros, no son eficientes en rutas de mayor uso. Los autobuses, en rutas altamente usadas, producen mucha contaminación, debido al mayor número de autobuses que son necesarios para el transporte eficiente de pasajeros en esa ruta. En este caso, es mejor el metro.
Figura 8: Autobús
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26.1.1.2. Trolebús: Es un autobús eléctrico alimentado por una catenaria de dos cables superiores desde donde toma la energía eléctrica mediante dos astas.
Figura 8: Trolebús
26.1.1.3. Taxi: Es un vehículo de alquiler con un conductor (taxista), que se utiliza en el servicio de transporte de uno o un grupo pequeño de pasajeros dirigidos a diferentes destinos por contrato o dinero. El taxi es usado por personas que prefieren confort y agilidad, o cuando otro transporte público en una región dada es inexistente. Usualmente, en modos de transporte público, los lugares donde se recoge y se deja el pasajero se deciden por el proveedor (oferente), mientras que en el caso del taxi, el usuario (demandante) los determina. Es decir, a diferencia de los otros tipos de transporte público, como son las líneas del metro, tranvía o del autobús, el servicio ofrecido por el taxi se caracteriza por ser puerta a puerta.
Figura 9: Taxis
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26.1.2. -Transporte ferroviario: 26.1.2.1. Tranvía Es un medio de transporte de pasajeros que circula por la superficie en áreas urbanas, en las propias calles, sin separación del resto de la vía ni senda o sector reservado.
Figura 10: Tranvías
26.1.2.2. Subterráneo (Metro): Consiste en un sistema de trenes urbanos ubicado dentro de una ciudad y su área metropolitana. Se caracteriza por ser un transporte masivo de pasajeros en las grandes ciudades, uniendo diversas zonas y sus alrededores, con alta capacidad y frecuencia que también se conectan con otros sistemas de transporte. Los ferrocarriles metropolitanos se construyen debajo o en la superficie, aunque la mayoría de sistemas utilizan modelos mixtos donde se combinan tramos en ambas modalidades. Estos sistemas operan sobre distintas líneas que componen una red, deteniéndose en estaciones no muy distanciadas entre sí y ubicadas a intervalos generalmente regulares. El servicio es prestado por varias unidades de coches eléctricos que circulan en una formación sobre vías. El metro es un sistema de transporte más rápido y con mayor capacidad que el tranvía o el tren ligero, pero no es tan rápido ni cubre distancias de largo alcance como el tren suburbano o de cercanías. Tiene una gran capacidad para transportar grandes cantidades de personas en distancias cortas con rapidez, con un uso mínimo del suelo.
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Figura 11: Subterráneos (Metros)
26.1.2.3. Trenes: Es un vehículo compuesto por una serie de vagones o coches, acoplados entre sí y remolcados por una locomotora, o bien por coches autopropulsados. Circulan sobre carriles de riel permanentes para el transporte de pasajeros de un lugar a otro.
Figura 12: Trenes
26.2. -Transporte marítimo y fluvial: 26.2.1.1. Transbordador (ferry) Es un tipo de buque que enlaza dos puntos llevando pasajeros y a veces vehículos en horarios programados. Forman parte del transporte público en algunas ciudades situadas en la costa, con bahías, grandes lagos o ríos, permitiendo el tránsito directo entre dos puntos. Su coste es mucho menor que la construcción de puentes y túneles.
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Figura 13: Transbordadores (Ferrys)
26.2.1.2. Catamarán: Un catamarán es una embarcación con el propósito de conectar dos o más puntos que están separados por agua, y donde no hay otro medio de transporte para llegar. Se usa en varias ciudades donde alrededor tienen agua como es El Tigre de la ciudad de Buenos Aires. Funciona como un colectivo dentro de la ciudad y permite descender en puntos específicos determinados por el circuito. Hay determinados horarios en los que el público puede permanecer a bordo, y los recorridos pueden durar ciertos tiempos según la distancia.
Figura 14: Catamaranes
26.3. -Transporte aéreo: 26.3.1.1. Teleférico El teleférico es un medio de transporte que consiste en cabinas con capacidad para llevar un grupo de personas. Estas cabinas viajan suspendidas en el aire transportadas por uno o 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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varios cables. La mayoría de estos medios de transporte son accionados por energía eléctrica. Este trasporte se usa en zonas con grandes diferencias de altura, donde el acceso por carretera o ferrocarril resulta difícil. El sistema de cada teleférico está compuesto por uno o más cables (dependiendo del tipo). El primer cable está fijo y sirve para sostener las cabinas, el segundo está conectado a un motor (ubicado en la estación) y hace mover las cabinas. Algunos teleféricos usan dos cabinas por tramo (trayecto entre estación y estación) a fin de crear un contrapeso. Otros sistemas más complejos tienen varias cabinas suspendidas simultáneamente en cada dirección.
Figura 15: Teleféricos
26.3.1.2. Aerolíneas: Es una empresa que se dedica al transporte de pasajeros o carga. El transporte por avión es el servicio de trasladar de un lugar a otro, pasajeros o cargamento, mediante la utilización de aeronaves. Este modo de transporte, en principio, se pensó y desarrolló únicamente para pasajeros; sin embargo, gracias al uso de contenedores aéreos y al diseño de nuevos aviones destinados a carga, el volumen de mercancías transportado por este medio se incrementa año tras año. El transporte aéreo es la modalidad de transporte más regulada en el globo terrestre. A raíz de la II Guerra Mundial, la mayoría de los países del mundo suscribieron el Convenio de Chicago en 1944 donde se sentaron las bases de las regulaciones del transporte aéreo. Al desarrollarse en el medio aéreo, goza de la ventaja de la continuidad de éste, que se extiende sobre tierra y mar, pero está limitado por la necesidad de costosas infraestructuras y un mayor coste económico que el resto de los medios de transporte.
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Figura 16: Aerolíneas
26.4. Cuadro comparativo entre los diferentes tipos de transporte Capacida Modo de Capacidad Costo Tipo de Infraestructur d Transport (mercancías Pasaj Vehículo a (personas e ) e ) Calle pública Media (40 Baja BajoAutobús personas (equipaje de Medio Terminal aprox.) pasajeros) Baja Taxi Baja (3-4 Calle pública (equipaje de Alto /Remis personas) pasajeros) Vía propia Media (40 Baja Bajopersonas (equipaje de Alimentación Terrestre Trolebús Medio pasajeros) eléctrica propia aprox.) Tranvía
Vía propia
Subte (Metro)
Vía propia Estación Vía propia Estación Puerto
Tren Ferry Marítimo y Catamará Fluvial n
Aéreo
Teleférico
Avión
Puerto
Alta Alta Alta
Tiempo Transport e Medio-Alto
Bajo-Medio
Medio-Alto
Solo equipaje BajoBajo-Medio de pasajeros Medio Solo equipaje Bajo Bajo de pasajeros Alta
Bajo
Bajo
Media-Alta Media
Medio Medio-Alto
Media
Medio Alto
Alimentación eléctrica propia Estación Elementos de Baja soporte (postes, cables, etc.) Aeropuerto Alta
Media
Baja (equipaje de Bajo pasajeros)
Medio
Media
Bajo
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Alto
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27. Terminales Cuando se utiliza el concepto de terminal se hace referencia a aquel espacio físico en el cual terminan y comienzan todas las líneas de servicio de transporte de una determinada región o de un determinado tipo de transporte (por ejemplo, ómnibus o tren). En este sentido, la palabra terminal está utilizada casi como un sustantivo aunque en realidad es un adjetivo que califica a una estación o a una parada como la terminal. Sin embargo, el uso común del término lo ha vuelto casi en un sustantivo ya que se entiende que la terminal es un lugar en sí mismo. La noción de que un espacio físico sea la terminal de un servicio de transporte supone que es allí de donde parten y hacia donde llegan todos los vehículos o transportes que se pongan en marcha. Las terminales son generalmente las estaciones o paradas más importantes de todo el recorrido por varias razones: - En primer lugar, porque es allí donde normalmente permanece toda o gran parte de la flota (ya sea de trenes, ómnibus, micros de corta distancia, etc.), por lo cual el espacio debe ser más grande. - En segundo lugar, la terminal es también el lugar al que todas las líneas de recorrido llegan, lo que supone que el movimiento de vehículos y de personas es mucho más importante también. - Finalmente, en las terminales es en los lugares en los que se puede adquirir varios servicios que van desde pasajes hasta consumo de productos alimenticios, regalos, etc. Dependiendo del tipo de transporte que se trate, como así también de la región en la que se ubique, la terminal podrá ser más o menos sofisticada. 27.1. Terminales Terrestres (Estación de Ómnibus y estaciones de trenes) Las estaciones son particularmente comunes y útiles en lo que respecta a medios de transporte masivos como el tren, el autobus o el subte. Pueden variar en forma, tamaño o diseño dependiendo del lugar, del medio de transporte de que se trate, etc.
Usualmente, las estaciones están caracterizadas por la presencia de diferentes partes. En primer lugar, la estación necesita contar con un espacio debidamente señalizado y acondicionado al cual puedan acceder los móviles de transporte específicos (vías en el caso de ferrocarriles o trenes, puertas o paradas en el caso de buses). Esta sección debe estar claramente señalizada para que los pasajeros puedan ubicarse de manera adecuada. Por lo general, es la zona más transitada y dependiendo del lugar, de la terminal, etc., puede mostrar diferentes horarios picos o permanente movimiento. Otro lugar importante de las mismas es la parte donde se expenden boletos. Las boleterías, cajas u oficinas administrativas se encuentran por lo general a la entrada de la estación, mientras que el lugar por donde se movilizará el medio de transporte en cuestión siempre 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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suele hallarse al fondo. Según se trate de trenes o subtes, pueden o no contar con espacios al aire libre por los cuales deberá moverse el tren o subte para dirigirse a otros espacios.
Terminal Aeroportuaria El aeropuerto es una de las terminales de transporte más complejas y dinámicas debido a la importancia que tiene el transporte aéreo. El aeropuerto es el espacio en el cual se reciben y despiden diferentes tipos de servicios aéreos, la mayoría de ellos servicios relacionados con el turismo. Debido a la complejidad y al dinamismo del transporte aéreo, la mayoría de los aeropuertos son grandes terminales en la que se realizan infinitos tipos de actividades directa o indirectamente relacionados con la aviación. Hay dos tipos principales de aeropuertos: por un lado están los aeropuertos internacionales y por otro los aeropuertos locales o regionales. Mientras los primeros son los más importantes y más grandes debido al número de personas que reciben diariamente, los segundos suelen ser más pequeños y cuentan con una infraestructura más simplificada. El aeropuerto, cualquiera sea su tipo, cuenta con cuatro partes diferenciadas entre sí: - En primer lugar, un aeropuerto cuenta con una zona de recepción y embarque, normalmente cubierta y donde se ubican todas las oficinas y puestos de atención al público. - Segundo lugar, una extensa pista de despegue y aterrizaje. - Tercer lugar, la zona de hangares donde se guardan todas las aeronaves. Estos hangares son galpones de gran tamaño que se hallan siempre al lado de la pista para facilitar el traslado de los aviones. - Y finalmente, hay una torre de control, responsable de organizar el tráfico aéreo y de recibir y despedir a los vuelos que se encuentren activos en la zona.
Dentro de la terminal, los pasajeros adquieren billetes, facturan sus equipajes, y pasan los controles de seguridad. Los edificios que dan acceso directo al avión (a través de puertas) son conocidos comúnmente como sala de embarque como está nombrado anteriormente. Los pequeños aeropuertos tienen una terminal mientras que los aeropuertos grandes tienen varias terminales y/o salas de embarque. En los aeropuertos pequeños, el único edificio terminal sirve típicamente todas las funciones de una terminal y una sala de embarque.
Los aeropuertos no son únicamente estaciones de transbordo para pasajeros si no que muchos son impresionantes complejos turísticos en sí mismos al contar con una gran variedad de negocios y servicios que son ofrecidos a los pasajeros. En este sentido, la infraestructura es normalmente muy moderna y suele contar con importantes sistemas tecnológicos.
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Terminal Portuaria Una terminal portuaria es una infraestructura situada en un puerto y que se destina al transporte de pasajeros y a las mercancías que se importan o exportan para su comercialización posterior. Para que el conjunto de actividades sea posible se deben organizar una serie de servicios, como la coordinación de tráfico marítimo, servicios de vigilancia, remolque portuario, carga y descarga de equipajes y vehículos, almacenamiento de mercancías, etc. Principales características de los terminales portuarios: Desde el punto de vista organizativo, el conjunto de actividades están gestionadas por una autoridad portuaria. Sus responsables deben gestionar todos los procesos que tienen lugar en la terminal (el atraque de buques, la manipulación de la mercancía o los servicios destinados a los pasajeros, entre otros). Para que las maniobras náuticas se realicen con criterios de seguridad hay un servicio de asesoramiento a los capitanes y dicho servicio recibe el nombre genérico de operaciones de practicaje. Con respecto a las operaciones técnicas que se llevan a término, hay que destacar las siguientes: el amarre y desamarre de buques, de estiba y desestiba, de descarga y de transbordo de mercancías. El conjunto de las operaciones portuarias se pueden dividir en tres grupos: - 1) aquellas que se realizan con la llegada de un barco al puerto (por ejemplo, trámites administrativos, atraque o remolque). - 2) aquellas que se llevan a término mientras el barco permanece en el puerto (por ejemplo, la manipulación de mercancías). - 3) aquellas operaciones que se realizan antes de que el barco abandone el puerto (ciertos trámites administrativos y una parte de los procesos relacionados con las mercancías).
Desde el punto de vista de las infraestructuras, las terminales portuarias se dividen en zonas: marítima, terrestre, de evacuación de la carga y zonas de actividades logísticas. 28. Ventajas y Desventajas del transporte público con respecto al transporte privado Los transportes públicos son mucho más eficaces que los transportes individuales en términos de consumo de energía, excepto el avión, que es el modo de transporte más contaminante por pasajero. No obstante, eso depende del tipo de empleo medio; en el caso de los desplazamientos domicilio-trabajo, este tipo es estructuralmente bajo ya que todos 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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los desplazamientos se hacen en un sentido por la mañana y en el otro al final de la jornada. Se habla entonces de migración pendular, crea dos zonas de sobreactividad al principio y al final de la jornada. La curva de la actividad de los transportes públicos sigue esta evolución de la demanda y presenta dos picos que corresponden a las horas punta en cada extremidad y una depresión en el centro que corresponde a una actividad mínima durante las cuales los vehículos están menos frecuentados. Este fenómeno se llama camello en la jerga de los transportes de pasajeros. Los transportes públicos facilitan la circulación, un autobús por ejemplo, puede transportar a más de 60 personas utilizando la misma superficie que dos coches que por término medio están ocupadas por 1,08 personas. Los transportes públicos no ocupan espacio de aparcamiento. En proporción a los viajeros que llevan, los transportes públicos ocupan mucho menos espacio, consumen menos energía en su uso, consumen menos recursos en su construcción, que el automóvil privado. Los transportes públicos con carril reservado o subterráneos no sufren problemas de atascos. Los transportes públicos pueden requerir, según el medio utilizado, inversiones importantes. Sin embargo, el automóvil privado también requiere inversiones muy significantes (calles, túneles, autopistas, sitio para aparcamiento, etc.), que en muchos casos se financian con impuestos. Además, el transporte público no presta el mismo servicio que un medio de transporte individual: somete al usuario a horarios, se limita el transporte de equipaje, etc. Se acusa a los transportes públicos de "rigidez de trayectos" y de "rigidez de horarios". La "rigidez de trayectos" significa que el trayecto está ya definido de antemano (esto obviamente no se puede aplicar al taxi). La "rigidez de horarios" se refiere a que sólo se puede encontrar a determinadas horas. Sin embargo, con una buena red de transporte público se pueden cubrir todos los trayectos posibles (con transbordo o sin ellos) con un tiempo de espera corto. Pueden ser más rápidos que los transportes individuales, a condición de que las redes sean bastante densas y los servicios de comunicación bastante frecuentes, lo que no es el caso a menudo, por ejemplo, para los desplazamientos de suburbio a suburbio o en el medio rural. El uso de medios de transporte de forma masiva contribuye a la disminución de los atascos en las ciudades y para fomentarlo, algunas ciudades como Londres han creado un servicio de peajes.
A pesar de existir mayor número de ventajas que de desventajas, el uso del transporte privado es más elevado que el del público y esto se debe principalmente a la disposición del transporte público.
29. Visión a futuro
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Cada año, 1,25 millones de personas pierden la vida en accidentes de tránsito y el 90 % de ellas pertenece a países de ingreso bajo. La contaminación ambiental es responsable de unas 6,5 millones de muertes cada año. Y casi el 25 % de las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas con la energía proviene de los sistemas de transporte. Para asegurar un futuro sostenible para el planeta, el sector del transporte deberá someterse a una transformación masiva. El transporte genera grandes beneficios para el desarrollo, y los sistemas de transporte eficientes y accesibles para todos son la columna vertebral del desarrollo. Es necesario repensar la industria del transporte para alcanzar estos objetivos, y redefinir cómo será el transporte sostenible en el futuro. En primer lugar, los sistemas de transporte deben ser eficientes y accesibles para todos y apoyar un proceso de crecimiento inclusivo y sostenible, conectando las zonas rurales y urbanas de un país, y los pobres y desfavorecidos. En segundo lugar, los beneficios de las soluciones de movilidad modernas deben trascender las dimensiones económicas, sociales y ambientales del desarrollo sostenible, conduciendo a la accesibilidad de nuevos mercados, educación, servicios de salud y otras oportunidades. En tercer lugar, los sistemas de transporte deben ser capaces de resistir diversos impactos —especialmente los efectos del cambio climático— a fin de fortalecer la resiliencia de las economías. Pero para operar tal transformación en el sector del transporte, será necesario resolver desafíos múltiples y a menudo contradictorios:
responder a un enorme aumento de las necesidades de movilidad, tanto para el transporte de mercancías como personas en volumen de carga, sin obstruir las carreteras con automóviles y camiones nuevos; garantizar que los avances tecnológicos se canalicen hacia sistemas de transporte más eficientes y mejor coordinados, y, crear una infraestructura de transporte mejor y con más capacidad de adaptación en vez de solo mayor cantidad. Para resumir, se puede recalcar que esta nueva visión se articula alrededor de cuatro pilares:
Acceso para todos;
Eficiencia;
Seguridad;
Ecología.
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UTN – REGIONAL SAN RAFAEL
EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: Carballido, Franco – Paez, Gonzalo – Raya, Mauricio
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30. INDICE DE SERVICIABILIDAD PRESENTE (I. S. P.) Este tipo de índice está orientado mundialmente a medir el confort que brinda el camino al usuario. Se han desarrollado originalmente para su determinación, fórmulas matemáticas que combinan distintos parámetros de deterioro. Con el objeto de obtener la opinión del usuario se realizó una encuesta en distintos tramos previamente seleccionados. La idea fue adaptar al medio local la fórmula del P.S.I. (Present Serviciability Index) empleada internacionalmente. fue dirigido a un amplio espectro de vehículos y de velocidades de circulación. Del análisis de los resultados se deduce que el usuario argentino es sensible a deformaciones en el perfil longitudinal similar a las variaciones registradas por el rugosímetro (lisura longitudinal), deformaciones transversales (ahuellamiento), y a desprendimientos materiales del pavimento, fundamentalmente a baches (cuantificados en porcentajes respecto a la superficie del pavimento). La primera expresión fue obtenida para pavimentos flexibles y en base a la tradicional fórmula P.S.I., resultando:
Con el paso de los años y tomando como referencia el PSI norteamericano, muchas organizaciones viales del mundo definieron sus propios índices para calificar numéricamente tanto el servicio prestado por los pavimentos a los usuarios como su condición estructural. En Argentina, por ejemplo, la Dirección Nacional de Vialidad definió al inicio de la década de los ochenta un “índice de estado” (IE) como reflejo de la condición del pavimento.
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Calzada deformada
Calzada fisurada
Calzada con baches
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Calzada exudada
31. ÍNDICE DE ESTADO (I.E.) •Deformación longitudinal (D1) •Deformación transversal (D2) •Fisuración (D3) •Desprendimiento (D4) IE = 10 x e –Σ ai x Di Donde: e: logaritmos neperianos (2,718) ai: coeficiente función del tipo de capa de rodamiento •
Cada 2km se evalúan los coeficientes D2 y D 3. Se considerarán los valores más desfavorables de fisuración y ahuellamiento que se detecten en una longitud de 20 mts, siempre que éstos no representen una situación aislada. •
Se utilizará, un vehículo con precisión odométrica
•
7 – 10 : Estado bueno del Pavimento
•
5 – 7 : Estado Regular del Pavimento
•
Menor a 5: Pavimento fallado
de 10 mts.
Medición de la rugosidad (D1) 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Desviaciones de la superficie del camino con respecto a una superficie plana que afectan la dinámica del vehículo, la calidad de circulación, cargas dinámicas y drenaje.
I.R.I. (m/KM) Índice de Rugosidad Internacional (IRI) Índice calculado a través de una simulación matemática de respuesta vehicular al perfil longitudinal de una huella de un pavimento que utiliza la simulación de cuarto de auto, recorriendo el perfil a una velocidad de 60 mph/h (80 km/h).
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Rugosidad Coeficiente (m/km) D1 0 - 1.1 0 1.2 - 1.4 1 1.5 - 1.7 2 1.8 - 2.0 3 2.1 - 2.3 4 2.4 - 2.7 5 2.8 - 3.3 6 3.4 - 3.9 7 4.0 - 4.5 8 4.6 - 5.0 9 Mayor de 5.0 10
32. MEDICIÓN DE LAS DEFORMACIONES TRANSVERSALES (D2) Profundidad Coeficiente medida (mm) D2 0- 5 0 6- 9 1 10 - 12 2 13 - 16 3 17 - 20 4 21 - 25 5 26 - 30 6 31 - 35 7 36 - 40 8 41 - 45 9 46 y más 10
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33. MEDICIÓN DE LAS DEFORMACIONES • 13 sensores distanciados 20cm •
Velocidad de Operación: 60 km/h
•
Ancho de cobertura: 2,40 mts
•
Temperatura de operación: entre 0 y 35ºC
•
Humedad de operación: entre 10 y 90%
•
Puede operar de día o de noche
•
Puede operar sobre pavimento ligeramente húmedo
34. Esquema de cálculo del relleno de huellas
•Si se utilizan equipos de alto rendimiento, las mediciones deberán informarse cada 200mts sobre la huella más deteriorada. •Los valores obtenidos con los equipos de alto rendimiento deberán ser iguales o mayores que los medidos con la regla de 1,20m. •Para un tramo de 20km, el 95% de los valores medidos deberán ser iguales o menores que 12mm 35. MEDICIÓN DE LA FISURACIÓN (D3) Catálogo de Fallas de la DNV para superficies asfálticas
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•Se efectúan 5 mediciones por kilómetro (una cada 200mts), tomando para el análisis 20 metros de longitud por el ancho de la trocha, representativos de la sección de 200mts mencionada. •Por cada metro lineal de fisura longitudinal de ancho mayor o igual de 1mm, se considerará medio metro cuadrado de superficie fisurada (0,50m2). •Exigencias para pavimentos flexibles: para fisuras tipo 2 y tipo 4, se considerará para cada metro lineal de fisuras, medio metro cuadrado de superficie afectada. Pavimentos Flexibles •Para fisuras de grado superior a tipo 4, se medirá la superficie de pavimento afectada. •No se admitirá sin sellar más de un 5% de la superficie afectada con fisuración tipo 2 y/o tipo 4 en cada zona analizada. •La técnica de sellado será tipo puente con asfaltos modificado. •No se admitirán fisuras de grado superior a 4 selladas o sin sellar.
36. Pavimentos Rígidos •No se admitirán fisuras longitudinales, transversales y juntas sin sellar. •No se admitirán juntas resaltadas o hundidas. •Para un tramo, la superficie fisurada en la trocha analizada deberá ser inferior o igual al 15%. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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37. MEDICIÓN DE DESPRENDIMIENTOS: PELADURAS Y BACHES (D4) Desprendimientos: pérdida de agregados de la mezcla constitutiva de la capa de rodamiento. En función de la profundidad del mismo, se clasifica en Peladura (profundidad de hasta 2,5cm) o Bache (profundidad mayor a 2,5cm). % Peladuras % Baches Superficiales Descubiertos 1- 9 10 - 29 30 - 49 50 - 69 0.1 - 0.3 70 - 89 0.4 - 0.6 90 - 100 0.7 - 1.0 1.1 - 1.3 1.4 - 1.6 1.7 - 2.0 Mayor de 2.0
Coeficiente D2 correspondiente 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
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38. Exigencias en los parámetros (Pavimento Flexible) •Deformación longitudinal (D1): 2,2 m/km (IRI), en otros casos 100% de mediciones por debajo de 3,2m/km. •Deformación transversal (D2): 12 mm •Fisuración (D3): Tipo 2 y Tipo 4 (hasta 15%): sellada. Mayor a Tipo 5 (15%): no se acepta. • Desprendimientos (D4): No se acepta Banquinas •Bueno - Regular – Malo
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Bacheo
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Drenaje
39. Deflectometro de Impacto (FWD) Falling Weight Deflectometer (FWD) El ensayo de deflectometría de impacto (FWD, Falling Weight Deflectometer) es un método no destructivo y rápido que permite evaluar la capacidad estructural de un pavimento simulando el comportamiento del pavimento ante el paso de los vehículos pesados, mediante el parámetro estructural más importante que es la deflexión. Es un equipo que aplica una carga de impacto a la superficie del pavimento, determinando el cuenco de deformaciones de un pavimento, generado por la deformación en los 9 geófonos. Puede ser utilizado en pavimentos de asfalto, hormigón o compuestos, o bien, sobre cualquier capa de un pavimento en construcción. En pavimentos flexibles, a través del análisis de este cuenco se obtiene información de la rigidez de la estructura de pavimentos y del suelo de fundación, siendo muy importante para definir la condición de la estructura a lo largo de un proyecto. En pavimentos rígidos permite 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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determinar el grado de transferencia de carga en las juntas y detectar huecos debajo de las losas. A partir de la información proporcionada por el FWD es posible realizar diversos estudios sobre la capacidad estructural de los pavimentos, tales como: Evaluación de la capacidad estructural, vida remanente y diseño de las obras de rehabilitación. Con el FWD se pueden estimar los módulos elásticos de los componentes del paquete estructural a partir de los datos de deflexión del pavimento (obtenidos con dicho equipo) y el tipo de material y espesor de cada capa componente del paquete estructural. Pueden llegar a relevarse más de 15 km en una jornada de trabajo, dependiendo de la distancia entre puntos de medición. Este equipo puede ser utilizado simultáneamente con el Georadar.
METODOLOGÍAS DEFLECTOMÉTRICAS SUS DIFERENCIAS
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40. ADHERENCIA NEUMÁTICO CALZADA La adherencia neumático-calzada es una de las características superficiales del pavimento que tiene influencia en la seguridad del conductor, ya que permite:
Reducir la distancia de frenado. Mantener, en todo momento, la trayectoria deseada del vehículo
La adherencia neumático-calzada puede definirse como la capacidad de unión o contacto íntimo entre dichos elementos, de forma que de origen a una circulación segura del vehículo. Salvo casos excepcionales, es suficiente sobre superficie seca, disminuyendo extraordinariamente en períodos de lluvia debido a la película de agua que se interpone entre el neumático y la calzada. Las capas de rodamiento de las carreteras y, esencialmente sus áridos, deben reunir las características adecuadas para cumplir las siguientes funciones básicas desde el punto de vista de la seguridad:
"Romper" la película de agua procedente de la lluvia, con el objeto de asegurar el contacto íntimo entre el neumático y la calzada. Facilitar y contribuir al drenaje del agua existente bajo el neumático. Mantener en el tiempo las características adecuadas.
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La primera de estas funciones depende, básicamente, de las características intrínsicas del árido: asperezas superficiales, así como de su permanencia en el tiempo bajo la acción del tránsito. Estas pequeñas irregularidades se conocen con la denominación de microtextura. La segunda función citada depende de la llamada microtextura de la superficie, que está ligada, fundamentalmente, a la composición granulométrica de la capa de rodadura, así como a los posibles tratamientos que sobre ella se realicen.
41. MEDICIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN La microtextura puede ser considerada a través de la determinación del Coeficiente de Fricción mediante el Pendulo de Friccion o Pendulo Ingles.
Se trata de un equipo portátil, de medición puntual sobre la calzada, que permite evaluar la resistencia al deslizamiento de la superficie del pavimento. La superficie de la calzada debe ser mojada antes de ejecutar el ensayo, y los resultados deben ser corregidos por temperatura.
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42. Medición de la macrotextura En cuanto a la Macrotextura se determina con el ensayo de Parche de arena. Consiste en esparcir un volumen conocido de arena de granulometría normalizada sobre el camino en forma circular con un accesorio de caucho, y valorar luego cuál es la altura de arena (HS) que entró, en promedio, en la macrotextura del círculo definido mediante la siguiente expresión: HS = (4 V) /(pd) Donde:
HS = altura de arena (cm) V = volumen de arena conocido (25 cm ) D = diámetro del círculo formado (cm)
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El valor de HS es adoptado como parámetro de control decalidad de la superficie de las calzadas en muchos países y definidos los límites de aceptación en función de los distintos tipos de caminos.
43. Resistencia al deslizamiento (Fricción) •Índice de Fricción Internacional (IFI), resulta como función de dos parámetros principales: coeficiente de fricción y el coeficiente de macrotextura. •Las mediciones serán una por hectómetro. •La macrotextura se podrá medir con parche de arena, sobre la misma huella en la que se mida la fricción. El sector a medir será representativo de la sección evaluada. •La medición del valor de fricción (F60) se podrá medir con equipo mu-meter u otro. •En el caso de utilizar un texturómetro dinámico para medir la macrotextura, del tipo láser o similar, previamente deberá ser calibrado. •Los valores de macrotextura promedio por kilómetro deberán ser iguales o superiores a 0,4mm medidos en altura de parche de arena. •Los valores de fricción promedio por kilómetro (expresados como coeficiente F60) deberán ser mayores o iguales a 0,16.
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44. Medición de permeabilidad Parámetro de importancia en las mezclas drenantes, se valora mediante permeámetros midiendo el tiempo necesario para que un volumen de agua penetre en la calzada.
45. Medición de ruido Se evalúa el nivel sonoro en decibeles A, desde un punto fijo al costado de la calzada o en forma próxima desde el vehículo en movimiento.
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UTN – REGIONAL SAN RAFAEL
VIALIDAD URBANA VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: Carabajal, Celeste – Pastor, Andrea – Quiroga, Camila
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46. INTRODUCCIÓN El siguiente informe estará compuesto de tres partes. La primera describirá la historia y origen de las vías urbanas, cuáles fueron sus comienzos y fundamentos principales para su construcción. Luego, se desarrollara una clasificación de vías, según los distintos criterios y parámetros que intervienen para la proyección de las mismas y, todos los conceptos relativos a los elementos para la circulación. Por último, se tratara el tema en estudio aplicado a la ciudad donde nos desenvolvemos cotidianamente, es decir, se hará un enfoque resumido de la vialidad urbana en la ciudad de San Rafael Mendoza. 47. HISTORIA DE LAS CIUDADES O CENTROS URBANOS 48. LOS ORÍGENES DE LAS CIUDADES La Historia y la Arqueología concuerdan en que el nacimiento de las ciudades está asociado a una compleja red de procesos sociales, económicos y culturales que se retroalimentan, para formar asentamientos poblacionales de alta concentración poblacional, alta densidad de viviendas y estructuras, desarrollo de edificios en torno a un núcleo de gran tamaño, y arquitectura monumental (templos, tumbas, palacios, plazas). El modelo urbano aparece durante la revolución neolítica. Una vez que las poblaciones se asentaron y descubrieron la agricultura, por lo que el excedente de producción permitió desarrollar el comercio y dar inicio a los primeros asentamientos poblacionales. Por toda la región del Oriente Medio hay ejemplos arqueológicos de las primeras aldeas agrícolas que fueron los prototipos de lo que serían las primeras ciudades. Por ejemplo, Zatal Juyuc en Anatolia (Turquía) fue una comunidad, racialmente heterogénea, dedicada a la agricultura y manufactura de artesanías, que logro un alto nivel de aglomeración y densidad (casas pegadas una de las otras). Formándose de manera compacta, experimentando la forma de vivir como una ciudad, alrededor del año 6,250 AC. Se ha estimado que en determinado momento tuvo cerca de 1,000 viviendas y unas 6,000 personas.
Plano de una sección de Zatal Juyuk
Reconstrucción artística de Zatal Jukuc
Durante ese mismo período aparecen aldeas agrícolas permanentes, con un trazado en forma rectangular, con casas construidas todas de manera uniforme, y patios amurallados. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Por lo que se puede decir, que existen unas series de factores y procesos presentes en los comienzos de las ciudades a lo largo de la historia de la humanidad. Como es el crecimiento poblacional, el aumento de la producción agrícola para sostener a la población. Como también, la aparición de las clases dominantes burocráticas, que impusieron el pago de tributos, y desarrollaron de la escritura, y las ciencias como la matemática para la construcción de edificios, y calendarizar las actividades agrícolas, entre otros. En cuanto a la arquitectura edilicia (pública) monumental se desarrollaron templos, pirámides, tumbas, plazas, centros ceremoniales, mercados. En Mesopotamia, se utilizaban murallas bordeando la ciudad como forma de protección. La planificación en el trazado urbano se llevó a cabo con la separación de áreas de vivienda, de trabajo, de adoración religiosa y de funciones políticas. Grecia Las ciudades de la Grecia clásica siguieron un plan ordenado debido a la gran expansión colonial por todo el Mediterráneo que tuvo lugar desde el siglo XIX al VIII aC, lo que les permitió levantar un sinfín de ciudades desde cero, con lo que pudieron seguir un plan urbano previsto de antemano. Como confluencia de estos impulsos, aparece el primer gran urbanista, Hipodamo de Mileto (c. 510 a.C.), quien fue considerado por muchos, el primer urbanista de la historia que hizo un plan urbanístico, como fue El Pireo, el puerto de Atenas, que fue diseñado sobre una cuadrícula que ahora se conoce como hipodámica, y que se ha repetido multitud de veces.
Mapa del Pireo, mostrando el plano en rejilla de la ciudad.
En términos generales, en las ciudades griegas se distinguieron dos grandes conjuntos. Por un lado, la acrópolis, que agrupaba todos los edificios religiosos y se ubicaba en la parte más alta de la ciudad; y por otro el ágora, donde estaban los principales edificios públicos, como el mercado.
Roma
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Debido a la gran cantidad de tributos que llegaban desde Oriente y Occidente, así como una fuerza de trabajo esclava muy numerosa, permitieron un espectacular desarrollo urbano de la ciudad de Roma que alcanzó hasta el millón de habitantes. Por su gran talento en la ingeniería, sentaron las bases arquitectónicas de un sinfín de edificios y estructuras de carácter público que caracterizaron el urbanismo occidental durante siglos y que resultan hoy en día sorprendentes por su extrema ingeniosidad. Entre ellos están los alcantarillados, los acueductos, las fuentes, los puentes, las termas, los pavimentos, los mercados como así también palacios, basílicas, teatros, anfiteatros, circos, entre otros. Sin embargo, la principal característica que nos cabe destacar por el tema en estudio es su disposición de retícula ortogonal, en la que se encuentran dos grandes vías que cruzan la ciudad de parte a parte: el cardo con dirección norte-sur, y el decumanus, con dirección esteoeste.
La Edad Media
Tras la caída del imperio romano, hacia el siglo V, la ciudad experimentó un gran retroceso en Occidente. Las continuas guerras y la fuerte inestabilidad configuraron ciudades muy pequeñas, de apenas unos 15.000 habitantes, de marcado carácter agrícola y sin apenas edificios públicos. Se abandonaron los trazados regulares y se comenzó a optar por plantas circulares, mucho más fáciles de defender, en cuyo centro se encuentran la plaza principal y los escasos órganos de gobierno. En el mundo islámico, sin embargo, las ciudades siguieron manteniendo un gran impulso. Con paisajes urbanos que aún se perciben con claridad en la actualidad: plantas irregulares de calles estrechas que se entrecruzan para formar verdaderos laberintos, una vida pública concentrada en torno a las mezquitas y los mercados, que constituyen casi una ciudad dentro de la ciudad, barrios agrupados por profesiones, grandes palacios en las partes más altas de Damasco, Bagdad, El Cairo, Marraquech, etc. Tanto en América central como en América del sur, se desarrollaron civilizaciones urbanas que alcanzaron un nivel muy sofisticado de complejidad. En Mesoamérica, se destacaron las culturas maya y azteca, cuyas ciudades estado fueron muy similares, en cuanto a organización geopolítica a las ciudades griegas; y en el sur brilla con luz propia el enigmático imperio de los Incas, que perduró unos lustros más tras la llegada de los europeos en la misteriosa ciudad de Machu Pichu (Perú).
El Renacimiento En Europa, concluidos los siglos más turbulentos de la Edad Media, hacia el siglo XIV, la ciudad vuelve a resurgir y va adquiriendo cada vez más importancia hasta que hacia el siglo XIII se afianza ya definitivamente como modelo económico y social. El arte gótico desplaza los pesados sillares del románico, surgiendo las grandes catedrales, signo y símbolo de la creciente importancia de una nueva clase social: la burguesía.
La Edad Moderna
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La ciudad moderna es resultado de las poderosas fuerzas centrípetas que desembocarán en la formación de los grandes Estados europeos y las monarquías absolutistas de los siglos XVI y XVII. Las principales calles de la ciudad se ensanchan, aparecen las arboledas, los paseos, las grandes plazas y se intenta ordenar el crecimiento urbano a partir de plantas regulares. Los edificios públicos y administrativos cobran gran importancia y empiezan a ser el punto de referencia de la ciudadanía. La ciudad refleja la grandeza del Estado y la monarquía, por lo que todo gasto para embellecerla está bien empleado. Modelo ejemplar, Versalles. Además, en Italia, cuna del renacimiento, se proponen diseños de ciudades ideales basadas en las premisas de Vitrubio que, aunque solo se seguirán en contadas ocasiones, como en Palmanova, darán origen a una nueva disciplina, el urbanismo. Desde el siglo XV en toda Europa también se fundan ciudades, aunque probablemente, la idea directriz era más demostrar el poder del monarca que hacer ciudades útiles.
Edad Contemporánea
Con la revolución francesa y la revolución industrial, el mundo cambia de signo y la fisonomía de la ciudad vuelve cambiar acorde a los nuevos tiempos. Adquiere rasgos industriales y experimenta un gran crecimiento. El prototipo de ciudad es París, y la reforma de Haussmann, que propone una ciudad ordenada y cómoda (alcantarillas, iluminación, calles anchas y arboladas, etcétera). La ciudad se divide en barrios claramente diferenciados. En los peores lugares se hacina el proletariado, que vive en unas condiciones miserables, mientras que las zonas más ventajosas se reservan para la burguesía y la actividad comercial.
Siglo XX
A medida que va transcurriendo el siglo XX, las ciudades experimentan un desarrollo cada vez más vertiginoso, produciendo una impresionante explosión demográfica que con la ayuda de los avances tecnológicos suceden cada vez con mayor rapidez, configurando un paisaje urbano de una complejidad irreversible. 49. CIUDADES INTELIGENTES En la actualidad, se está hablando cada vez más del término de ciudades inteligentes, que conllevan a un análisis en la integración de las TIC (tecnologías de información y comunicación) en los procesos que resultan pertinentes para lograr la sostenibilidad. Las TIC pueden contribuir a través de la innovación, y también para la redefinición de los procesos, como nuevas aplicaciones, tecnologías y sistemas para la energía inteligente, los transportes inteligentes, los edificios inteligentes, la gestión inteligente del agua y el gobierno inteligente. Pudiendo convertirse en factores habilitadores claves del desarrollo urbano. Pueden ofrecer apoyo a través de sistemas de control y elaboración de informes sobre las emisiones de gases de efecto invernadero y los consumos de energía. Esta situación ofrece a los urbanistas oportunidades de concebir nuevos barrios o ciudades partiendo desde cero. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Hasta ahora, las infraestructuras urbanas y la incorporación de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC), han evolucionado de manera desordenada para atender las necesidades de "crecimiento orgánico" a medida que las aldeas se transformaban en pueblos y después en ciudades cada vez más pobladas. 49.1. PLANIFICACIÓN DE CIUDADES 49.1.1. Objeto de la planificación estratégica de ciudades La planificación estratégica de ciudades es un instrumento de gestión de la política municipal, que se plantea como un proceso de reflexión y debate ciudadano, para articular las políticas económicas, sociales, ambientales y espaciales de la ciudad.
49.1.2. Razón y oportunidad de la planificación estratégica Según Fernández Güell (2007), la planificación estratégica de ciudades surge ante la crisis y agotamiento del planeamiento urbano normativo actual debido entre otras razones a las siguientes razones:
Incapacidad manifiesta para prever con cierta exactitud la evolución futura del desarrollo urbano. Excesiva complicación técnica y lentitud de los procesos administrativos para el desarrollo de suelo urbanizado. Escasa transparencia y existencia de corrupción. Fuerte presión de los agentes económicos para reducir la intervención pública en el desarrollo urbanístico. Conflictividad soterrada entre las diferentes visiones profesionales sobre la ciudad.
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49.1.3. Respuesta integral de la planificación estratégica urbana frente a los retos claves (Fernández Güell, 2007)
50. VIALIDAD URBANA Y VÍAS URBANAS En las últimas décadas se ha comprobado a nivel mundial, una tendencia migratoria de grandes masas de población hacia los centros urbanos, esta migración ha producido un rápido crecimiento de las ciudades y conjuntamente con este comportamiento, el número de vehículos ha crecido en una progresión geométrica. En estas circunstancias, muchas áreas de las ciudades sufren concentración y cambios en el uso del suelo y la demanda de transito ha crecido sin que exista la posibilidad de que aumente proporcionalmente la infraestructura vial, debido a las altas inversiones requeridas. En las grandes ciudades ocurren congestionamientos y el índice de accidentes ha aumentado significativamente, contribuyendo al deterioro de la calidad de vida. Los desplazamientos de la población en función de estos factores sufren atrasos importantes. Las soluciones buscan mejorar el uso del sistema vial existente, a través de mejoras geométricas en las vías urbanas, tratando de incrementar al máximo su capacidad. El sistema vial es el principal soporte de los flujos generados por las actividades urbanas y es también el principal estructurador de las ciudades, determinando la localización de las actividades urbanas y sus limitaciones de expansión. La apertura de una nueva vía repercute sobre el uso del suelo, induciendo el establecimiento de algunas actividades, inhibiendo el asentamiento de otras, acelerando procesos de deterioro o cambios en los usos del suelo. La importancia de la alteración que producen los sistemas viales queda demostrada por la expansión que ocurre en muchas ciudades alrededor de las vías que las entrecruzan.
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50.1. FUNCIÓN DE LAS VÍAS URBANAS Un sistema vial urbano desempeña dos funciones principales:
Da acceso a las propiedades colindantes.
Permite la circulación, creando los intercambios entre las diversas funciones que se desarrollan en una ciudad y facilita la movilización de sus habitantes.
La mayoría de los problemas relacionados con el incremento de los accidentes y el deterioro ambiental, provienen de conflictos entre las funciones de acceso y circulación. Para una mejor atención a las necesidades de desplazamiento de la población, es recomendable que la red vial sea estructurada en sistemas, donde las funciones de acceso y circulación asuman proporciones variables. Como un principio básico en la planeación del desarrollo de las ciudades, la noción de jerarquización vial debe utilizarse, con el objeto de dar organización a la estructura vial. 50.2. PROCESO DE PLANEAMIENTO VIAL
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50.3. PLAN DE CLASIFICACIÓN El Plan de Clasificación de las vías de una ciudad o de una extensión de ella, establecerá los sistemas y subsistemas viales, y la forma y la extensión de cada uno de ellos determinaran los factores básicos que permitan asignar funciones específicas para dichos sistemas y un objetivo a cada uno de ellos. 50.4. CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN 1. CRITERIO DE CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO: a medida que las dimensiones de la ciudad aumentan, los desplazamientos urbanos son de mayor longitud y el tiempo empleado en el transporte tiene una transcendencia más importante. Conseguir velocidades relativamente altas, puede ahorrar muchas horas al año y eso solo se logra si las calles se proyectan de forma adecuada. Al estudiar la capacidad, se comprueba como el estacionamiento en la calle y los accesos demasiado próximos la disminuyen. 2. CRITERIO DE SEGURIDAD: este criterio aparece debido a la confusión que se produce en la calle cuando la intensidad de tráfico es importante y parte de los vehículos circulan de prisa, hace aumentar rápidamente el índice de accidentes. 3. CRITERIO FUNCIONAL: desde el punto de vista de las vías principales, que en todos sus aspectos han sido proyectados con este criterio, como de las vías locales, en las que hay que evitar en lo posible un tráfico intenso y rápido que perturba considerablemente la vida urbana. Dentro de un criterio amplio de planeación, la red vial tanto rural como urbana, se debe clasificar de tal manera que su puedan fijar funciones específicas a las diferentes vías y calles, para así atender las necesidades de movilidad de personas y mercancías, de una manera rápida, confortable y segura, y las necesidades de accesibilidad a las distintas propiedades o usos del área colindante. 50.5. PARÁMETROS IMPORTANTES FUNCIONALIDAD: una correcta funcionalidad de la red vial facilita y dosifica los medios para satisfacer la demanda existente. Además, promueve el desarrollo de determinados sectores, contribuye al equilibrio regional y social en zonas marginales o deprimidas, también sirve a fines de defensa nacional, entre otros. Cuando una vía se clasifica mediante su funcionalidad y el papel que se espera que desempeñe en la red vial urbana, implica de por si el establecimiento de parámetros para el diseño como son: Velocidad de diseño Características básicas del flujo que transitara por ellas Control de accesos y relaciones con otras vías Número de carriles Servicio a la propiedad adyacente Compatibilidad con el transporte publico Facilidad para el estacionamiento y la carga y descarga de mercaderías
TRÁNSITO QUE SOPORTA: las vías urbanas se caracterizan esencialmente por su multifuncionalidad. Son utilizadas por peatones, vehículos privados de varios tipos,
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vehículos de transporte público, vehículos de reparto de mercancías y vehículos, y máquinas de servicio público. A partir de la clasificación adoptada se consideran cuatro categorías principales: VÍAS EXPRESAS VÍAS ARTERIALES VÍAS COLECTORAS VÍAS LOCALES VÍAS ESPECIALES Este parámetro hace referencia a las características y a la intensidad del tráfico que utiliza la vía urbana en estudio. En muchos casos es el criterio prioritario para definir características y materiales de diseño de las mismas.
SUELO URBANO: en la gran mayoría de las ciudades, una parte considerable del suelo urbano está dedicada al sistema vial, que además de servir al transporte, ordena el espacio urbano. Los servicios utilitarios de agua, desagüe, teléfono, luz y otros también necesitan de la vía urbana para permitir su distribución, estando el dimensionamiento de la infraestructura de servicios directamente relacionado al índice de concentración de las viviendas e inmuebles. Los mayores problemas de demanda de estos servicios utilitarios se presentan en zonas industriales, y en zonas comerciales de los principales centros urbanos, donde también en estos puntos, están los principales problemas de accesibilidad y fluidez para el sistema vial que tiene que saber dividir la utilización de su espacio armónicamente con los servicios que son vitales para la comunidad. De esa manera, es necesario reservar espacio para la infraestructura de servicios respetando las normas específicas para la ubicación de cada elemento que tenga vigente cada empresa prestadora de servicios utilitarios. Se recomienda que la infraestructura mencionada se realice en las zonas de veredas y aceras centrales y laterales, las que se dimensionan para cumplir dicha función.
ESPACIOS PÚBLICOS Y CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: la calificación del espacio público y su función específica, que viene definida en los planes urbanísticos es elemental para la clasificación de los viales urbanos. Así, los espacios existentes entre las edificaciones se pueden clasificar en tres grandes apartados: calles, plazas y zonas verdes. Según como se distribuyan y según las características físicas de cada uno de estos espacios, se define, junto con el tipo de edificación, el paisaje urbanístico de la ciudad o de la zona urbanizada. El plan de ordenamiento urbano también define los espacios que hay que pavimentar y asigna dimensiones a cada elemento de la calle. Así se puede hablar del material de la calzada, de las aceras, del material para espacios de uso peatonal, como de las vías de uso exclusivo (bicicletas, carril bus, etc.) y de los viales de uso compartido por el tráfico y los peatones.
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Respecto de los diferentes elementos viales de los espacios públicos, se detallan sus principales beneficios y problemas que causan los mismos.
NIVEL DE SERVICIO: la red viaria urbana está compuesta por varios tipos de vías, los cuales se clasifican según su función en la red de transporte. En primer lugar de esta jerarquía se encuentran las vías arteriales, en las que la funcionalidad del tráfico debe ser máxima puesto que su prioridad es la fluidez del tráfico rodado. En este sentido, existen metodologías de cálculo del nivel de servicio en vías urbanas, considerando las vías arteriales. En la metodología propuesta, que puede ser empleada tanto en la fase de planificación, proyecto y explotación, no se ocupa de la capacidad arterial puesto que la capacidad de las arterias está determinada por la capacidad de sus intersecciones. Por ello, la orientación propuesta evalúa la circulación existente, evaluando el nivel de servicio arterial según la velocidad media de recorrido para el segmento, tramo o arteria completa que se considere. La velocidad media de recorrido depende de varios factores, entre los que figura el número de semáforos por kilómetro y la demora media en las intersecciones. La influencia del número de semáforos es muy importante, así como la de otros factores como una regulación semafórica inadecuada. Los rangos de valores que especifican el nivel de servicio de la arteria dependerán del tipo de arteria y de la velocidad de régimen libre. Así, el proceso de obtención del nivel de servicio en vías urbanas es: Determinar la arteria Obtener el tipo de arteria y la velocidad de régimen libre. Tramificación de la arteria. Cálculo del tiempo en movimiento. Cálculo de la demora en el acceso. Cálculo de la velocidad media de recorrido, por sección y para toda la vía. Determinación del nivel de servicio en función de la velocidad media de recorrido. En las arterias bidireccionales, dicho cálculo se debe realizar en cada uno de los sentidos de circulación. Además, existen otros tipos de metodologías como los siguientes modelos: MODELOS DE MICROSIMULACIÓN: Son modelos que permiten simular el tráfico vehicular en la red vial de una parte de la ciudad, un eje vial o una intersección. Comprende aspectos de la ingeniería del tránsito (capacidad vial, sincronización y planes semafóricos, sistemas de gestión de tránsito, etc.), obteniéndose información sobre los niveles
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de servicio en cada componente vial y en algunos casos el consumo de recursos de operación vehicular. Estos modelos son empleados para proyectos no estructurales, es decir, proyectos puntuales o ejes viales que tienen poco impacto en las reasignaciones de flujos vehiculares en la malla vial. MODELOS DE MACROSIMULACIÓN: Estos modelos simulan el comportamiento de un sistema de transporte urbano. Permite modelar las interacciones entre la demanda y la oferta, y solucionarlas simultáneamente para obtener el patrón de flujos en la red y un conjunto de niveles de servicio consistentes. Estos modelos pueden representar más de un tipo de tránsito y las interacciones entre estos. 50.6. ELEMENTOS DE LA VIALIDAD URBANA Los elementos de la vialidad urbana se dividen en tres grupos principales:
LOS USUARIOS LOS VEHÍCULOS LA ESTRUCTURA VIAL
50.7. LOS USUARIOS El diseño de los elementos constitutivos de un dispositivo vial depende de las características físicas y conductuales de los usuarios. Dentro de los usuarios encontramos los siguientes elementos: 50.7.1. EL PEATÓN Se considera como peatón cualquier persona que camine por la ciudad, incluyendo en el grupo los minusválidos con sus equipamientos espaciales. Este es el modo masa natural y accesible de transportarse, y muchas veces el más económico.
El peatón es el principal protagonista en las actividades urbanas, al estar en las mejores condiciones para mirar, detenerse esperar, comprar, divertirse, conversar y reunirse. El peatón es un usuario vulnerable y como tal debe contar con facilidades explicitas para la circulación de las vías. Todo esto hace que la provisión de espacio adecuados para los quehaceres peatonales sea de una gran importancia para las ciudades, tanto desde el punto de vista del transporte como del socioeconómico en general, es decir se debe considerar como un factor importante a la hora de diseñar los espacios peatonales.
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El peatón tiene una gran movilidad y tiende a recorrer las distancias más cortas entre los puntos de origen y destino. Es reacio a desviar su ruta hacia las zonas cebra, a esperar en las veredas, a utilizar pasos peatonales a desnivel. Baja con frecuencia a la calzada si existen obstáculos que la dificulten su marcha. Es sensible al confort y al atractivo del ambiente y al clima. Por último, es frágil. Las variables que el proyectista debe tener en cuenta para el diseño de los espacios peatonales son: el entorno de la vía, el espacio que ocupa en los distintos tipos de peatones, detenidos o en situaciones tipo; las velocidades de desplazamiento según edad, sexo, tipo de desplazamiento, densidad y condiciones geométricas de la vía. Por último, debe considerar las características del desplazamiento de los minusválidos, especialmente cuando este se efectúa mediante sillas de ruedas.
50.7.2. EL PASAJERO Se entiende por pasajero al de los vehículos de locomoción colectiva, cuyas características influyen en el diseño de los elementos que ellos utilizan en sus operaciones de subida y bajada a estos vehículos. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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La más significativa de estas características es precisamente el tiempo que ellos ocupan en dichas maniobras de subida y bajada, puesto que el tamaño de las zonas de parada dependerá del número de pasajeros en la hora punta y de los tiempos aludidos.
Otra característica importante es la respuesta del pasajero a las regulaciones de paradas, que también dependen de la actitud del chofer del vehículo colectivo. En todo caso, las experiencias con paradas diferidas han mostrado que los resultados son buenos si los distintos puntos están próximos entre si y si se ejecuta esporádicamente una vigilancia severa del cumplimiento de las disposiciones del caso. Conviene considerar circuitos peatonales claros, seguros y libres de obstáculos hacia las paradas de locomoción incluyendo paradas para el transporte colectivo de pasajeros emplazadas pasando los cruces peatonales y después de las intersecciones. Otros elementos que pueden considerarse son los refugios para peatones en las paradas e implementar superficies con un tratamiento adecuado en el lugar de parada.
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50.7.3. EL CONDUCTOR El conductor es el protagonista principal del tránsito motorizado. Por otra parte, dicho transito está condicionado estrechamente por las características físicas y psicológicas de aquellos. Hay muchos factores que, a través del conductor, influyen en la dinámica de un vehículo. A continuación se representaran algunos que deben ser considerados por el proyectista y que de manera directa o indirecta afectan a los diseños.
a. VISIÓN. El sentido de la vista es el fundamental para el funcionamiento de un conductor en la vialidad y es prácticamente el único que utiliza. Es importante entonces conocer y tener en cuenta las capacidades y limitaciones del ojo humano para efectos de diseño de numerosos elementos viales. El campo visual de una persona normal abarca un ángulo aproximado de 170° en horizontal y 120° en vertical. Dentro de este campo, tiene una visión clara de lo que se encuentra en un cono de 10°, y la máxima agudeza se limita a un cono de solo 3°. La visión de un objeto que se encuentra fuera del cono de 10° se verá con menor detalle, en color y forma, a medida que se aleje del eje formado por el ojo y el objeto de atención. El objeto puede ser discernido si subtiende un ángulo de un minuto (1’) con respecto al ojo. A medida que la velocidad aumenta, el campo visual disminuye, y la distancia a la que el conductor fija la vista aumenta.
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b) TIEMPO DE PERCEPCIÓN Y REACCIÓN. Es el tiempo que transcurre desde el momento que un conductor recibe un estímulo lo suficientemente fuerte como para producir su percepción, hasta que se completa un complejo proceso que lleva a este actuar en respuesta a dicho estimulo. Los tiempos de Percepción y Reacción (tp), medidos en segundos, varían según tantas circunstancias que no es posible cifrarlos exactamente. El Manual de Carreteras define tp como 1,8 y 2,0 segundos si la velocidad de diseño es 100 km/h o más, o inferior a 100 km/h, respectivamente. Estos valores los aplica también para intersecciones y enlaces rurales. Parece razonable utilizar aquí tiempos menores, en atención a las condiciones de conducción propias de las ciudades, que mantienen al conductor en un estado de constante alerta.
Como esta variable se aplica, en forma táctica o explicita, en todas las técnicas existentes dedicadas al estudio de la capacidad, la seguridad, la señalización o el trazado, esta
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reducción permitirá diseños más económicos y/o que se ajusten mejor a las limitaciones espaciales propias de la ciudad. 50.7.4. EL CICLISTA Persona que se desplaza en una bicicleta, aparato considerado medio de transporte individual, impulsado exclusivamente por la fuerza humana, que consta de dos o más ruedas alineadas, donde la persona se puede sentar o montar sobre un asiento.
La señalización debe integrarse al paisaje urbano, pero no es suficiente para la seguridad y agilidad del ciclista. Hoy en día se dispone en muchas ciudades y centros urbanos de carriles exclusivos, accesorios para confinamiento de ciclovías, mobiliario urbano para el guardado y aseguramiento de las bicicletas y muchos otros desarrollos más. 50.8. LOS VEHÍCULOS Las dimensiones de los vehículos y su movilidad son factores de incidencia relevante en el diseño. Largo, ancho y alto de los vehículos condicionan en gran medida diversos elementos de la sección transversal, los radios de giro, los ensanches de calzada en curvas y los gálibos verticales bajo estructura. Su peso es uno de los factores determinantes del cálculo estructural de pavimento y estructuras. 50.8.1. VEHÍCULOS MOTORIZADOS
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50.8.2.
VEHÍCULOS DE EMERGENCIA
50.8.3.
VEHÍCULOS NO MOTORIZADOS
50.9. LA ESTRUCTURA VIAL VÍAS EXPRESAS (AUTOPISTAS Y AUTOVIAS URBANAS): permiten exclusivamente el tránsito de “paso” de los vehículos (origen y destino distantes entre sí), sin interferencias. La accesibilidad se realiza mediante infraestructura especial tales como rampas, puentes, entre otros. Son aquellas vías que soportan importantes volúmenes de vehículos con circulación de alta velocidad, en condiciones de flujo libre. Unen zonas de importante generación de tránsito, extensas zonas de vivienda y concentraciones comerciales e industriales. Es decir, establecen la relación entre el sistema interurbano y el sistema vial urbano.
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VÍAS ARTERIALES: integran las vías colectoras con las vías expresas. La función que cumplen es la de permitir el “paso” de manera preferente y un bajo nivel de “accesibilidad”. Son aquéllas que llevan importantes volúmenes de tránsito entre áreas de generación del mismo y a velocidades medias de circulación. La accesibilidad hacia las áreas adyacentes se realiza a grandes distancias, en las cuales es posible la instalación de pasos a desnivel, intercambios, así como también intersecciones a nivel adecuadamente diseñadas. Las vías arteriales deberán tener preferentemente vías de servicio laterales para el acceso a las propiedades. El estacionamiento y descarga de mercancías está prohibido. El término de vía arterial no equivale al de avenida, sin embargo, muchas vías arteriales han recibido genéricamente tal denominación. VÍAS COLECTORAS: Permiten la integración entre las vías Locales, las vías arteriales o las vías auxiliares de las vías expresas. La función que cumplen es la de permitir de manera preferente la “accesibilidad” a las áreas adyacentes y un bajo nivel de “paso”. Sirven por ello también a una buena proporción de tránsito de paso. Prestan además servicio a las propiedades adyacentes. El flujo de tránsito es interrumpido frecuentemente por intersecciones semaforizadas en los cruces con vías arteriales y otras vías colectoras. Este tipo de vías, reciben el nombre genérico de avenidas.
VÍAS LOCALES: su función principal es proveer acceso a los predios o lotes, debiendo llevar únicamente su tránsito propio generado tanto de ingreso como de salida. Por ellas transitan vehículos livianos, ocasionalmente semipesados; se permite estacionamiento vehicular y existe tránsito peatonal irrestricto. Las vías locales se conectan entre ellas y con las vías colectoras. Este tipo de vías han recibido el nombre genérico de calles y pasajes.
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VÍAS DE DISEÑO ESPECIAL: todas aquellas vías cuyas características no se ajustan a la clasificación establecida anteriormente. Se puede mencionar, si carácter restrictivo los siguientes tipos: Vías peatonales de acceso a frentes de lote. Pasajes peatonales Paseos Vías que forman parte de parques, plazas o plazoletas. Vías en túnel que no se adecuan a la clasificación principal. CARRILES PARA GIROS A LA IZQUIERDA: Permiten el giro a la izquierda sin el riesgo de detención sobre los carriles de circulación. Como inconveniente, se puede decir que, requieren espacio suficiente en el corte transversal, pues el almacenamiento debe estar protegido del tránsito que circula en el mismo sentido. ROTONDAS: Obliga a una real disminución de velocidad, son ideales para cruces con volúmenes de tránsito similares y/o muchos giros a la izquierda, y reduce el número y gravedad los accidentes. Como inconveniente se puede decir que se requiere espacio para su construcción, y existe una falta educación vial para entender su operación.
BY PASS: Solución ideal desde el punto de vista de la seguridad. Termina con los accidentes en las travesías urbanas sin interferir con el tránsito de larga distancia. Sin embargo, es resistido por la mayoría de las poblaciones, y 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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requiere expropiaciones, inversiones y estudios no comparables con los otros paliativos.
BICISENDAS: Al separar el flujo de ciclistas del tránsito automotor, elimina el tipo de accidente con consecuencias trágicas más común en travesías urbanas. Pero, requiere condiciones geométricas especiales, porque si no tienen continuidad no cumplen adecuadamente su función.
Para resolver los graves problemas de tránsito en diferentes zonas urbanas, expertos apuestan por el mejoramiento de las intersecciones viales, ya que éstas al contar con una sobresaturación de vehículos en los cruces generan: problemas tanto en el tiempo que tiene cada conductor para llegar a su destino; en el costo económico al estar un largo periodo de tiempo en el tránsito; en la contaminación debido a las emisiones de los vehículos de combustión y por los problemas sociales que se crean por el aumento de estrés. Este tipo de problemas es cada vez más notorio con el aumento del parque vehicular de cada ciudad que a la vez demandan un mayor número de sistemas de control en intersecciones de la red vial dando como resultado un aumento en las demoras de viajes interurbanos ocasionados por estos sistemas. Es por eso que, se debe buscar atender esta problemática enfocándose de manera continua en la optimización de operación del flujo vehicular en intersecciones por medio de los diseños geométricos de las vialidades, el uso 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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de rotondas, pasos a desnivel o semaforizaciones que puedan satisfacer la demanda vehicular en una intersección y con ello poder minimizar o mitigar los problemas que se presenten. El congestionamiento de tránsito, representa en la actualidad un gran reto a resolver debido al número de usuarios cada vez mayor que necesitan transportarse. Esta situación se agudiza debido a que el transporte no es exclusivo de los usuarios, ya que productos que se consumen o comercializan también necesitan ser transportados. Por lo que esto afecta también el incremento de vehículos que transitan por las ciudades. En lo que respecta a congestionamiento, es tentativo pensar que un incremento en la infraestructura vial conlleva necesariamente a una mejora en la fluidez vehicular, pero no siempre es así. El mal diseño de infraestructuras viales y el uso de controladores de tránsito, obsoletos e ineficientes, son las principales causas que han ocasionado que varias ciudades en el mundo presenten problemas serios de transporte, por lo que últimamente se han presentado nuevas estrategias e intensificado los estudios sobre tránsito vehicular en sistemas viales, buscando agilizar la movilidad vehicular apoyándose de la capacidad, la topografía, los conocimientos, las condiciones de mejorar la vida de la red vial y también con la necesidad de disponer de un instrumento idóneo para afrontar la solución de la actual problemática. 51. VIALIDAD URBANA EN SAN RAFAEL MENDOZA 51.1. HISTORIA DE LA PLANIFICACIÓN URBANÍSTICA Tras la organización institucional, el País abre sus fronteras al mundo, promoviendo el ingreso de contingentes de inmigrantes europeos. San Rafael no es ajeno a esta realidad cobijando en su territorio a un grupo importante de pioneros franceses. En el año 1871 arriba al departamento el Ingeniero Julio Gerónimo Balloffet, quien contrae enlace con Aurora Suárez, hija del primer propietario de todas las tierras de San Rafael; decide afincarse en la zona a pesar de las innumerables dificultades que presentaba instalarse en un lugar semidesértico y alejado de otros centros poblados, constituye el Fortín Aurora, junto al río Diamante, con el objeto de proteger a la población de periódicos ataques indios y de numerosos cuatreros que asolaban la región. Tuvo participación activa en el desarrollo agrícola pastoril y económico, sumando a ello la aplicación de sus conocimientos profesionales, en mensura, realizando el trazado urbanístico de la actual Ciudad. Proyectó e hizo abrir la calle que hoy lleva su nombre y aconsejó plantar a ambos costados álamos. Fue el autor, además del trazado de la nueva Villa del Diamante, puso en venta esos terrenos y llegó a ver como se formaba Cuadro Nacional.
En el año 1.880 conoce a don Rodolfo Iselin en París y lo invita a invertir su capital en la adquisición de tierras en nuestra zona. En los nuevos asentamientos Iselín trata de conseguir voluntades, maneja influencias a nivel provincial, de tal manera que su radio de acción supera los límites locales, se propone no descansar hasta lograr que su Colonia Francesa sea la nueva cabecera departamental, junto a su esposa Matilde Winslow, se constituye en el eje social y cultural de la región.
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Además, Iselín impulsó el desarrollo económico del departamento. A través de la apertura de canales de riego y nivelación de campos se promovió la actividad ganadera en primera instancia y posteriormente la agrícola. En corto tiempo, la colonia vio incrementada su afluencia de nuevos vecinos. Por lo que, Iselín comenzó a donar parcelas para la ubicación de los distintos organismos y entidades como construcción del edificio municipal, la policía, el correo, la escuela, el trazado de nuevas calles, etc., precisamente la donación del terreno para la nueva comuna, le permite que los ediles de entonces lo designarán con el nombre de Bulevar Iselín a la calle que iba del carril Donoso (Avda. Mitre) hasta la estación del Ferrocarril, es decir lo que es hoy la avenida San Martín.
Posteriormente realiza su sueño: la Colonia Francesa se convierte en un pueblo floreciente y luego en cabecera departamental y finalmente logra la llegada del ferrocarril; donde los productos de la tierra ganaron los mercados de las grandes ciudades del país. Durante la década del treinta se ejecutaron importantes obras edilicias y viales que cambiaron la fisonomía de la ciudad. La Colonia Francesa, luego Villa De San Rafael, fue declarada Ciudad por Ley n° 794 del 7 de octubre de 1922.
Imagen del Km 0, donde se muestra el principio del trazado de las principales avenidas del departamento.
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Imagen aérea de la ciudad capital del Departamento de San Rafael Mendoza (año 1975).
51.2. DATOS ACTUALES La ciudad de San Rafael Mendoza posee una población de 118850 habitantes, según lo registrado en el censo del 2010. Está influenciada por las rutas nacionales 143, 144 y 146.
San Rafael posee una planificación urbanística con forma de cuadricula. Cuenta con cuatro avenidas principales que comienzan a partir del kilómetro cero, considerado en dicha ciudad. Estas avenidas se denominan hacia el norte, Avenida San Martin, hacia el sur cambia su nombre a Avenida El Libertador, hacia el este se llama Avenida Mitre y hacia el oeste cambia su nombre a Avenida Hipólito Yrigoyen. Además, posee otras avenidas que ordenan la movilidad poblacional.
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En la imagen anterior se muestra un plano de la ciudad, destacando el trazado en cuadricula de la mayoría de las calles.
Esta imagen nos indica un panorama del KM 0, mostrando como la señalización vertical a través de los semáforos ordena el tránsito en las principales avenidas de la ciudad.
Al encontrarse en una zona semidesértica, posee la característica, como toda ciudad mendocina, que sus veredas están bordeadas por acequias, y algunas avenidas se encuentran influenciadas por canales, que distribuyen agua hacia todas direcciones. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Imagen que muestra como las calles y avenidas de la ciudad se ve influenciada por acequias que distribuyen agua en todas las direcciones de la ciudad.
En esta imagen se quiere mostrar como un canal principal cruza la ciudad de Sur a Norte, pasando por avenidas importantes como también así una de las rotondas más significativas a la hora de organizar el tránsito.
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Cuneta
Agua
Cloaca
Gas Natural
Línea de arbolado
Alumbrado Público
51.3. DETALLE EN PLANTA DE INTERSECCIÓN CALLE JOSE A. QUIROGA Y AVENIDA 9 DE JULIO
Línea de arbolado y alumbrado
Agua Cloaca
PLANTAS DE CALLES
Este detalle indica el trazado en planta de los diversos servicios como son el gas natural, el agua y las cloacas. Además, de señalar el alumbrado público, una línea de arbolado y la disposición de las acequias en las calles como avenidas.
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LINEA DE EDIFICACION MUNICIPAL 1.20
1.20
EJE DE CALLE
LINEA DE ALUMBRADO PUBLICO
LINEA DE EDIFICACION MUNICIPAL
51.4. PERFIL TRANSVERSAL CALLE JOSE A. QUIROGA
4.23 Caño de agua
Cloaca
8.00 10.00 4.60
0.70 0.70
4.00 20.00
CORTE CALLE JOSE A. QUIROGA
El perfil transversal de la calle José A. Quiroga nos indica las diferentes distancias y alturas en que se disponen lo indicado en el detalle en planta anterior, dando una idea de las distintas disposiciones de los servicios en las calles de la ciudad. Es decir, por donde circulan los diversos servicios de cloacas, gas natural y agua. Además, nos señala la distancia a la que se encuentra la línea de alumbrado público con respecto a la línea de edificación municipal.
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1.20
LINEA DE EDIFICACION MUNICIPAL
LINEA DE ALUMBRADO PUBLICO 1.20
0.60
EJE DE CALLE
LINEA DE EDIFICACION MUNICIPAL
51.5. PERFIL TRANSVERSAL AVENIDA 9 DE JULIO
Gas Natural 1.50
Caño de Agua
5.94
Cloaca
9.00 15.00 6.50
0.70 0.80
7.00 23.93 30.00
CORTE AVENIDA 9 DE JULIO El siguiente perfil transversal de la avenida 9 de Julio como destacamos en el perfil anterior, nos señala las diferentes disposiciones de los servicios pero esta vez con la intención de indicar como se disponen en una avenida del departamento. 52. SEGURIDAD VIAL Y VIALIDAD URBANA Un inadecuado desarrollo de la vialidad urbana puede influir directamente sobre la seguridad vial. La seguridad del ciudadano durante el desempeño de actividades que lo hacen utilizar la vía pública, es el factor principal en el diseño de cualquier elemento vial. La observancia de este principio fundamental, enraizado en el más primero de los derechos del hombre, refleja el respeto que el proyectista y las autoridades deben a la población. Indudablemente, en los países desarrollados existe una más pulida tradición cultural en los aspectos que se refieren al tránsito, como producto de la experiencia, de la investigación, de la asignación de grandes recursos a la educación de los conductores, de la estrictez en la aplicación de regulaciones para obtener licencias de conducir, etc. Todo esto hace disminuir, en forma relativa, dichas conductas generadoras de accidentes. Sin duda alguna que las fallas humanas se producen mucho más fácilmente cuando el usuario enfrenta a un diseño que no respeta las relaciones que existen entre la geometría de las vías y la dinámica operativa de los vehículos y conductores, o que no consulta la señalización más elemental, como es la que delimita los bordes de las calzadas, o que abandona al peatón a su precaria suerte sobre estas últimas, o que olvida la iluminación en los puntos conflictivos. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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El cuidado de estos aspectos no implica necesariamente un incremento prohibitivo de los costos. Por el contrario, suele sucedes que el diseño adecuado de algunos elementos viales, signifique poco o ningún aumento de obra. Más aun, las inversiones en señalización e iluminación son por lo general rentables si se evalúan considerando el costo de los accidentes que evitan. Es recomendable, cuando es posible, incorporar en los diseños los beneficios de invertir en medidas correctivas de bajo costo en sitios donde se focalizan accidentes. Por lo demás, los diseños adecuados, al reducir los riesgos de accidentes y al transmitir una sensación de seguridad al usuario, facilitan su aceptación natural de los dispositivos y reduce el nivel de tensión que experimenta al utilizarlo, todo lo cual contribuye al mejoramiento de la salud y del nivel de vida de la población. El proyectista deberá incluir, en todo proyecto de diseño de dispositivos viales urbanos, las correspondientes previsiones relativas a señalización, iluminación y protección
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SISTEMA DE TRANSPORTE VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: Colque, Darío – Tomás, Gabriel – Vasquez, Nicolás
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53. SISTEMAS DE TRANSPORTES 53.1. INTRODUCCION: 53.1.1. Definición: Se entiende por sistema de transporte a aquellos medios que el hombre utiliza, ya sea, para el transporte de cosas o de personas. 53.1.2. Historia: Los humanos en nuestro afán de conquista y evolución permanente, hemos desarrollado todos los medios de transportes existentes hasta el momento. Éstos, han evolucionado mucho a lo largo del tiempo. Desde las primeras embarcaciones primitivas, pasando por la invención de la rueda como unos de los sucesos mas importantes en la historia de la humanidad. Hasta hace poco más de un siglo, los principales medios de transporte eran la navegación marítima a vela y el transporte terrestre en carruajes y caballerías. El siglo XIX conoció el desarrollo del ferrocarril, con la aparición de la maquina a vapor, produciendo un antes y un después en la historia del transporte mundial, desatando la revolución industrial. En el siglo XX la aparición y difusión del automóvil, la modernización de los transportes marítimos y, a partir de mediados de siglo, la generación del transporte aéreo. Esto ha propiciado el incremento de la capacidad de carga y de la velocidad de desplazamiento, y la aparición de nuevas formas de transportes que permiten el flujo de capitales, ideas, información, etc.
53.2. TIPOS DE SISTEMA DE TRANSPORTE Los sistemas de transportes se clasifican, según el medio donde se desarrollan, pudiendo ser estos:
Transporte acuático: Es el primer medio de transporte que utilizo el hombre, debido a que las primeras poblaciones se establecían a orillas de rio, lagos y mares. Con el
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tiempo y ya evolucionado, se ha convertido en el transporte internacional por excelencia ya que puede transportar grandes cargas entre grandes distancias. Tal sistema se define por un número de subsistemas que son complementarias y se superponen en ciertos puntos. En su totalidad el transporte acuático incluye todos los servicios de transporte marítimo, fluvial y lacustre de pasajeros y de carga con alcance nacional e internacional. Transporte terrestre: Dejando de lado como medio de transporte el pedestrismo, se considera que la aparición del sistema terrestre, fue con la invención de la rueda. Transporte aéreo: Es el medio de transporte más moderno que se ha inventado hasta el momento. Permite el transporte de una gran cantidad de carga en lapsos de tiempos menores a los anteriores.
53.3. COMPONENTES DE CADA SISTEMA: Más allá de clasificar a los sistemas de transportes, según el medio donde se desarrollan, estos también difieren en sus componentes, tales como: vías de desplazamiento, vehículos y operadores.
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ACUATICO
TERRESTRE
TRANSPORTE
AEREO
MARITIMO
FLUVIAL
FERROVIARIO
CARRETERO
TIPO
Se conocen como aeropuertos y son las terminales en tierra donde se inician y La tripulacion al mando de un avion, depende de concluyen los viajes de transporte aéreo en El transporte aereo por exelencia es el avion, varios factores, los cuales son: El tiempo de aeronaves. Las funciones de los aeropuertos Las aerovías son establecidas entre varios aunque vale destacar tambien a las avionetas, vuelo, trayecto, tamaño de avion, numero de son varias, entre ellas el aterrizaje y despegue elementos de ayuda a la navegación como los helicopteros, etc. Los aviones que vemos pasajeros, entre otras cosas. Podemos afirmar de de aeronaves, embarque y desembarque de radiofaros omnidireccionales VHF (VOR), radiofaros importante mencionar son aquellos dedicas al esta manera, que: para vuelos cortos son pasajeros, equipajes y mercancías, no direccionales (NDB) e intersecciones. Son transporte de cargas, muy utilizados para necesarios 3 auxiliares de vuelo como minimo reabastecimiento de combustible y componentes básicos de los planes de vuelo de los comercio internacional y aviones de transporte, cada 50 personas. Hay casos de vuelos largos que mantenimiento de aeronaves, así como lugar aviones. el cual crece a pasos agigantados. son necesarios hasta 3 pilotos y mas de 10 de estacionamiento para aquellas que no auxiliares. están en servicio. Los aeropuertos sirven para aviación militar, aviación comercial o aviación general.
Las vias maritimas, son el resultado de contemplar variados factores como: Economia de combustibles, factores climatologicos y oceanograficos, factores legales y cercania a puertos intermedios para el caso de tener que efectuar recaladas forzosas para recibir asistencia o auxiio de tierra. El estudio de todos estos factores hace que el grueso de la navegación comercial se concentre en verdaderos corredores oceánicos que unen los puntos más conspicuos del globo en cuanto a densidad de tráfico.
El personal que opere el tren, debe contar con Sirven para subida y bajada de cargas y/o un maquinista y un jefe de tren principalmente, pasajeros, y tambien para cargarle combustible después, según el tipo de tren contara con otro a los trenes, realizarle el mantenimiento personal encargado de la tarea que el vehículo necesario; siendo su principal uso ela realice. comunicación del tren con los pasajeros.
El transporte de carretera es el que menos necesidad de terminal tiene, ya que en él es posible detenerse en distintos lugares; aunque, cuando se trata de gran transporte de personas, aparecen las terminales de omnibus, en las cuales se produce la subida y bajada de pasajeros, siendo el lugar fisico donde arriba y parte el vehiculo transportador
TERMINALES
El capital humano necesario para que una embarcación cumpla el objetivo para el cual fue El puerto es, por extensión, aquella terminal insertado en el medio de transporte se conoce destinada y orientada especialmente al flujo Se pueden clasificar de diferentes maneras, como: “Tripulación”, la cual esta compuesta por de mercancías, personas, información o a dar aunque la más interesante es, la clasificacion de la siguiente estructura jerarquizadora: abrigo y seguridad a aquellas embarcaciones o embarcaciones según su finalidad, existiendo las departamento de cubierta, departamento de naves encargadas de llevar a cabo dichas siguientes: De recreo (yates, botes, etc), de maquinas y otros tripulantes. También es tareas. Dentro de los puertos marítimos se transporte (crucero, transatlantico, etc), de necesario contar con personal, ubicado en tierra pueden distinguir aquellos orientados a la guerra (acorazado, portaaviones, etc), especial que cuya responsabilidad es controlar e indicar a carga y descarga de contenedores; de (remolcador, bote balizador, etc), mercante la tripulación el camino, medidas a tomar frente mercancías de distinto tipo, especialmente los (buques petroleros, frigorificos, etc). a cualquier inconveniente, etc. pesqueros; al depósito de embarcaciones de Vale aclarar que no siempre es necesario una recreo. Es el espacio capaz de comunicar al tripulación tan completa, sino que dependerá transporteacuatico con la tierra. del fin que tenga la embarcación en estudio.
La vía férrea es la parte de la infraestructura ferroviaria por la cual se desplazan los trenes. Los vehículos por excelencia que componen los Constan, básicamente, de carriles apoyados sobre sistemas ferroviarios son los trenes, los cuales traviesas que se disponen dentro de una capa de varían según su finalidad, existiendo tanto trenes balasto. Se completa la infraestructura básica con para transporte de personas como también para sistemas de señalización (antes manuales y ahora transporte de cargas. El tren, en sí, está automáticas) y, en el caso de líneas electrificadas, compuesto por una serie de vagones o coches, con el tendido eléctrico que suministra energía a acoplados entre sí y remolcados por una las locomotoras. En este caso el perfil tipo de una locomotora. via férrea convencional tiene las siguientes características.
La Republica Argentina cuenta con una extensa via fluvial navegable, teniendo como principal via la que une el Paraná, el De la Plata y el Paraguay. Principalmente, este tipo de sistema es utilizado para la comercializacion de distintos tipos de productos.
OPERADORES
Se pueden determinar por el peso del vehículo de dicho sistema, pudiendo ser, según la Ley Nacional 24449, los siguientes: Transito liviano: El capital humano que se necesita para el Está compuesto por, motos, autos, camionetas y sistema de transporte carretero, principalmente buses, Tránsito pesado: Lo componen, los es el conductor, el cual es la persona capaz de camiones sin acoplado (hasta 30tn), camión con poner en marcha el vehículo y manejarlo a acoplado (hasta 45tn) y camión con destino, cumpliendo los requisitos y semirremolque (45tn). Las dimensiones límites advertencias que la ley dispone. de los vehículos también están preestablecidas por dicha ley.
COMPONENTES DE LOS SISTEMAS DE TRANSPORTE VEHICULOS
Se diseñan buscando alcanzar un nivel óptimo de confort y seguridad. Según su jerarquía, pueden ser: Rutas, autopistas y carreteras, las cuales existen de tierra, ripio, asfalto, hormigón, etc. Un perfil tipo para el trazado de un camino carretero es el siguiente, cuyas medidas difieren según la importancia del camino.
VIAS
53.3.1.
PERFILES TIPICOS DE LAS ESTRUCTURAS DE TRANSPORTE
53.4. NORMAS Y ENTIDADES VIGENTES: 53.4.1. Transporte terrestre: Ley de tránsito N° 24449: Esta ley y sus normas reglamentarias regulan el uso de la vía pública, y son de aplicación a la circulación de personas, animales y vehículos terrestres en la vía pública, y a las actividades vinculadas con el transporte, los vehículos, las personas, las concesiones viales, la estructura vial y el medio ambiente, en cuanto fueren con causa del tránsito. Quedando excluidos los ferrocarriles. 53.4.1.1. Ley 6082 de transito de la provincia de Mendoza: Queda sujeto el tránsito de personas y de vehículos, y el transporte de personas y de cargas, dentro del sistema público de circulación terrestre de la provincia, sin perjuicio de otras competencias que correspondan. Se pueden distinguir diferentes autoridades en cuanto al tránsito de sistema de carretero, siendo estas: gendarmería, policía y municipales. A su vez, la entidad que regula los caminos en Argentina es la Dirección Nacional de Vialidad, en cuanto homólogo en Mendoza es, Dirección Provincial de Vialidad. 53.4.1.2. Dirección Nacional de vialidad: La Dirección Nacional de Vialidad (DNV), comúnmente llamada Vialidad Nacional, es un ente autárquico en la órbita del Poder Ejecutivo Nacional de la Argentina. Su misión es la de
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mantener, mejorar y ampliar la red nacional de caminos, que es una parte de la red vial argentina. Sus principales funciones, son: Consolidar una Vialidad Nacional que planifique globalmente sobre trazados, obras y operaciones en la Red Troncal Nacional; asigne, supervise y audite el uso de recursos, investigue y promueva nuevos desarrollos tecnológicos en materiales, equipos, obras y operaciones en las rutas, ejecutar las políticas Nacionales en materia de obras y servicios viales, elevando planes plurianuales estructurados con los criterios de sistema red y corredor y la programación presupuestaria anual, ejercer la propiedad y jurisdicción total sobre la red Troncal Vial Nacional, conservando y mejorando el patrimonio vial. Analizar y replantear los accesos y circunvalaciones a las grandes ciudades y los desvíos y conexiones a las demás localidades, impulsar la iniciativa y participación provincial, municipal y privada mediante concesiones por peaje, programas de propiedad participada y otras propuestas, proponer normas técnicas y legales tendientes a unificar y simplificar la gestión vial, planificar y programar obras de mejoras en caminos, rutas expresas y autopistas, con fines de vinculación social y económicas, con las previsiones correspondientes de protección ambiental, promover proyectos para caminos de fomento agropecuario, minero, forestal, industrial y turístico. Transferir en forma racional y progresiva a las provincias y/o terceros las acciones y operaciones sobre la red troncal, realizar un programa intensivo de capacitación y transferencia de tecnología, instrumentar el marco regulatorio sobre las acciones, obras y operaciones para garantizar al usuario seguridad, economía y confort. 53.4.1.3. Direccion Provincial de Vialidad: En Mendoza, esta entidad se encarga de: Efectuar la planificación necesaria para el cumplimiento de los objetivos estratégicos, la conservación, la apertura y la construcción de los caminos de jurisdicción vial, celebrar y aplicar convenios sobre la materia con entidades estatales o privadas, así como también realizar todo tipo de contrato relacionado con su finalidad, administrar fondos creados o que se creen por leyes provinciales y/o nacionales, para cumplimentar sus objetivos, resolver técnicamente en lo referido a líneas de cierres, cercos y construcciones de toda naturaleza en propiedades frentistas de los caminos de su jurisdicción; determinar las zonas no edificables de acuerdo con las futuras necesidades viales, y fijar el trazado de líneas y tuberías aéreas y subterráneas de energía, teléfono, acueductos, gas y otros, contratar la realización de obras por el sistema de concesión o peaje y establecer en las existentes tales sistemas, según dictan las disposiciones legales que lo rigen, reglamentar, controlar y penalizar las infracciones referidas al peso y las dimensiones de los vehículos de transporte y cargas que transiten por rutas y caminos de su jurisdicción, otorgar permisos especiales de tránsito a vehículos que transporten cargas o que tengan medidas excepcionales, sin perjuicio de las competencias específicas de otros organismos, tomar las medidas necesarias para el libre tránsito en los caminos nacionales y provinciales, procurando que no sufra obstrucciones a través de las diversas jurisdicciones locales. 53.4.2. Transporte acuático: Ley de navegación N° 20094: Todas las relaciones jurídicas originadas en la navegación por agua se rigen por las normas de esta ley, por las de las leyes y reglamentos complementarios 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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y por los usos y costumbres. A falta de disposiciones de derecho de la navegación, y en cuanto no se pudiere recurrir a la analogía, se aplicará el derecho común. 53.4.3. Transporte aéreo: 53.4.3.1. OACI: La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), organismo especializado de las Naciones Unidas, se creó con la firma en Chicago, el 7 de diciembre de 1944, del Convenio sobre Aviación Civil Internacional. La OACI es el órgano permanente encargado de la administración de los principios establecidos en el Convenio. La OACI establece objetivos estratégicos: Mejorar la seguridad de la aviación civil mundial este Objetivo Estratégico se centra principalmente en las capacidades de vigilancia de la reglamentación de los Estados, aumentar la capacidad y mejorar la eficiencia del sistema de la aviación civil mundial, mejorando la navegación aérea, la infraestructura de los aeródromos y el desarrollo de nuevos procedimientos para optimizar el rendimiento del sistema de aviación, mejorar la facilitación y la protección de los usuarios de la aviación civil mundial, fomentar el desarrollo de un sistema de aviación civil económicamente viable, reducir al mínimo los efectos ambientales negativos de las actividades de aviación civil. 53.4.3.2. ANAC: La administración nacional de aviación civil, es la autoridad aeronáutica de nuestro país. La Dirección Nacional de Inspección de Navegación Aérea tiene el propósito de supervisar y verificar el funcionamiento de las dependencias de navegación aérea en el ámbito nacional, y participar en el desarrollo de normativas y procedimientos que contribuyan al avance de la navegación aérea. La responsabilidad primaria es regular e inspeccionar los Servicios de Navegación Aérea establecidos en el país y asegurar que los mismos sean suministrados a los usuarios, con el más alto grado de eficiencia técnica y operativa acorde con normas y regulaciones nacionales e internacionales en vigencia, e inspeccionar el accionar de las delegaciones regionales. El objetivo final es garantizar el más alto nivel de seguridad en las operaciones aéreas que se realizan en la República Argentina, verificando el cumplimiento de los requerimientos establecidos en las Regulaciones Aeronáuticas de Aviación Civil (RAAC), Manual de Operaciones (MANOPER) Gestión del Tránsito Aéreo (ATM), Servicio de Información Aeronáutica (ARO-AIS), así como los estándares recomendados por la Organización Internacional de Aviación Civil (OACI) y toda aquella normativa de aplicación a la actividad.
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54. MAPAS DE LOS DISTINTOS SISTEMAS DE TRANSPORTE EN ARGENTINA 54.1. RUTAS AEREAS
Argentina cuenta con un total de 128 aeropuertos a lo largo de su territorios, de los cuales se pueden distinguir como de mayor envergadura los 40 aeropuertos internacionales que existen en nuestro país.
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54.2. PUERTOS:
En el mapa se pueden observar los puertos tanto fluviales como marítimos de mayor importancia del país. Aunque puertos fluviales hay aproximadamente 74, siendo la mayoría del Río Paraná y del Río de La Plata; en cuanto a los puertos marítimos hay un aproximado de 20 puertos distribuidos a lo largo de Buenos Aires y la Patagonia. Entre los puertos marítimos están los de aguas profundas (Quequén, Bahia Blanca y SAO), calados (Puerto Madryn y Comodoro Rivadavia) y Menores (Puerto Deseados). Ver anexo 2.
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54.3. RED VIAL:
La Red de carreteras de Argentina tiene aproximadamente 241038 km, de los cuales 39.938 km pertenecen a la red troncal primaria con jurisdicción nacional, 201100 km están gestionados por la jurisdicción provincial. A su vez, se pueden diferenciar los caminos pavimentados con los de ripio y huella, de los cuales se pueden diferenciar 114663km de huella o camino de tierra, 43476km de ripio y 48500km de ruta pavimentada. Ver anexo 1.
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54.4. VÍA FERREA:
Nuestro país cuenta con una red vial de 47059km aproximadamente, siendo la más extensa de Latinoamérica; Sin embargo ha disminuido considerablemente en la década de los 90, debido a medidas políticas.
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55. VENTAJAS Y DESVENTAJAS ENTRE LOS SISTEMAS:
CARRETERO
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Operación costo medio, flexible operación y eficacia de radio de 300km
La infraestructura conlleva un alto costo de construcción y mantenimiento.
Gran capacidad de carga (50tn/vagon), entre 20 y 25 FERROCARRIL vagones por tren; tiene un coef. de friccion bajo entre rieles.
Supone alta inversion inicial y no permite ni una minima desviacion de camino.
AEREO
No precisa marcaje de caminos y alcanza grandes velocidades de hasta 500Km/h
Consume mucho combustible, precisa más costos y sólo puede aterrizar en aerodromos y/o aeropuertos.
ACUATICO
Gran capacidad de carga a grandes distancias y tampoco precisas de marcaje de caminos
Imposibilidad de transitar por algunos sitios
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56. ANEXO 1
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57. ANEXO 2:
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PUERTOS MARÍTIMOS PUERTO CALETA CORDOVA
PUERTO CALETA LA MISIÓN
PUERTO CALETA PAULA
PUERTO CAMARONES
PUERTO DE BAHIA BLANCA
PUERTO DE COMODORO RIVADAVIA
PUERTO DE RAWSON
PUERTO DE RIO GRANDE
PUERTO DE SAN ANTONIO OESTE
PUERTO DE SAN CLEMENTE DEL TUYU
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PUERTO IGUAZÚ
PUERTO ITÁ IBATÉ
PUERTO ITATÍ
PUERTO SAN IGNACIO
PUERTO SANTA ANA
PUERTO de ROSARIO
PUERTO de SAN PEDRO
PUERTO de SANTA FE
PUERTO de ZARATE
PUERTO DIAMANTE
PUERTO ARROYO SECO
PUERTO BARADERO
PUERTO CANDELARIA
PUERTO de BARRANQUERAS
PUERTO de CORRIENTES
PUERTO de ESCOBAR
PUERTO de GOYA
PUERTO de VIEDMA
PUERTO de CAMPANA
PUERTO del GUAZÚ
PUERTO de ITUZAINGÓ
PUERTO de la CIUDAD DE BELLA VISTA
PUERTO de la CIUDAD DE ESQUINA
PUERTO de PARANÁ
PUERTO de PASO DE LOS LIBRES
PUERTO de SANTO TOME
PUERTO de YAPEYÚ
PUERTO de YUQUERÍ
PUERTO LIEBIG
PUERTO LUIS
PUERTO RUIZ
PUERTO ALVEAR
PUERTO CAMPICHUELO
PUERTO de COLÓN
PUERTO de CONCEPCIÓN DEL URUGUAY
PUERTO FEDERACIÓN
PUERTO de GARRUCHOS
PUERTO de GUALEGUAYCHU
PUERTO de OLIVOS
PUERTO de SAN FERNANDO
PUERTO de SAN ISIDRO
PUERTO GENERAL LAVALLE
PUERTO ISLA MARTIN GARCIA
PUERTO de TIGRE
PUERTO de CONCORDIA
PUERTO de WANDA
PUERTO de VICTORIA
PUERTO de RECONQUISTA
PUERTO ANDRESITO
PUERTO de CARMEN de PATAGONES
PUERTO de MONTE CASEROS
PUERTO PILCOMAYO
PUERTO de LA PLATA
PUERTO MARTINS
PUERTO LA PAZ
PUERTO IBICUY
PUERTO EL DORADO
PUERTO de POSADAS
COMPLEJO PORTUARIO de SAN NICOLÁS
PUERTO INTERNACIONAL DE LA BARCA SAN JAVIER
PUERTO de MOCORETÁ
PUERTO de FORMOSA
PUERTO de DOCK SUD
PUERTO de VILLA CONSTITUCIÓN
PUERTO de PASO DE LA PATRIA
COMPLEJO PORTUARIO SAN LORENZO - PUERTO GENERAL SAN MARTÍN
PUERTO SAN ISIDRO
PUERTO de LA CRUZ
PUERTO COLONIA CANO
PUERTO de BUENOS AIRES
PUERTOS FLUVIALES
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TÚNELES VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: García Montero, Juan Ignacio – Montoro, Pablo
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58. Introducción En el presente documento desarrollaremos los aspectos generales del mismo, sus características y usos, los métodos para su excavación y realización; además, de brinda información sobre las principales maquinarias destinadas a su materialización.
58.1.1.1.
Concepto general
Para comenzar introduciéndonos en el tema, partiremos desde lo conceptual definiendo que es un túnel. Un túnel es una obra subterránea de carácter línea que comunica dos puntos para el transporte de personas, materiales, entre otros usos. 59. Funciones y usos Estos tienen diversas funciones de las cuales, las principales son como túneles para transporte, para almacenamiento, para albergar instalaciones diversas, por necesidades científicas y túneles para protección de personas. Para poder ser un poco más específico procederemos a expandir la información sobre cada uno de estos usos
59.1. Transporte: Se podría decir que es la función más antigua. La construcción de túneles para salvar obstáculos naturales se practica desde la antigüedad; podríamos resumir diciendo que en un principio fue el transporte de agua lo que necesitó de la solución túnel, debido a los requerimientos de pendiente mínima o nula; más adelante el desarrollo del ferrocarril, y posteriormente el desarrollo de los vehículos motorizados, hicieron necesaria la construcción de túneles por razones parecidas a las anteriores (evitar fuertes pendientes) pero también por razones nuevas: acortar distancias y ganar seguridad. A continuación, se enumeran a modo de introducción los distintos tipos de túneles que se construyen para el transporte.
59.1.1.
Túneles para el transporte de personas y mercancías En carreteras En líneas del ferrocarril En líneas de transporte urbano (Metro) Pasos para peatones Pasos para ciclistas
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Ilustración 1 - Túnel de carreteras
59.1.2.
Ilustración 2 - Túnel de líneas de ferrocarril
Túneles para el transporte de agua En canales En abastecimientos urbanos Para el riego En centrales hidroeléctricas Para el agua de enfriamiento en centrales térmicas y nucleares
Ilustración 3 - Tunel de riego
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59.1.3.
Túneles en sistemas de alcantarillado
Ilustración 4 - Boca de alcantarilla
Ilustración 5 - Alcantarillado
59.1.4.
Túneles para diversos servicios (cables y tuberías)
Ilustración 6 - Túnel de servicios
59.2. Almacenamiento El difícil almacenamiento de determinadas sustancias y materiales se soluciona en ocasiones con túneles, que garantizan las necesarias condiciones de seguridad en unos casos, y evitan en otros el fuerte impacto ambiental que ocasionarían unos grandes depósitos en la superficie:
Almacenamiento de petróleo Almacenamiento de residuos radioactivos Almacenamiento de materiales para usos militares Embalses subterráneos
59.3. Instalaciones Aquí se incluyen las grandes instalaciones subterráneas que se construyen por distintos motivos (prácticos, estratégicos, etc.).
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A continuación, se nombran las distintas aplicaciones que con esta función se construyen por medio de túneles, aunque, al igual que los de almacenamiento, más que túneles, son por sus dimensiones, verdaderas cavernas:
Centrales energéticas Estacionamiento de vehículos Depuradoras de aguas residuales
59.4. Científica En la actualidad los países más desarrollados construyen túneles para investigaciones científicas de difícil realización en la superficie:
Acelerador de partículas subatómicas
Ilustración 7 - Acelerador de Partículas (EE UU)
59.5. Protección También se construyen túneles cuya función es la protección de las personas, tanto militares como civiles; en los últimos tiempos se han construido para la defensa frente ataques nucleares. En este tipo de túneles el mayor reto es la resistencia de la estructura a los explosivos, así como la preservación de la vida durante un largo período de tiempo:
Refugios Puestos de control
59.6. Factores relacionados con la función de cada túnel Estos factores que se enumeran por separado son, sin embargo, dependientes entre sí, de manera que la acción de unos condicionará la de otros.
La ubicación del túnel, que podrá ir a través de una montaña, ser subacuático o urbano. El terreno puede ser desde un limo blando hasta una roca dura; la selección que se haga del terreno implicará cambios en la geometría, en la forma de la estructura y por supuesto en el método de construcción. Las dimensiones del túnel acabado (ancho, altura y longitud), así como los parámetros que definan la planta (curvas circulares, de transición) y el alzado (pendientes máximas); estos límites podrán ser muy reducidos en unos casos, y se podrá disponer de un amplio campo de posibilidades en otros.
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La forma estructural, que podrá ser un círculo, rectangular, de herradura, etc. el material utilizado será el hormigón con mayor o menor espesor y el acero. La forma estructural deberá soportar las presiones de los terrenos. Tanto el tipo de terreno como el método de construcción influirán decisivamente sobre la forma estructural. El sistema de construcción que presenta numerosas posibilidades, desde, la excavación por explosivos hasta las máquinas tuneladoras a sección completa, pasando por los procedimientos de corte del terreno y posterior relleno para los túneles más superficiales. La elección del método vendrá determinada por las condiciones del terreno, pero también por los medios económicos de que se disponga. El equipamiento del túnel ya terminado, las calzadas o las vías de ferrocarril, la iluminación, los sistemas de control, los acabados decorativos en su caso.
Todos estos factores se tienen en cuenta en la planificación y diseño del proyecto de un túnel.
59.7. Ubicación Otra clasificación de los túneles, hablando ahora de los destinados al transporte, podría ser por su ubicación. Los obstáculos naturales que hay que salvar son variados (cadenas montañosas, ríos, estuarios o mares, y en una ciudad las calles, edificios u otras estructuras). Por ello los clasificaremos en túneles de montaña, túneles subacuáticos y túneles urbanos. 59.7.1. Túneles de montaña Si el obstáculo es una cadena montañosa, la construcción de un túnel puede suponer un ahorro considerable de tiempo y energía. Existen dos soluciones para atravesar con un túnel una cadena montañosa: la de un túnel corto a un nivel elevado, solución más económica pero que exige largas pendientes y curvas cerradas hasta llegar a la altura elegida, o la de un largo túnel a un nivel más bajo, con el que se acortarán distancias y se ahorrará en combustible y tiempo, aunque la inversión de capital será mucho mayor. También su utilización será mucho mayor ya que no se verá afectado por las nieves invernales de los túneles anteriores. 59.7.2. Túneles subacuáticos Optar por un túnel en lugar de por puente para salvar un río o un estuario dependerá de cada caso. Si se precisan numerosas vías para el tráfico y el tipo de navegación permite una luz entre pilares moderada, el puente puede ser la mejor solución; pero si se precisan claros muy largos para la navegación, el costo del puente se encarece de manera desproporcionada, y si además las condiciones de cimentación no son muy buenas, será el túnel la mejor elección. Por otro lado, con la solución del túnel en el futuro se podrán ir ampliando las vías, según la densidad del tráfico lo requiera, construyendo otros túneles paralelos, mientras que toda la inversión para el puente tiene que ser inicial, aunque en el momento de la construcción no se requieran todas las vías para las que se ha construido. Los largos accesos que precisan los túneles subacuáticos son su gran desventaja, aunque disminuyen con los actuales túneles prefabricados que se depositan en el lecho. Sin 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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embargo, son muchas las líneas de Metro o Subte que tienen tramos subacuáticos, ya que generalmente se mantienen muy por debajo de la superficie. 59.7.3. Túneles urbanos. La construcción de túneles bajo las calles de una ciudad es utilizada para casi todas sus aplicaciones al transporte, pero los túneles urbanos más largos son los de ferrocarriles subterráneos, abastecimiento de agua y sistemas de alcantarillado. Túneles más cortos son los de carreteras, debido a los elevados problemas de ventilación y accesos que supondrían largos túneles; otros túneles urbanos cortos son los pasos para peatones.
60. Estudios preliminares Todas las construcciones subterráneas necesitan de una detallada y extensa investigación antes de su proyecto, para que se pueda hacer la mejor elección de su trazado y diseño. Esta necesidad es, sin duda, mayor que para otro tipo de construcciones e implicará el estudio geológico del terreno, de sondeos y de túneles de reconocimiento. No obstante, no hay que olvidar que la investigación continuará realizándose también durante la construcción.
60.1. Estudio geológico La información geológica se obtendrá de los mapas e informes publicados y será de todo el trazado, incluso de sus posibles variantes. De esta manera se obtendrá una información aproximada de depósitos aluviales y tipos de roca que podremos encontrar en la excavación, así como de fallas y otros accidentes geológicos que habrá que investigar a fondo. Además en estos informes se indicará la posible existencia de napas de agua y cauces subterráneos. También nos aportarán datos los registros de perforaciones anteriores, como cimentaciones profundas, pozos, túneles anteriores, canteras y minas, e incluso la inspección de acantilados, lechos de ríos y cualquier otro tipo de excavación. Todos estos datos son de carácter general y pueden ser insuficientes en determinadas zonas, por lo que se deben complementar con sondeos y galerías de reconocimiento. 60.2. Sondeos Los sondeos darán información sobre la naturaleza de las distintas capas, su consistencia y su grado de humedad. La perforación con barrenos es el método más utilizado por razones de flexibilidad, rapidez y economía. El diámetro de los agujeros varía de 100 a 400 mm. y la profundidad puede superar ampliamente los 100 m. Se hace el agujero por métodos de percusión, alzando y dejando caer la herramienta adecuada según el tipo de terreno, o haciendo girar por medio de una varilla una broca de perforar o un barrenador. Se entiba con tubos de acero que se hacen bajar por el agujero. Aunque la barrena haya fragmentado la roca, ésta se puede identificar.
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Las muestras inalteradas requieren el uso de una broca anular con la que se extrae un núcleo. Sea cual sea el método los fragmentos excavados se extraen y se examinan en la superficie. Una vez obtenidos deben sellarse inmediatamente para impedir cualquier cambio en el grado de humedad antes de su llegada al laboratorio, donde se obtendrán la mayor parte de las características necesarias para nuestros fines. Más costosos, pero también más instructivos, son los sondeos por pozos, ya que la observación y toma de datos es directa en las paredes del pozo y por lo tanto no existe contaminación de unos terrenos con otros. En túneles de montaña son de difícil realización debido a la gran profundidad a que habría que excavar; no obstante, conviene hacerlos al menos en la zona de las bocas y alguno intermedio. En terrenos permeables los pozos de sondeo no deben situarse encima del eje, aunque eso sea lo ideal para obtener información exacta, ya que se pueden crear zonas de drenaje en las que el agua satura el terreno, lo que dificultaría enormemente la excavación del túnel en su momento. Los pozos de sondeo tienen la ventaja de que se pueden diseñar para su posterior utilización, bien durante la construcción del propio túnel con la finalidad de multiplicar los frentes de excavación o como tiros de ventilación provisionales o definitivos.
Túneles de reconocimiento Los túneles de reconocimiento son sin duda el método de exploración que da más información para la construcción del túnel. Se pueden excavar partiendo de las bocas del túnel o del fondo de los pozos de sondeo; pueden llevar la dirección del eje como túnel piloto que posteriormente será ampliado, o pueden ir en una dirección paralela y a la distancia conveniente para su posterior utilización como galería de servicios o como túnel de drenaje o de ventilación. En los terrenos permeables, al igual que los pozos, tienen el inconveniente de servir de drenaje, y si la excavación del túnel definitivo, si éste es el caso, no se lleva a cabo en un tiempo prudencial, cuando se llega a estas zonas pueden haber cambiado sus características por saturación de los terrenos. Sin embargo, en terrenos rocosos son muy útiles para determinar el método de arranque más rentable según la dureza de la roca, prever la velocidad de avance y el comportamiento de la roca. 61. Métodos de perforación Según la naturaleza del terreno se puede atacar la excavación del túnel con una sección más o menos grande. La roca dura permitirá el ataque a sección completa; sin embargo los terrenos sueltos (arenas, gravas) sólo permitirán avanzar mediante pequeñas secciones y provistos de blindaje. Entre estos extremos existen otros tipos de terrenos en los cuales la perforación se puede realizar por varios métodos que a continuación describimos.
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61.1. Método de ataque a plena sección o método inglés Suele utilizarse para túneles de pequeña sección (menos de 15 m 2), o en muy buen terreno en secciones mayores, y por supuesto en roca. Una solución para terrenos de inferior calidad es utilizar el ataque a plena sección pero con varios escalones de ataque. La excavación se realiza por franjas horizontales comenzando por la de la bóveda, con el inconveniente de que la evacuación del material requiere varias actuaciones hasta llegar al nivel donde se instala el sistema de transporte al exterior.
Ilustración 8 - Método Ingles
En el esquema que indica el proceso de actuación, se numeran las etapas por orden de ejecución y se redondea con un círculo la fase de sostenimiento.
61.2. Método de la galería en clave o método belga Es uno de los métodos más utilizados. Tiene la característica de ejecutar primeramente la excavación de la bóveda (es lo que se llama avance en bóveda o calota), incluido el sostenimiento que descansa directamente sobre el terreno, pues de esta manera se protege la obra por encima. Después se realiza la excavación de la parte inferior llamada destroza, comenzando por la zona central y siguiendo, en cortos tramos alternativos, por los hastiales, que una vez excavados se revisten; de esta manera no se compromete la seguridad de la bóveda que descansa siempre sobre la destroza no excavada o sobre los pilares ya construidos. Se termina por la construcción de la solera cuando es necesaria.
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Ilustración 9 - Método Belga Tiene el inconveniente de que necesita vías de evacuación de escombros a diferentes niveles, con el consiguiente transvase de un nivel al inferior.
Ilustración 10 - Variantes para el método Belga
61.3. Método de las dos galerías o método austriaco Este método se caracteriza por el empleo de una galería de avance en el eje y base del túnel, donde se instala una vía de evacuación que se utiliza durante toda la obra.
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Ilustración 11 - Método Austriaco
Cuando la galería ha avanzado cierta longitud se perfora un pozo hacia arriba y se excava en los dos sentidos una segunda galería. Una vez perforada la galería superior se sigue como en el método belga. Tiene la ventaja de que el transvase de los escombros a la galería inferior se hace por los pozos y sin modificaciones desde su situación original. También, que los múltiples frentes de ataque aceleran la construcción del túnel.
61.4. Método de las tres galerías o método alemán Se caracteriza por la conservación de la destroza hasta la finalización del sostenimiento de la bóveda y los hastiales. Se utiliza en secciones superiores a los 50 m2. Se excavan dos galerías en la base y a derecha e izquierda del eje; se ensanchan y se construyen los hastiales. Más atrás se ataca una galería de coronación que a continuación se ensancha hasta construir la bóveda que descansará sobre los hastiales. Por último se excava la destroza, y si es necesario se excava y se reviste la solera.
Ilustración 12 - Método Alemán
El método alemán es costoso por sus tres galerías, pero seguro en mal terreno. Ya, a modo de conclusión, cabría comentar que el método belga es muy utilizado en túneles cortos en los que la evacuación de los escombros no es un problema importante; donde sí constituye un problema importante es en los largos túneles de montaña, por lo que se prefiere utilizar el método austriaco, como en los túneles de ferrocarril de Mont Cenis, Arlberg, Simplón y Lötschberg; sin embargo, el de San Gotardo se construyó con el método 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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belga con las dificultades ya comentadas. En túneles con menores secciones el más utilizado es el inglés y en terrenos de baja calidad el austriaco.
Operaciones básicas en la construcción En cualquier sistema de construcción de un túnel se puede hablar de cuatro operaciones básicas: el arranque, la carga, el transporte y el sostenimiento (o revestimiento). En las secciones pequeñas, de 3 a 15 m2, el espacio disponible es escaso y el trabajo debe obligatoriamente ser repetitivo. Este ciclo se convierte en crítico ya que una vez seleccionado el sistema de construcción es muy difícil modificarlo si surgen imprevistos. En secciones medianas, de 15 a 50 m2, es factible modificar parcialmente el ciclo en caso de una mala elección del sistema. En las secciones grandes, mayores de 50 m2, la dependencia crítica es menor aunque dado el gran tamaño de los equipos que se emplean o por cautela ante los problemas de sostenimiento, se decide la construcción en varias fases, lo cual lleva a la problemática de las secciones medias. 62. El arranque La excavación se puede realizar por tres métodos que son: manual, con explosivos y mecanizado. 62.1. Método manual Se realiza mediante herramientas neumáticas, de potencia ligera o media según las necesidades, que van provistas de picas o paletas según sea la dureza del terreno. Con ellas se rompe el frente o se perfila, como complemento a otros sistemas. En la actualidad sólo se utiliza como único método en secciones de túneles muy pequeñas (3 o 4 m2). 62.2. Método con explosivos En la actualidad el arranque con explosivos es el método que se utiliza más frecuentemente cuando el terreno es roca, ya que se adapta a cualquier tipo de dureza (roca blanda, media o dura). La excavación utilizando la perforación y los explosivos produce inevitablemente una operación cíclica y no continua que consta de los siguientes pasos: - Perforación del frente, siguiendo un patrón y con la profundidad adecuada para el avance previsto en la voladura (plan de voladura o tiro). - Retirada del equipo perforador - Carga del explosivo y retirada del personal - Detonación de las cargas - Ventilación para eliminar humo, polvo y vapores 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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- Desprender la roca suelta - Realización de la entibación provisional si es necesario En secciones grandes, como ya se ha comentado, el avance del túnel se establece al menos en dos fases: en primer lugar la semisección superior, también llamada avance en bóveda o calota, y en segundo la semisección inferior o destroza. Si las dos fases se excavan con explosivos el ciclo se complica aún más, pero normalmente esta segunda fase se excava con maquinaria convencional, si la dureza de la roca lo permite. Este tipo de maquinaria se describirá más adelante en los métodos de excavación mecánica. Para la perforación del frente se utilizan perforadoras neumáticas que operan con aire a presión y que pueden ser de percusión, de rotación o combinación de ambas; las hay manuales y otras que son máquinas pesadas montadas sobre jumbos (grúas móviles de caballete).
Ilustración 13 - Perforador Ingersoll
En el método con explosivos es importante el llamado plan de voladura. En la figura 3.07 el punto negro representa el taladro cargado de explosivo y la numeración indica el orden en el que se hace explosionar a cada uno de ellos, lo que se consigue con detonadores retardados que se activan eléctricamente (microretardos).
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Ilustración 14 - Esquema del plan de voladura
Ilustración 15 - Detalle del plan de voladura
Según el esquema, en el plan de voladura se distinguen las siguientes partes esenciales: - El cuele que está situado en la parte central del esquema de tiro (ver ampliación) y es la parte que primero sale en la voladura, con objeto de facilitar la salida al resto de la pega (volumen total que se pretende derribar con una voladura). En el cuele cabe destacar el taladro central, de mayor diámetro, que no se carga con explosivo y cuyo objeto es dar escape al cuele. - El franqueo sale inmediatamente después del cuele y es el que rompe el mayor volumen de roca. -Las zapateras son los barrenos situados en la parte central y en los extremos de la línea más baja de la sección (puntos 11 y 16). - El recorte, es la última fase de la pega y tiene por objeto, como la propia palabra indica, recortar el terreno circundante. Esta última fase adquiere hoy en día una mayor importancia debido a la utilización del Nuevo Método Austriaco (NMA), que se explica en el apartado 3.4, por lo que hay que cuidar mucho el no dañar la roca durante la voladura, pues dicho método se basa en la propia autoresistencia del terreno. La situación y profundidad de los taladros que se quieran efectuar está claramente acotada en el plan de tiro, de manera que, una vez marcado en el frente al menos un punto de referencia tanto altimétrica como planimetría por el técnico topógrafo, el encargado del tajo marque mediante una plantilla dichos puntos para que sean taladrados y posteriormente 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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cargados. Una vez efectuada la voladura, el técnico responsable de la topografía deberá comprobar la situación real del nuevo frente de excavación resultante de la voladura.
62.3. Métodos mecanizados Distinguiremos los métodos en los que se utiliza la maquinaria convencional, las tuneladoras y las rozadoras. a) Con máquinas convencionales
Ilustración 16 - Retroexcavador
En terrenos de roca media o blanda, y en secciones medias y grandes, un método mecanizadoes el convencional con tractores (bulldozer) dotados de ripper, y para terrenos de mayor dureza, palas cargadoras. Existen también versiones de estas máquinas, de gálibo mínimo o brazos cortos, que solucionan los problemas de espacio.
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Ilustración 17 - Bulldozer
b) Con tuneladoras Podemos definir la tuneladoras como máquinas que realizan la excavación a plena sección mediante la acción directa y continuada de útiles o herramientas de corte. Este tipo de máquinas llevan integrado desde el primer momento el revestimiento al proceso constructivo, mediante la colocación sistemática del mismo detrás de la máquina. Se dividen en dos tipos:
b.l) Máquinas topo (TBM, Tunnel Boring Machine) Se utilizan para excavaciones en roca de dureza baja, media o alta. Podemos decir que excavan el frente de roca a plena sección mediante la acción combinada de la rotación y el empuje continuados de una cabeza provista de herramientas de corte convenientemente distribuidas en su superficie frontal. El dispositivo de empuje acciona contra el frente y reacciona contra unos codales extensibles o grippers.
Ilustración 18 - Esquema de un topo
Los útiles de corte van montados en la cabeza que gira y empuja contra la roca y que desmenuza el material en fragmentos. Estos son cargados en el frente mediante unos
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cangilones y depositados en la parte trasera de la cabeza sobre una cinta transportadora que lo transfiere a otro sistema de transporte que lo extrae al exterior.
Ilustración 19 - Tipo de cortadores
La tecnología actual permite fabricar topos desde 2,5 m de diámetro hasta 12 m, también se fabrican topos dúplex formados por uno piloto de 3 a 4 m de diámetro combinado con una cabeza ensanchadora de hasta 12 m. Son muy útiles en galerías de pendiente muy inclinada en las que la excavación se realiza de abajo hacia arriba con el topo piloto, para posteriormente ser ensanchada en la dirección contraria. Un topo puede llevar bulonadoras o empernadoras que trabajan según se avanza, o mecanismos para colocar cerchas metálicas. También se puede preparar para el revestimiento con dovelas prefabricadas de hormigón en el caso de que se esperen grandes deformaciones de la roca.
Ilustración 20 - Tuneladora
El rendimiento del avance con topo suele estar entre 1,5 y 2,5 m/h. Sin embargo una de las desventajas mayores que presenta respecto a otros métodos es la falta de flexibilidad cuando se producen incidencias por accidentes geológicos o por fuertes aportaciones de 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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agua, debido a la longitud importante de toda la estructura que le acompaña (hasta 300 m). Esta longitud es la que limita el radio de las curvas, que no conviene que sean menores de 100 m. En cuanto a pendientes, un topo puede trabajar en condiciones óptimas no sólo con las pendientes usuales para el transporte sobre vía (el más usual, con pendiente media del 3% y hasta del 7% en rampas cortas) sino bastantes superiores, llegando hasta el 15 y el 20%. b.2) Los escudos Se utilizan para la excavación de roca con dureza muy blanda y suelos. Como su propio nombre sugiere, un escudo es una estructura rígida y resistente que, introducida dentro del túnel, proporciona, un área estable y segura en la zona del frente de trabajo, protegiendo a éste contra el colapso en la bóveda y los hastiales e incluso contra el colapso del propio frente de excavación.
Ilustración 21 - Escudo con rozadora y con excavadora
Este concepto se ha ido transformando a lo largo de los años en un nuevo concepto y diseño de escudo-máquina que realiza también la excavación mecánica del terreno. Al ser el terreno en el que se mueven inestable, el sostenimiento se va colocando en el propio frente y son, sin excepción, prefabricados y formados generalmente por dovelas de hormigón. Los escudos consiguen el empuje longitudinal mediante reacciones contra el último anillo del revestimiento, por medio de gatos hidráulicos situados alrededor de la periferia de la parte trasera. Cada gato hidráulico puede funcionar independientemente o en grupo, lo que permite hacer correcciones a la alineación de avance si es necesario. Están construidos de modo que sean capaces de hacer avanzar el escudo una distancia igual al ancho de los anillos del revestimiento. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Una vez completada esta parte del ciclo se coloca el revestimiento en la zona que ha quedado libre detrás de la cola del escudo. A los escudos se les puede acoplar distintos sistemas o útiles de excavación según el tipo de terreno (brazo excavador con cuchara, con martillo, cabeza giratoria circular, rozadoras, cuchillas), e incluso permiten la excavación manual en secciones de pequeño diámetro. Las limitaciones de pendiente vienen impuestas por el sistema de transpone del escombro elegido, siendo válido lo dicho anteriormente para los topos. En cuanto a las curvas, los escudos con longitudes similares a las de la estructura que les acompaña, son más problemáticos que los topos, pues los radios muy cortos obligan a un diseño sofisticado de dovelas. Como criterio general puede decirse que un escudo de determinado radio puede admitir radios del trazado iguales o menores a 80 veces el suyo propio. Y por último cabe señalar el equipo de desescombrado. Los escombros son arrastrados por una cinta transportadora a la parte trasera del escudo, donde son cargados en el sistema de evacuación que los extrae al exterior y que suele ser un tren de vagones sobre carriles, ya que al ser el revestimiento de dovelas es fácil fijar a ellas una vía pesada para el uso de vagones de gran capacidad.
Ilustración 22 - Esquema de un escudo con rozadora
c) Con rozadoras Una rozadora es una máquina excavadora provista de un brazo articulado en cuyo extremo va montado un cabezal rotatorio que dispone de herramientas de corte de metal duro llamadas picas. Estas máquinas, denominadas de ataque puntual, producen la desagregación de la roca con las picas que van situadas en la cabeza rotativa, que se mantiene presionada contra el frente con toda la potencia del motor de corte, actuando como fuerza de reacción el propio peso de la máquina. Existen dos sistemas distintos de corte, el llamado de ataque frontal (Ripping) y el de ataque lateral (Milling). En el primero el cabezal de corte gira perpendicularmente al brazo soporte,
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por lo que la fuerza del corte se aplica principalmente de un modo frontal permitiendo atacar rocas de dureza alta. En el ataque lateral el cabezal es cilíndrico o tronco-cónico y gira en línea con el eje del brazo soporte, por lo que la fuerza de corte se aplica lateralmente, no aprovechándose todo el peso de la máquina como fuerza de reacción; sin embargo, para la minería tiene la ventaja de poder extraer el mineral en vetas estrechas sin afectar a la roca encajante, ya que el cabezal de corte tiene dimensiones más reducidas. No hay que olvidar que el desarrollo de estas máquinas proviene de la minería. Las rozadoras disponen de distintos sistemas de recogida de escombros que, complementados con la utilización de pequeñas cargadoras, los traslada a la parte trasera de la máquina para ser cargados y extraídos al exterior, normalmente por maquinaria sobre neumáticos (palas cargadoras y camiones).
Ilustración 23 - Rozadora (Milling), carga de escombros de carrusel con paleta y Rozadora (Ripping) con brazo rozador y recolector
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La carga En secciones pequeñas, las palas de volteo de accionamiento neumático, sobre vía o sobre rueda, fueron los equipos aplicados inicialmente a los túneles de pequeña sección y, por supuesto, siguen empleándose. Hay versiones eléctricas que siguen el mismo principio, combinadas con grupos hidráulicos para el volteo de cuchara. La carga se hace por descarga del cucharón sobre el vehículo, en general vagones metálicos sobre vía.
Ilustración 24 - Esquema pala-cinta Las palas de volteo se fabrican en gamas desde los 150 litros de capacidad de cuchara, adecuadas para secciones pequeñas, hasta los 700 litros, para secciones medias. Otro equipo de carga lo forman los cargadores de racletas, que penetran en la parte inferior del montón de escombro y lo van recogiendo por medio de dos o más paletas conduciéndolo hacia una cinta transportadora que lo eleva a la altura conveniente para el llenado del vehículo.
Ilustración 25 - Racleta o Trailla
63. El transporte 63.1. Palas rápidas Desde hace alrededor de 25 años vienen utilizándose con éxito palas cargadoras de estricto gálibo y alta velocidad de desplazamiento que efectúan la carga y el transporte conjuntamente, con capacidades de cuchara de 6 hasta 11 m3 y velocidades de hasta 50 km/h.
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Ilustración 26 - Pala cargadora
En lo que a rentabilidad se refiere, las palas rápidas pueden ser la solución ideal para túneles de hasta 600 o 700 m de longitud. Si la sección es grande y pueden cruzarse dos palas en pleno recorrido, son rentables para longitudes de 1.200 a 1500 m. 63.2. Transporte sobre vía Es una alternativa que se puede considerar en secciones pequeñas y medias. La tracción puede ser de gasóleo o eléctrica, en función de los requerimientos de ventilación. Las pendientes no deben rebasar el 3% ascendente pero están permitidas las rampas de hasta el 7% si son cortas. Las operaciones de carga y transporte tienen una gran influencia en el ciclo total de la excavación del túnel (en el caso de adoptar la excavación con explosivos estas operaciones representan como mínimo el 50% del ciclo). Es por ello que adquiere gran importancia una buena conservación de la vía y una adecuada elección del sistema de cambio de vagones (vacíos-cargados) en el frente. 63.3. Transporte sobre caminos Se utilizan vehículos pesados tipo dumper que unen a la rapidez de descarga por basculado una gran maniobrabilidad. Existe una gran gama que se adaptan a las limitaciones de sección y a las características de la cargadora adoptada.
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Ilustración 27 - Dumper
64. Revestimiento 57.1 Bulones El bulonado o empernado hoy en día está universalmente aceptado como método de sostenimiento provisional o definitivo. Los bulones utilizados normalmente son barras de acero de 25 a 32 mm. de diámetro y de 3 a 4 m. de longitud y tienen como misión unir los estratos alrededor de la sección excavada para formar una bóveda natural. Los bulones quedan anclados por adherencia del mortero o resina que se introduce en el fondo y a lo largo del taladro. El extremo que queda en el exterior del taladro dispone de rosca para tuerca y arandela plana que se ajusta contra la superficie de la roca. También existen en el mercado variantes para el bulonado provisional, como por ejemplo los bulones de agua, tubos metálicos cuyas paredes se deforman contra las del taladro al inyectar agua a presión. Este sistema permite una actuación muy rápida en terrenos inestables, o bien en un bulonado previo si hay agua que dificulta el fraguado de morteros o resinas. También como bulonado provisional en frentes inestables, existen los bulones de fibra, que en general se fabrican con materiales plásticos fibrosos que logran un simple armado o cosido compatible con la posterior excavación del macizo. 64.1.1.1. Cerchas Son viguetas de acero con sección en H y curvadas a la sección transversal del proyecto del túnel, de manera que normalmente con tres cerchas, dos en los hastiales (pies de marco) y una en la bóveda (corona), se puede cubrir la sección completa. Si hay roca poco compacta o suelta entre dos secciones con cerchas se pueden añadir tablones (si es temporal) o planchas de acero entre éstas.
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Hormigón proyectado El hormigón proyectado se ha convertido en una técnica que cada vez se utiliza más para el sostenimiento del terreno, solo o en combinación con bulones, cerchas o con refuerzo de malla de acero. Antes que el hormigón proyectado, se empezó a emplear el mortero (arena + cemento + agua) proyectado, para crear un anillo protector de la roca en las formaciones susceptibles de meteorización rápida. Fue a finales de los 50 cuando se empezó a utilizar hormigón proyectado, es decir, mezcla con áridos de hasta 16 o 18 mm., con la consiguiente problemática de los aditivos para la aceleración del fraguado. El árido, el cemento y el agua se mezclan por distintos procedimientos. Esta mezcla llega por una gruesa manguera hasta la pistola que, manejada por el operador, dispara fuertemente contra la roca limpia. La mezcla se introduce en las grietas y fisuras y forma sobre la superficie de la roca una capa fuertemente adherida. Con el hormigón proyectado se pueden obtener con rapidez espesores de 10 a 15 cm., resolviendo no sólo los problemas de meteorización sino evitando los desprendimientos en zonas muy fracturadas. Preanillos de hormigón a) Preanillos sobre chapa desplegada (método Bernold): Se conoce también como método Bernold, puesto que fue ésta la marca suiza que desarrolló las chapas desplegadas o acuchilladas. La idea es hormigonar sobre un encofrado formado por cerchas metálicas y placas acuchilladas que quedan incorporadas al hormigón y que cumplen una triple función, de protección contra la caída de piedras sueltas, como encofrado y como armadura del hormigón de relleno. b) Preserrado de la roca: Con el preserrado se construye un preanillo, como sostenimiento provisional, encofrado por el propio terreno y hormigonado por proyecciones. Consiste en cortar, con sierras mecánicas de cadena, similares a las empleadas en trabajos forestales, un anillo de un espesor entre 15 y 20 cm. y una anchura alrededor de los 50 cm. Si en vez del anillo completo se actúa con dovelas sucesivas, en terrenos inestables el tiempo en que el hueco está abierto es mínimo.
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Ilustración 28 - Preserrado en rocas blandas
Dovelas Son anillos circulares segmentados, normalmente de hormigón más o menos armado. Como revestimiento permanente tienen la ventaja de que inmediatamente después de que se han colocado proporcionan una fuerte estructura de soporte, siempre que la inyección de hormigón en el trasdós (entre el terreno y el anillo) se realice lo antes posible. Se fabrican distintos tipos de dovelas: a) Dovelas ordinarias inyectadas Son de hormigón medianamente armado que usan llaves sencillas para su unión. El trasdós debe inyectarse inmediatamente a su colocación. b) Dovelas expandidas Son dovelas de hormigón en masa o ligeramente armadas. Un erector las coloca sobre el anillo metálico de soporte, y con una dovela en forma de cuña se provoca la expansión o aumento del diámetro hasta el contacto total con el terreno. No precisa, por lo tanto, inyección en el trasdós. c) Dovelas atornilladas Son de hormigón fuertemente armado o de acero fundido; se atornillan entre sí y al anillo anteriormente colocado. La geometría que se logra es perfecta y la inyección en el trasdós se realiza en condiciones óptimas.
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65. Iluminación Se proporcionará iluminación eléctrica, en cantidad y calidad suficiente, para permitir el paso seguro en todas las zonas. Los accesorios deberán ser no metálicos, estancos al polvo y al agua. Las lámparas fijas utilizadas en el túnel, debería estar provistas de un globo resistente de vidrio o de otro material transparente y protegidas con un resguardo. Los aparatos de alumbrado fijo, deberían estar aislados convenientemente en su estructura externa, de tal forma que permita cambiar la ampolleta o el tubo sin peligro de choque eléctrico Si se alimenta la instalación mediante un sistema de línea de contacto, el alumbrado debería limitarse a las secciones del túnel por donde pase dicha línea de contacto y a sus inmediaciones La tensión de las lámparas portátiles o deberían exceder de la tensión extrabaja de seguridad Además del alumbrado principal, se debería disponer de un alumbrado auxiliar, que, en caso de urgencia, funcione el tiempo suficiente para que los trabajadores abandonen el lugar sin riesgo alguno. Se deberá tener lámparas y otras luces de emergencia, fácilmente disponibles, en el sitios en que una falla de corriente pueda ser peligrosa. Los equipos y maquinarias en general deberían estar suficientemente iluminados, para que pueda distinguirse fácilmente los órganos móviles. Los proyectores deberían:
Instalarse únicamente en lugares cuya altura libre sea como minimo de 3 metros Estar provistos de vidrios deslumbrados
Todos los cables de electricidad, deberían tener aislamiento reforzado y estar colocados con aisladores de tipo aprobado. No se enredaran o amarraran en alcayatas, tubos o cualquier otro gancho provisional y se sostendrán en alto para evitar tropiezos Los interruptores deberán estar resguardados y cumplir con las características y condiciones que señalan las normas para este tipo de elementos. Todo el equipo eléctrico, incluyendo las herramientas de mano, deberá tener una conexión a tierra permanente y segura. 66. Comunicaciones Se debe instalar un teléfono u otro sistema de comunicaciones, que garantice la comunicación permanente entre el frente de trabajo y/o la galería de avance y la boca del túnel, con extensiones junto a los aparatos ventiladores y a otros sitios donde se esté trabajando
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67. Ventilación La atmosfera respirable en el interior del túnel debe ser similar a la de la calle, pero distintos motivos se asocian al aire que entra al túnel con otros gases, que lo pueden hacer irrespirable; esta circunstancia adversa se combate mediante una correcta ventilación, que los diluye y a su vez los ayuda a controlar el polvo, regula la temperatura y la humedad ambiente. En todas las obras subterráneas de construcción de túneles, la atmosfera debería purificarse suministrando aire respirable en toda la extensión del túnel, por medio de una corriente de aire que permita mantener las buenas condiciones ambientales de trabajo; en particular se debe lograr:
Evitar una elevación excesiva de la temperatura Mantener la concentración de polvo, gases y humos nocivos dentro de límites admisibles Impedir que el contenido en oxigeno de la atmosfera descienda por debajo del 19.5%
Debería ser posible en todas las obras subterráneas, invertir la dirección de la corriente de aire Cuando la ventilación natural sea insuficiente, se debería preveer un sistema de ventilación artificial que proporcione un mínimo de 3 metros cúbicos de aire por minuto, por trabajador. El aire suministrado debería estar exento de toda contaminación. Se debería hacer pruebas frecuentes para buscar gases peligrosos y nocivos. No se deberían sobrepasar los siguientes límites:
Monóxido de carbono 0.01% Bióxido de carbono 1% Metano 0.25% Sulfuro de hidrogeno 0.001%
Si las pruebas indican que los gases arriba citados exceden los límites de tolerancia, se debe suministrar aire adicional para reducirlos dentro de los limites Los conductos de suministro de aire, debería ser estancos. Cuando se proceda a la voladura de barreno:
Se debería prever un sistema de ventilación artificial, que asegure la suficiente cantidad de aire en el frente de ataque Después de cada voladura, se debería evacuar el polvo del frente de ataque en la mayor cantidad posible, mediante ventilación por aspiración En caso necesario, se debería instalar un sistema de ventilación adicional para eliminar los humos
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68. Planes para acciones de emergencia En todos los lugares, independientemente del tamaño, debe existir una organización establecida para llevar a efeto los planes de emergencia Todo el personal debe organizarse para actuaar en cualquier emergencia y debe enseñarse a cada persona cual es su función dentro del plan. Deben colocarse instrucciones, planos, etc., en lugares visibles y de fácil acceso, para que los trabajadores los conozcan y sepan actuar en todo momento. Todos los trabajadores deberían saber a quien notificar ante cualquier circunstancia anormal, que presumiblemente pueda ocasionar una emergencia. Al hacer la planificación para acciones de emergencias debe darse prioridad a la minimización del riesgo a las personas y solo después debe reducirse el posible daño. Es importante conocer el numero de personas que trabajan en cada sección del túnel Deben marcarse claramente las rutas seguras y bien planificadas de acceso y escape; deberá ponerse un diagrama actualizado diariamente de los trabajos subterráneos, bien visibles en todas las entradas. Cuando se requiera la presencia de una brigada de incendios o un equipo de ambulancias para que entre en el túnel, estos deberán familizarse con el lugar de antemano y deben ser acompañados siempre por una persona responsable que trabaje en el lugar Debe considerarse la elaboración de planes, ya sea para la eliminación del riesgo o para la reducción de la severidad de su efecto, respecto de posibles emergencias por riesgos naturales, por accidentes y por fallas de la instalación, electricidad y paralizaciones. Los principales riesgos a determinar incluyen:
Falla de los soportes temporales de las paredes y techo del túnel y/o derrumbamiento de tierra en la pared de excavación, que pueda estar acompañada de una inundación de agua Inundación del túnel Explosión de gas Insuficiencia de oxigeno Incendios de materiales almacenados, instalaciones eléctricas, vigas de madera, combustibles, etc. Fallas de la instalación y electricidad Paralizaciones, cualquiera que sea la causa
69. Primeros auxilios Cada proyecto de túnel debería contar con a la instalación de una unidad de primeros auxilios y personal capacitado para su atención. Los botiquines, camillas y demás equipamientos necesario para trasladar heridos deben mantenerse limpios y estar instalados en lugar accesibles listos para su uso.
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Debería existir, siempre disponible, una ambulancia o un vehículo de similares características para el traslado de accidentados a un centro asistencial, y un sistema de comunicaciones expedito con el centro asistencial previamente determinado. Todos los supervisores y trabajadores en general, deberían conocer el procedimiento a seguir en caso de accidente. 70. Mantenimiento y conservación de túneles El mantenimiento corresponde a todas aquellas operaciones menores que se efectúan a los equipos e instalaciones de un túnel, con el objetivo de conservarlos en óptimas condiciones de operación La conservación por su parte corresponde a las operaciones necesarias de realizar a la infraestructura misma del túnel, como reparaciones de pavimentos, paredes, techo, etc., con el fin de proporcionar condiciones de transito expeditas y seguras, tanto en circunstancias normales como en situaciones de emergencia. Principales equipos a mantener en un túnel En los túneles modernos los equipos más comunes de encontrar, son los siguientes En el exterior del túnel:
Ventilaciones de inyección Ventiladores de aspiración Subestación eléctrica y grupo electrógeno de emergencia Tablero eléctrico de distribución y comandos Equipo de registro y control de CO Central telefónica Panel de control de transito Equipos de aire comprimido Iluminación de accesos Semáforos Sistemas de alarmas y extinción de incendios
En el interior del túnel:
Nichos para la detección de CO y toma de muestra Casetas con elementos contra incendios alarmas contra incendio Cámaras de televisión Sistema de iluminación Demarcación de pista en base a tachas, pintura reflectante y/o delineadores Altavoces Ductor de aire: o Red de cañerías de agua o Canaletas con cables eléctricos, de control, de comunicaciones, de video y de CO
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o Toberas de regulación de aire o Sensores de temperatura de aire fresco y aire viciado o Sistemas indicadores de velocidad de vehículos Las faenas de conservación consistirán principalmente en:
Reparaciones de pavimentos, paredes y techo Aseo periódico de pasillos, bermas y canaletas para evitar la acumulación de polvos Lavado de las superficies de los túneles tales como; paredes, techo y piso revestidos con hormigón, azulejos o estucos, mediante sistemas de chorro de vapor de agua con detergentes o métodos similares. Pintado anual de elementos metálicos, luminarias, casetas de incendio, teléfonos, letreros, etc.
71. Elección entre túnel y puente Para pasos de agua, un túnel es normalmente más caro que construir un puente. La navegación en el paso puede limitar la construcción de puentes altos cuyos pilares podrían cortar canales de navegación necesitando un túnel. Normalmente los puentes requieren una gran superficie ocupada, mucho mayor que la utilizada por los túneles. En ciudades donde el precio del suelo es elevado como Manhattan o Hong Kong este es el principal factor a favor. Boston ha procedido a reemplazar su red de carreteras en superficie por un sistema de túneles para incrementar la capacidad de tráfico, ocultarlo, aumentar el terreno útil y mejorar la movilidad y la estética de la ciudad con respecto a su frente marítimo. Además, el mantenimiento de un puente tan grande sería más costoso que el de un túnel. Otras razones pueden ser las dificultades técnicas que pueden aparecer como mareas, meteorología extrema o navegación durante la construcción, razones estéticas (preservar el paisaje existente, el escenario) o miedo a posibles problemas de accidentes o fuego. 72. Descripción de Túnel local: Túnel del Cristo Redentor
72.1. Introducción El Paso internacional Los Libertadores (también llamado Túnel del Cristo Redentor) es un paso fronterizo automotriz en la Cordillera de los Andes entre Argentina y Chile. Es la principal ruta entre las ciudades de Los Andes (Chile) y Mendoza (Argentina) que además permite el paso de vehículos pesados entre ambos países. El túnel se halla a una altitud de 3209 msnm y mide unos 3 kilómetros de largo, de los cuales la mitad del tramo corresponde a territorio chileno y la otra al argentino. En el lado argentino, la ruta de acceso posee una leve inclinación hasta que finalmente entra a un túnel que se sitúa en los 3500 msnm. El lado chileno, presenta una gran cantidad de curvas para poder salvar la pronunciada pendiente. El túnel se encuentra excavado bajo el cerro Caracoles de 4238 msnm y el cerro Santa Elena de 4131 msnm.
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72.2. Historia Inaugurado en 1980, el Túnel del Cristo Redentor de 3,08 km de largo y a una altura de 3175 msnm, sirve como una importante ruta terrestre entre Chile y Argentina, aunque suele ser cerrado durante el invierno a causa de la nieve o por peligro de derrumbes. Su nombre proviene de la estatua de 4 t del Cristo Redentor de los Andes que se ubica justo sobre la línea fronteriza, a casi 4000 msnm. Desde la década de 1990, el paso venía presentando congestión, lo que producía, según estimaciones, un millón quinientos mil dólares estadounidenses en pérdidas en concepto de turismo y transporte. Por lo anterior, en febrero de 2016, la concesionaria Nuevo Complejo Fronterizo Los Libertadores S.A., del grupo español ACS, comenzó las obras para levantar un nuevo complejo fronterizo, con una inversión cercana a los noventa millones de dólares estadounidenses. Las nuevas instalaciones se ubicarán a trescientos metros del actual recinto, en el sector Llano La Calavera, en un terreno de más de tres hectáreas, donde se construirán veinticinco mil metros cuadrados de infraestructura para control de vehículos, subcomisaría de Carabineros, estacionamientos, baños, sistema de extracción de basura y alojamientos para funcionarios. Se estima que las faenas finalicen en mayo de 2019. La concesión durará doce años.
72.3. Características 72.3.1. Generales Ubicación: 32° 49' 22" Latitud Sur // 70° 04´ 59´´ Longitud Oeste Altitud: 3209 msnm Longitud: 3 kilómetros de recorrido Relieve: Alta montaña Clima: Frio seco. Temperatura extrema en verano: 22º a 24º Temperatura extrema en invierno: -20 a -25
72.3.2.
Acceso
Se accede a través de 181 Km. sobre la Ruta Nacional Nº 7, desde el empalme de la Ruta Nacional Nº 40. El camino asfaltado tiene un ancho de 6,70 Mts. en la mayor parte de su recorrido y en su parte más alta se encuentra hormigonado. Posee señalización plana y vertical en todo el recorrido, aunque este último se encuentra deteriorado por la acción de las máquinas viales en el despeje de la nieve.
72.3.3.
Seguridad
Posee señalización vertical y horizontal reflectante de manera correspondiente No posee sistema de ventilación para la remoción de gases contaminantes Los carriles se encuentran en buen estado La iluminación se encuentra correctamente distribuida durante su recorrido y con la cantidad correcta para una buena visibilidad Tiene un plan de emergencias y primeros auxilios en caso de cualquier accidente dentro la infraestructura mencionada.
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Servicio de barrido de nieve en sus accesos de manera correcta.
72.3.4.
Transitabilidad
Debido a su ubicación a gran altitud, el tránsito por el túnel se ve suspendido durante el invierno debido a las copiosas nevadas y las avalanchas que afectan la zona de la cordillera.
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TIPOS DE PUENTES VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: Bucca, Gabriel – Jofré, Lautaro – Scilipoti, Valeria
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Puentes 73. Definición Un puente es una estructura construida para extenderse sobre obstáculos físicos como ríos, valles o caminos sin cortar o interrumpir el tránsito debajo, con el fin de ofrecer vía de paso sobre el obstáculo. Hay diferentes diseños, cada uno de los cuales sirven a un propósito particular y se aplican a distintas situaciones. El diseño de los puentes varía dependiendo de la función que va a cumplir, la naturaleza del terreno donde se lo va a construir y anclar, el material usado para construirlo y los fondos disponibles. 74. ¿Por qué se construye un puente? La construcción de un puente se lleva a cabo cuando se tiene la necesidad de unir caminos de viajeros, animales y mercancías, o unir viaductos y las condiciones del terreno natural o la existencia de algún obstáculo imposibilitan la realización de la vía convencional, además la construcción del mismo es una inversión a futuro en infraestructura, es una obra importante donde el costo es considerable y debe corresponder con la vida útil del mismo. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y de la naturaleza del terreno sobre el que se construye. 75. Breve historia y evolución en la construcción La necesidad humana de cruzar pequeños arroyos y ríos fue el comienzo de la historia de los puentes. Hasta el día de hoy, la técnica ha pasado desde una simple losa hasta grandes puentes colgantes que miden varios kilómetros y que cruzan bahías. Los puentes se han convertido a lo largo de la historia no solo en un elemento muy básico para una sociedad, sino en símbolo de su capacidad tecnológica. 75.1. De la prehistoria a los grandes constructores romanos Los puentes tienen su origen en la misma prehistoria. Posiblemente el primer puente de la historia fue un árbol que usó un hombre prehistórico para conectar las dos orillas de un río. También utilizaron losas de piedra para arroyos pequeños cuando no había árboles cerca. Los siguientes puentes fueron arcos hechos con troncos o tablones y ocasionalmente con piedras, empleando un soporte simple y colocando vigas transversales. La mayoría de estos primeros puentes eran muy pobremente construidos y raramente soportaban cargas pesadas. Fue esta insuficiencia la que llevó al desarrollo de mejores puentes.
75.1.1. Puente de arcos El arco fue usado por primera vez por el Imperio romano para puentes y acueductos, algunos de los cuales todavía se mantienen en pie. Los puentes basados en arcos podían soportar condiciones que antes habrían destruido a cualquier puente. Un ejemplo de esto es el Puente de Alcántara, construido sobre el Río Tajo, cerca de Portugal. La mayoría de los puentes anteriores habrían sido barridos por la fuerte corriente. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Los romanos también usaban cemento, que reducía la variación de la fuerza que tenía la piedra natural. Un tipo de cemento, llamado puzolana, consistía en agua, limo, arena y roca volcánica. Los puentes de ladrillo y mortero fueron retomados después de la era romana, ya que la tecnología del cemento se perdió y más tarde fue redescubierta.
75.1.2. Puente de cuerdas Los puentes de cuerdas, un tipo sencillo de puentes suspendidos, fueron usados por la civilización Inca en los Andes de Sudamérica, justo antes de la colonización europea en el siglo XVI.
75.1.3. El puente en la Edad Media Después de esto, la construcción de puentes no sufrió cambios sustanciales durante mucho tiempo. La piedra y la madera se utilizaban prácticamente de la misma manera durante la época napoleónica que durante el reinado de Julio César, incluso mucho tiempo antes. La construcción de los puentes fue evolucionando conforme la necesidad que de ellos se sentía. Cuando Roma empezó a conquistar la mayor parte del mundo conocido, iban levantando puentes de madera más o menos permanentes; cuando construyeron calzadas pavimentadas, alzaron puentes de piedra labrada. A la caída del Imperio romano, el arte sufrió un gran retroceso durante más de seis siglos. El hombre medieval veía en los ríos una defensa natural contra las invasiones, por lo que no consideraba necesario la construcción de los medios para salvarlos. El puente era un punto débil en el sistema defensivo feudal. Por lo tanto muchos de los que estaban construidos fueron desmantelados, y los pocos que quedaron estaban protegidos con fortificaciones.
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75.2. La Edad Moderna en los puentes Durante el siglo XVIII hubo muchas innovaciones en el diseño de puentes con vigas por parte de Hans Ulrich, Johannes Grubenmann y otros. El primer libro de ingeniería para la construcción de puentes fue escrito por Hubert Gautier en 1716. 75.3. La revolución del acero y el hormigón Con la Revolución industrial en el siglo XIX, los sistemas de celosía de hierro forjado fueron desarrollados para puentes más grandes, pero el hierro no tenía la fuerza elástica necesaria para soportar grandes cargas. Con la llegada del acero, que tiene un alto límite elástico, fueron construidos puentes mucho más largos, en muchos casos utilizando las ideas de Gustave Eiffel. 76. Partes de un puente En su aspecto técnico, la ingeniería de un puente tradicional diferencia, además de los cimientos, dos partes esenciales: la superestructura y la infraestructura, y en ellas, pueden desglosarse los siguientes componentes básicos:
Tramo: Parte del puente que sostienen bastiones o pilastras. Bastión: En la subestructura, apoyo para un tramo. Ménsula: Recurso arquitectónico tradicional para descargar el sobrepeso de bastiones y pilas. Relleno o ripio: Retenido por los estribos, sustituye los materiales (tierra, rocas, arena) removidos, y refuerza la resistencia de bastiones, pilastras. Asiento: Parte del bastión en el que descansa un tramo, y en el caso de las pilas los extremos de dos tramos diferentes. Losa de acceso: Superficie de rodamiento que se apoya en la ménsula. Luz (entre bastiones): Distancia media entre las paredes internas de pilas o bastiones consecutivos. Contraventeo: Sistema para dar rigidez a la estructura. Tablero: Base superior de rodaje que sirve además para repartir la carga a vigas y largueros, en casos especiales, el tablero puede estar estructurado para sostener una vía férrea, un canal de navegación, un canal de riego, en estos dos últimos caso se les llama "puente canal"; o una tubería, en cuyo caso se llama puente tubo. Viga trasversal: Armadura de conexión entre las vigas principales (un ejemplo de conjunto son las vigas de celosía). Apoyos: Placas y ensamblajes diseñados para recibir, repartir y transmitir reacciones de la estructura (ejemplos de este tipo de apoyo son los rodines y balancines). Arriostrados laterales o vientos: Unen las armaduras y les dan rigidez. Otras secciones: Goznes, juntas de expansión, marcos rígidos, placas de unión, vigas de diversas categorías y superficie de rodamiento.
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En cuanto a la estructura arquitectónica, en un puente se pueden distinguir:
Andén. Arcada (arcos). Encachado Cabeza de puente. Estribos y manguardias. Ojo. Pila, pilar, pilote, zampa. Pretil, acitara, antepecho, barandilla. Tajamar Zapata.
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77. Clasificación de los puentes Los puentes se pueden clasificar de diferentes maneras. Las categorías más comunes incluyen el tipo de elementos estructurales utilizados, lo que transportan; sean fijos o no; y los materiales utilizados. 77.1. Clasificación estructural Los puentes se pueden clasificar por la forma en que se distribuyen los esfuerzos de tracción, compresión, flexión, torsión y corte a través de la estructura. La mayoría de los puentes emplearan todas las fuerzas principales en un cierto grado, pero solo unas pocas serán las predominantes. Esta división de fuerzas puede ser bastante clara en algunos casos. En un tramo suspendido o atirantado, los elementos en tracción son distintos en forma y ubicación. En otros casos, las fuerzas pueden estar distribuidas en una serie de elementos, como en una celosía. 77.1.1. Puentes vigas Son las estructuras más simples para construir puentes soportados en cada extremo por estribos o pilares. No se transfieren momentos a través de los soportes, por lo que a esta estructura se la conoce como “viga simplemente apoyada” en análisis estructural. Un puente viga, en general, es un puente que usa vigas como medio para sostener un tablero. Consta de tres partes: la base (pilares y estribos), la superestructura (viga, armadura o arco) y el tablero. Un puente viga es, probablemente, el puente más utilizado y construido en el mundo. El puente viga más simple podría ser un tronco, una tabla o una losa de piedra tendida sobre un río. Los puentes modernos se construyen de hormigón armado, acero o una combinación de ambos. Los elementos de hormigón pueden ser armados, pretensados o postensados. Las formas más comunes de vigas usadas actualmente son las vigas placa y las vigas cajón. En un puente viga, las vigas por sí mismas son el soporte primario de la cubierta, y son las responsables de transferir la carga a las fundaciones. El tipo, la forma y el peso afectan la cantidad de carga que puede soportar cada viga. Debido a las propiedades de inercia, la altura de una viga es el factor que más afectará significativamente su capacidad de carga. Mayores vanos, más tráfico o mayor separación de las vigas llevarán directamente a una viga más alta. En puentes en celosía o tipo arco, las vigas continúan siendo el soporte principal de la cubierta, pero las cargas son transferidas a través de la celosía o arco hacia la fundación. Estos diseños le permiten a los puentes cubrir mayores vanos sin ser necesario que aumente la altura de las vigas más allá de lo que es práctico. Sin embargo, con la inclusión de una celosía o arco el puente ya no es un puente viga propiamente dicho. Los puentes de viga a menudo solo se usan para distancias relativamente cortas porque, a diferencia de los puentes de armadura, no tienen soportes incorporados. Los únicos soportes son proporcionados por pilares. Mientras más separados están los soportes, más se debilita la estructura del puente. Como consecuencia, los puentes vigas raramente se usan para luces de más de 80 m. Esto no significa que los puentes vigas no sirvan para cruzar grandes distancias, solo que se deben unir una serie de puentes vigas creando lo que se conoce como viga continua. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Diseño. Las formas de construir un puente viga pueden ir desde varias vigas una al lado de la otra con un tablero encima o una viga principal a cada lado con el tablero entre las mismas. Las vigas principales pueden ser perfiles tipo I, celosías o vigas cajón. Las celosías pueden estar arriostradas en la parte superior para formar un puente de paso o no tener estos arriostramientos para formar un puente de medio paso o tipo pony. Todos los puentes están formados por dos partes principales: la subestructura y la superestructura. La superestructura es todo desde las juntas hacia arriba; es lo que soporta las cargas y es la parte más visible del puente. La subestructura son las fundaciones, que transfieren las cargas desde la superestructura al suelo. Ambas partes deben trabajar juntas para crear un puente resistente y duradero. La superestructura consiste de varias partes:
El tablero es la calzada o superficie peatonal. En carreteras, generalmente, es una losa de hormigón armado, pero también puede ser una rejilla de acero un una tabla de madera. El tablero incluye carriles, aceras, parapetos o barandas y elementos diversos como drenaje e iluminación. La estructura de soporte consiste en el sistema de acero o concreto que soporta el tablero. Esto incluye las vigas mismas, los diafragmas o las riostras laterales, y (si existe) la celosía o arco. En un puente viga esto incluiría solo las vigas y el sistema de arriostramiento. Las vigas son el principal soporte de cargas, mientras que el sistema de arriostramiento permite que las vigas actúen juntas como una unidad. El trabajo de las juntas es permitir que la superestructura se mueva de forma independiente de la subestructura. Todos los materiales se expanden y contraen naturalmente con la temperatura; si un puente fuera completamente rígido, esto provocaría fallas o daños debido a esfuerzos innecesarios en la estructura. Al fijar la superestructura en un extremo, mientras permitimos que el otro extremo se mueva libremente en la dirección longitudinal, se alivian los esfuerzos térmicos y aumenta la vida útil del puente.
La subestructura está hecha de varias partes también:
Un estribo es la fundación que transfiere las cargas desde la carretera o pasarela a suelo firme. Un pilar es un apoyo intermedio. El cubrejunta es la parte que protege a las juntas. Dependiendo del tipo de estructura de soporte, puede existir o no. Los pilares-pared y los pilares-columna no requieren cubrejuntas, mientras que los pilares de columnas múltiples, de cabeza de martillo o apilados si llevan cubrejuntas. El vástago es el cuerpo principal de la fundación. Transfiere la carga desde la superestructura, a través del cubrejunta, si existe, hasta el pie del pilar. La fundación es la estructura que transfiere las cargas al suelo. Hoy dos tipos principales de sistemas: una platea, que es una losa de hormigón simple que descansa sobre el lecho rocoso o un capuchón de pilotes que utiliza pilas de acero
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para alcanzar el lecho rocoso profundo que puede estar bajo tierra. Otro sistema utiliza cajones o pilares de hormigón armado debajo del vástago. Tipos de vigas
Una viga de acero laminado es una viga que se ha fabricado haciendo rodar un cilindro de acero a través de una serie de matrices para crear la forma deseada. Estos crean formas estandarizadas de vigas I y vigas de ala ancha de hasta 30 m de longitud. Una viga placa es una viga fabricada soldando placas juntas para crear la forma deseada. Las vigas placa pueden tener una altura mayor que las vigas de acero laminado y no están limitadas a formas estandarizadas. La capacidad de personalizar una viga a las condiciones de carga exactas permite que el diseño del puente sea más eficiente. La viga placa se puede utilizar para vanos entre 10 m y más de 100 m. Una viga cajón, es, como su nombre lo sugiere, una caja. Consiste en dos paredes verticales, bordes superiores cortos sobre cada pared y un borde inferior ancho que une ambas paredes. Una viga cajón es particularmente resistente a la torsión y, aunque cara, es utilizada en situaciones donde una viga estándar podría sucumbir a la torsión o derrumbes.
77.1.2. Puentes en ménsula Un puente en ménsula es un puente construido utilizando voladizos o ménsulas, estructuras que se proyectan horizontalmente hacia el espacio, con soporte en solo uno de sus extremos. Para pequeñas pasarelas peatonales, las ménsulas pueden ser vigas simples, sin embargo, los puentes en ménsula grandes, diseñados para manejar el tráfico por carretera o ferroviario utilizan celosías construidas con acero estructural, o vigas cajón construidas con hormigón pretensado. El puente en ménsula de acero fue un gran avance de ingeniería cuando se puso en práctica por primera vez, ya que puede abarcar distancias de más de 460 m y puede construirse más fácilmente en cruces difíciles en virtud de usar poco o nada de cimbrado.
Origen Los ingenieros en el siglo XIX entendieron que un puente que era continuo a través de múltiples soportes distribuiría las cargas entre ellos. Esto resultaría en menores tensiones en la viga o 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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armadura, lo que significaría que se podían construir mayores vanos. Varios ingenieros del siglo XIX patentaron vigas continuas con articulaciones a mitad del vano. El uso de articulaciones en el sistema multi-vano presentaba las ventajas de un sistema estáticamente determinado y de un puente que podía manejar el asentamiento diferencial de las fundaciones. Los ingenieros podían calcular más fácilmente las fuerzas y tensiones con una articulación en la viga. Heinrich Gerber fue uno de estos ingenieros en obtener la patente para una viga articulada (1866) y es reconocido como el primero en construir una. Funcionamiento. Un vano en ménsula simple está formado por dos brazos en ménsula extendidos desde lados opuestos del obstáculo a salvar, encontrándose en el centro. En una variante común, el vano suspendido, las ménsulas no se encuentran en el centro; en su lugar soportan un puente con armadura central el cual descansa en los extremos de las ménsulas. El vano suspendido puede ser construido en una fábrica e izado hacia el lugar donde se emplazará o puede ser construido in-situ con soportes móviles especiales. Una manera muy común de construir ménsulas de celosías de acero y hormigón pretensado es contrarrestar cada ménsula con otra que se proyecta en la dirección contraria, conformando una ménsula balanceada; cuando están unidas a una fundación sólida, los brazos que hacen el contrapeso se denominan brazos de anclaje. Por lo tanto, en un puente construido sobre dos pilares, hay cuatro ménsulas: dos que abarcan el obstáculo y dos brazos de anclaje que se extienden lejos del obstáculo. Debido a la necesidad de mayor resistencia en los soportes de la ménsula balanceada, la superestructura del puente a menudo toma la forma de torres sobre los pilares. Las celosías de acero de las ménsulas soportan cargas de tracción en las fibras superiores y compresión en las inferiores. Comúnmente, la estructura distribuye la tracción a través de los brazos de anclaje hacia los soportes más externos, mientras que la compresión se distribuye a los cimientos a través de las torres centrales. Muchos puentes en ménsula de celosías utilizan apoyos articulados y, por lo tanto, están determinados estáticamente sin miembros que transporten cargas mixtas. Los puentes en ménsula balanceados de hormigón pretensado a menudo se construyen usando una construcción segmentaria. 77.1.3. Puentes en arco. Es un puente con apoyos situados en los extremos del vano a salvar, entre los cuales se dispone una estructura con forma de arco por la que se transmiten las cargas. El tablero puede estar apoyado o colgado de esta estructura principal, dando origen a distintos tipos de puentes de arco en función de la posición relativa del tablero respecto al arco. Los puentes en arco trabajan transfiriendo el peso propio del puente y las sobrecargas de uso hacia los apoyos mediante la compresión del arco, donde se transforman en un empuje horizontal y una carga vertical. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Normalmente la esbeltez del arco (relación entre la flecha máxima y la luz) es alta, haciendo que los esfuerzos horizontales sean mucho mayores que los verticales. Por este motivo son adecuados en sitios donde las cimentaciones de los apoyos son capaces de proporcionar una buena resistencia al empuje horizontal. Cuando la distancia a salvar es grande pueden estar hechos con una serie de arcos, aunque lo habitual en la actualidad es utilizar otras estructuras más económicas. Los antiguos romanos ya planeaban estructuras con múltiples arcos para construir puentes y acueductos. Este tipo de puentes fueron inventados por los antiguos griegos, quienes los construyeron en piedra. Más tarde lo romanos usaron cemento en sus puentes de arco. Algunos de aquellos antiguos puentes siguen estando en pie. Los romanos usaron solamente puentes de arco de medio punto, pero se pueden construir puentes más largos y esbeltos mediante figuras elípticas o de catenaria invertida. Puentes de arco de compresión simple. Ventajas con el uso de materiales simples. La piedra y muchos materiales similares son resistentes a los esfuerzos de compresión, y algo en los de cizalladura (corte). Pero en esfuerzos de tracción son muy débiles, por eso muchos puentes en arco están diseñados para trabajar constantemente bajo compresión. En la construcción, cada arco se construye sobre una cimbra provisional con forma de arco. En los primeros puentes de arco en compresión, una piedra clave en el medio del arco, distribuye el peso al resto del puente. Cuanto más peso se pone en el puente, más fuerte se hace la estructura. Los puentes en arco de albañilería usan una cantidad de relleno (típicamente cascajo y grava compactados) sobre el arco para aumentar el peso muerto sobre el puente y así prevenir que haya puntos del arco que entren en tracción, lo que podría ocurrir cuando las cargas se mueven a través del puente. También se utilizan para construir este tipo de puentes el hormigón en masa (no armado) y el ladrillo. Cuando se usa cantería (piedra cortada) se cortan los ángulos de las caras para minimizar los esfuerzos cortantes. Cuando se usa mampostería (piedras sin cortar ni preparar) se usa un mortero entre ellas y el mortero se aplica y se deja endurecer antes de retirar la cimbra. Secuencia de construcción:
Cuando los arcos se cimientan en el fondo de una corriente de agua o un río, el agua se desvía y se excava la arena hasta llegar a suelo firme. A menudo la cimentación se hace por pilotes. Desde esta cimentación, se levantan los pilares hasta la base de los arcos. Después se fabrican las cimbras provisionales, normalmente con maderas y tablas. Desde cada arco de un puente multi-arco se transmitirán unas cargas sobre sus vecinos, por esto, es necesario construir todos los arcos al mismo tiempo (y al mismo ritmo), para que las fuerzas que se produzcan, se compensen entre arcos consecutivos. Las cargas que producen los arcos de los extremos del puente se transmiten al terreno por los cimientos en los taludes laterales del río o cañón, o bien
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con grandes cuñas formando rampas a las entradas en el puente, que también pueden estar formadas por más arcos. La mayoría de arcos se construyen simultáneamente en la cimbra; cuando la estructura básica de cada arco está construida, el arco se estabiliza con un relleno interior de albañilería entre los arcos formando unas paredes a los laterales del puente, que pueden estar dispuestas en horizontal formando también los muros laterales. Una vez formadas estas dos paredes se rellena el interior con un material suelto y cascajo. Finalmente se pavimente la vía y se colocan los guardarraíl.
Tipos de puentes de arcos
Puente de arco en ménsula: Es un puente de mampostería o piedra, donde cada capa sucesivamente más alta se desfasa un poco más que la anterior. Cada voladizo de la mampostería se puede recortar para dar un acabado más redondeado. El arco en ménsula no produce empuje, o presión hacia afuera en la parte inferior del arco, y no se lo considera como un arco verdadero. Sin embargo, es más estable que estos debido a la falta de dicho empuje. La desventaja es que este tipo de arco no es adecuado para grandes luces.
Acueductos y viaductos: En algunas zonas es necesario unir dos puntos distantes con un puente a gran altura, como cuando un canal o suministro de agua debe cruzar un valle. En lugar de construir arcos extremadamente grandes, o altas columnas de soporte, una serie de estructuras de arco son construidas una sobre la otra, con amplias estructuras en la base. Los ingenieros civiles romanos desarrollaron el diseño y construyeron estructuras altamente refinadas usando solo materiales, equipamiento y matemática simple. Tablero en puente de arco: Este tipo de puente comprende un arco, donde el tablero está completamente sobre el mismo. El área entre el arco y el tablero es conocida como spandrel. Si el spandrel es sólido, usualmente en el caso de puentes de arco de mampostería o piedra, el puente se denomina “Tablero en Puente de Arco de Spandrel Cerrado”. Si el tablero es soportado por numerosas columnas que se alzan desde el arco, el puente es conocido como “Cubierta en Puente de Arco de Spandrel Abierto”. Finalmente, si el arco soporta solo al tablero en la parte superior del arco, el puente es denominado “Puente de Arco Catedral”. Puente de arco de paso: Este tipo de puente tiene un arco cuya base se encuentra en o debajo del tablero, pero su parte superior se alza sobre el mismo, entonces el tablero pasa a través del arco. La parte central del tablero es soportada por el arco vía cables de suspensión o barras de vinculación, como en un puente de arco ligado. Los extremos del puente se pueden sostener desde abajo, como con un tablero en puente de arco. Cualquier parte soportada por debajo desde el arco puede tener spandrels abiertos o cerrados. Puente de arco ligado: Este tipo de puente de arco incorpora un tirante entre dos extremos opuestos del arco. El tirante usualmente es el tablero y es capaz de resistir los esfuerzos horizontales, los cuales, normalmente, se ejercen sobre los apoyos de un puente de arco. El tablero está suspendido del arco. El arco está en compresión,
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en contraste con un puente colgante donde la catenaria está en tensión. Un puente de arco ligado también puede ser un puente de arco de paso. Uso de materiales modernos. La mayoría de los puentes de arco modernos están hechos de hormigón armado. Este tipo de puente es adecuado donde se puede erigir una cimbra centrada temporal para soportar el encofrado, el acero de refuerzo y el hormigón fresco. Cuando el hormigón está lo suficientemente fraguado, el encofrado y las cimbras se eliminan. También es posible construir un arco de hormigón armado a partir de hormigón prefabricado, donde el arco se construye en dos mitades que luego se apoyan una contra la otra. Muchos puentes modernos, hechos de acero u hormigón armado, poseen forma de arco y tiene parte de su estructura cargada a tracción, esto posibilita una reducción o eliminación de la carga horizontal ejercida contra los apoyos, permitiendo su construcción en suelos más débiles. Estructuralmente no son verdaderos arcos, más bien vigas con forma de arco. Una evolución moderna de los puentes de arco es el puente de arco en compresión de paso. Este tipo ha sido posible por el uso de materiales ligeros que sean fuertes a tracción, como el acero, hormigón armado y hormigón postensado. 77.1.4. Puentes colgantes Es un tipo de puente en el cual el tablero cuelga debajo de los cables de suspensión en tirantes verticales. Los primeros ejemplos modernos de este tipo de puente se construyeron a principios del siglo XIX. Los puentes colgantes simples, que carecen de tirantes verticales, tienen una larga historia en muchas partes montañosas del mundo. Este tipo de puente tiene cables suspendidos entre torres, además de tirantes verticales que soportan el peso del tablero, sobre el cual cruza el tráfico. Esta disposición permite que el tablero esté nivelado o arqueado hacia arriba para una compensación adicional. Como otros tipos de puentes colgantes, este a menudo se construye sin cimbrado. Los cables de suspensión deben estar anclados a cada extremo del puente, debido a que cualquier carga aplicada al puente es transformada en tracción en estos cables. Los cables principales continúan más allá de los pilares hasta los soportes a nivel del tablero, y luego siguen extendiéndose a conexiones con anclajes en el suelo. La carretera está soportada por cables o tirantes verticales llamados perchas. En algunas circunstancias, las torres pueden montarse en un acantilado o borde del cañón donde la carretera puede pasar directamente al tramo principal; de lo contrario, el puente tendrá dos tramos más pequeños entre los dos pilares y la carretera, los cuales podrán ser soportados por cables de suspensión o podrán usar un puente de celosía para realizar esta conexión. Comportamiento estructural. Análisis estructural. Las fuerzas principales en un puente colgante de cualquier tipo son tracción en los cables y compresión en los pilares. Como casi todo el esfuerzo sobre los pilares es vertical y hacia 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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abajo y, además, están estabilizados por los cables principales, estos pueden construirse bastante esbeltos. En un puente de colgante, los cables suspendidos a través de torres sostienen el tablero de la carretera. El peso es transferido por los cables a las torres, que a su vez transfieren su peso al suelo. Suponiendo un peso insignificante en comparación con el peso del tablero y los vehículos soportados, los cables principales de un puente colgante formarán una parábola (muy similar a una catenaria, la forma que toman los cables sin carga antes de agregar la cubierta). Se puede ver la forma a partir del aumento constante del gradiente del cable con una distancia lineal (tablero), este aumento de gradiente en cada conexión con el tablero proporciona una fuerza de soporte neta hacia arriba. Combinado con las restricciones relativamente simples que se colocan en el tablero real, esto hace que el puente colgante sea mucho más simple de diseñar y analizar que un puente atirantado, donde la plataforma está en compresión. Ventajas:
Se pueden lograr tramos principales más largos que con cualquier otro tipo de puente. La cantidad de material empleado en la construcción es mucho menor que la necesaria para un puente apoyado porque, para la misma carga, los materiales resisten mucho mejor a tracción que a compresión (a compresión requieren mayor sección para evitar el pandeo). A excepción de la instalación de los cables temporales iniciales, se requiere poco o ningún acceso desde abajo durante la construcción, permitiendo que una vía fluvial, por ejemplo, permanezca abierta mientras el puente se construye arriba. Puede soportar mejor los movimientos sísmicos que los puentes más pesados y rígidos. El tablero del puente puede tener secciones reemplazables a fin de ampliar las vías de tránsito para vehículos más grandes o agregar paños adicionales para caminos peatonales o ciclovías.
Desventajas:
Es posible que se requiera una rigidez considerable o un perfil aerodinámico para evitar que el tablero del puente vibre bajo fuertes vientos. La rigidez relativamente baja del tablero en comparación con otros tipos de puentes (que no son colgantes) hace que sea más difícil transportar el tráfico ferroviario pesado donde ocurren cargas elevadas de alta concentración. Es posible que se requiera cierto acceso por debajo durante la construcción, para levantar los cables iniciales o para levantar las secciones del tablero. Este acceso a menudo se puede evitar en la construcción de puentes atirantados.
Tipos de cables de suspensión. Los cables de suspensión principales en los puentes más antiguos a menudo se hacían con cadenas o barras unidas, pero los modernos cables para puentes se fabrican con múltiples 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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filamentos de cable. Esto no solo agrega resistencia, sino que mejora la confiabilidad porque, la falla de unos cuantos filamentos defectuosos en los cientos usados representa muy poca amenaza, mientras que un solo enlace o barra defectuosa puede causar fallas en todo un puente. Otra razón es que, a medida que los tramos aumentaban, los ingenieros eran incapaces de levantar cadenas más largas a su posición, mientras que los cables de filamentos pueden ser fabricados en el aire desde una pasarela temporal. Tipos de estructura en tableros. La mayoría de los puentes colgantes usan estructuras de acero reticuladas para soportar la calzada (en consideración a los efectos desfavorables que muestran los puentes con placas laterales verticales). Recientes desarrollos en aerodinámica de puentes han permitido la reintroducción de estructuras laterales en el tablero, aguzando los bordes y dándole pendiente en la parte inferior del mismo. Esto posibilita la construcción de tableros de este tipo sin el peligro de que se generen remolinos de aire que hagan retorcerse a la estructura como ocurrió con el puente de Tacoma Narrows. Esfuerzos. Tres tipos de esfuerzos operan en cualquier puente: la carga muerta, la carga viva y la carga dinámica. La carga muerta se refiere al peso del puente en sí. Al igual que en cualquier otra estructura, un puente tiende a colapsarse simplemente debido a las fuerzas gravitatorias que actúan sobre los materiales que lo componen. La carga viva se refiere al tráfico que se mueve a través del puente, así como a los factores ambientales normales, como los cambios en la temperatura, la precipitación, los vientos. La carga dinámica se refiere a factores ambientales que van más allá de las condiciones ambientales normales, factores tales como ráfagas repentinas de viento y terremotos. Los tres tipos de esfuerzos deben tenerse en cuenta al construir un puente. Secuencia de construcción. Los puentes colgantes típicos se construyen usando una secuencia generalmente descrita de la siguiente manera. Dependiendo de la longitud o el tamaño, la construcción puede demorar entre un año y medio hasta una década. 1. Cuando las torres son fundadas sobre pilares submarinos, se hunden pozos de cimentación, conocidos también por su nombre en francés caisson, y cualquier fondo blando se excava para cimentar. Si la roca es demasiado profunda para ser expuesta por la excavación o el hundimiento de un caisson, los pilotes son conducidos al lecho rocoso o a suelo duro suprayacente, o se puede construir una carpeta de hormigón para distribuir el peso sobre suelo menos resistente, primero preparando la superficie con una cama de grava compactada (tal junta también puede acomodar los movimientos de una falla activa). Los estribos son luego extendidos sobre el nivel del agua, donde son cubiertos con pedestales para las torres. 2. Cuando las torres son fundadas en tierra seca, se usan fundaciones profundas o pilotes.
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3. Desde las cimentaciones se levantan torres de una o varias columnas utilizando hormigón armado de alta resistencia, mampostería o acero. El hormigón se usa con mayor frecuencia en la construcción moderna de puentes colgantes debido al alto costo del acero. 4. Grandes dispositivos llamados sillas de montar, que llevaran los cables de suspensión principales, se colocan encima de las torres. Por lo general, de acero fundido, también se pueden fabricar utilizando formas remachadas, y están equipados con rodillos para permitir el movimiento de los cables principales bajo construcción y cargas normales. 5. Los anclajes son construidos, generalmente en tándem con las torres, para resistir la tracción de los cables y establecerse como el sistema principal de anclaje de toda la estructura. Estos generalmente están anclados en roca de buena calidad; alternativamente pueden consistir en enormes pesos muertos de hormigón armado dentro de una excavación. La estructura de anclaje tendrá múltiples cáncamos abiertos que sobresalen dentro de un espacio seguro. 6. Las pasarelas temporales, son erigidas usando un juego de alambres guía, e izadas a su lugar a través de cabrestantes colocados encima de la torres. Estas pasarelas siguen la curva establecida por los diseñadores de puentes para los cables principales, en una ruta matemáticamente descrita como un arco de catenaria. Las pasarelas típicas suelen tener entre ocho y diez pies de ancho, y están construidas con rejas de alambre y listones de madera. 7. Los pórticos se colocan sobre las pasarelas, los cuales soportarán los rollos de cables. Luego, se unen los cables a cabrestantes y, a su vez, se instalan los principales dispositivos de giro de los cables. 8. El cable de alta resistencia (por lo general, alambre de acero galvanizado de calibre 4 o 6), se tira en un bucle por poleas en un viajante, con un extremo fijado en un anclaje. Cuando el viajante llega al anclaje opuesto, el bucle se coloca sobre un cáncamo abierto. A lo largo de la pasarela, los trabajadores también jalan los filamentos del cable a su tensión deseada. Esto continúa hasta que se completa un manojo, llamado hebra del cable, y se lo enhebra temporalmente con un cable de acero inoxidable. Este proceso se repite hasta que se completa el cable final. Luego, los trabajadores quitan las envolturas individuales en las hebras del cable, y luego todo el cable es comprimido por una prensa hidráulica móvil en un cilindro compacto y envuelto con cable adicional para formar la sección transversal circular final. El cable utilizado en la construcción del puente colgante es un alambre de acero galvanizado que ha sido recubierto con inhibidores de corrosión. 9. En puntos específicos a lo largo del cable principal (cada uno de los cuales es la distancia exacta horizontalmente en relación con el siguiente), se instalan dispositivos llamados zunchos para soportar cables de acero llamados tirantes. Cada tirante está diseñado y cortado a longitudes precisas, y se enrolla sobre los zunchos. En algunos puentes, donde las torres están cerca o en la costa, los tirantes pueden aplicarse solo al tramo central. Los primeros tirantes estaban equipados con joyas de zinc y un juego de arandelas de acero, que formaban el soporte para la plataforma. Los modernos tirantes llevan un accesorio tipo grillete. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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10. Para elevar las secciones prefabricadas de la plataforma del puente al nivel adecuado, se utilizan grúas de elevación especiales conectadas a los tirantes o de los cables principales, siempre que las condiciones locales permitan que las secciones se transporten por debajo del puente en barcaza u otros medios. De lo contrario, una grúa en voladizo se puede utilizar para extender el tablero una sección a la vez, comenzando desde las torres y trabajando hacia afuera. Si la adición de la estructura de la plataforma se extiende desde las torres, las partes terminadas de la plataforma se inclinarán hacia arriba bastante bruscamente, ya que no hay fuerza hacia abajo en el centro del tramo. Una vez completada la plataforma, la carga adicional llevará los cables principales a un arco matemáticamente descrito como una parábola, mientras que el arco del tablero será como se lo diseño, por lo general un arco suave hacia arriba para mayor espacio libre si se trata de un canal de navegación, o plano en otros casos, como un tramo sobre un cañón. Los tramos arqueados también le dan a la estructura más rigidez y resistencia. 11. Con la finalización de la estructura primaria, se instalan o completan varios detalles, como iluminación, pasamanos, pintura de acabado y pavimentación. 77.1.5. Puentes atirantados Un puente atirantado tiene una o más torres (o pilares), desde las cuales se soporta el tablero del puente. Una característica distintiva son los cables, los cuales se extienden directamente desde la torre al tablero, normalmente formando un patrón similar a un abanico o una serie de líneas paralelas. Distinto es en los puentes colgantes donde los cables que soportan al tablero están verticalmente suspendidos de los cables principales, los cuales están anclados en los extremos del puente y se extienden entre los pilares. El puente atirantado es óptimo para luces más grandes que en los puentes en ménsula y más cortas que en los puentes colgantes. Este es el rango en donde los puentes en ménsula rápidamente se volverían más pesados si el tramo se alarga, mientras que los puentes colgantes no serían económicos si el tramo fuera más corto. Comparación con el puente colgante. Los puentes atirantados pueden aparentar ser similares a los puentes colgantes, pero de hecho son bastante diferentes en principio y construcción. En los puentes colgantes, grandes cables (normalmente dos) cuelgan entre las torres y están anclados en los extremos del puente al suelo. Esto puede ser difícil de implementar cuando las condiciones del suelo son pobres. Los cables principales, que se pueden mover libremente en los cojinetes de las torres, soportando la carga del tablero. Antes de instalarlo, los cables están bajo tracción por su propio peso. A lo largo de los cables principales, cables más cortos o barras se conectan al tablero, que se levanta en secciones. Cuando se hace esto, la tracción en los cables aumenta, al igual que con la carga de tráfico que cruza el puente. La tracción en los cables principales se transfiere al suelo en los anclajes y hacia abajo en las torres. En el puente atirantado, las torres son las principales estructuras de soporte que transmiten las cargas del puente al suelo. En general, se utiliza un enfoque en voladizo para soportar el 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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tablero cerca de las torres, pero las distancias más alejadas de ellas se apoyan en cables que van directamente a las torres. Esto presenta la desventaja, en comparación con el puente colgante, de que los cables jalan hacia los lados en lugar de hacerlo directamente hacia arriba, lo que requiere que el tablero sea más resistente para soportar las cargas de compresión horizontal resultante; pero tiene la ventaja de no requerir anclajes firmes para resistir la tracción horizontal de los cables principales del puente colgante. Por diseño, todas las fuerzas horizontales estáticas del puente atirantado están equilibradas, de modo que las torres de soporte no tienden a inclinarse o deslizarse, y solo necesitan resistir las fuerzas horizontales de las cargas activas. Las principales ventajas de la forma atirantada son las siguientes:
Mucha más rigidez que el puente colgante, de modo que las deformaciones de la plataforma bajo cargas vivas se reducen. Puede construirse en voladizo desde la torre. Los cables actúan como soportes temporales y permanentes del tablero. Para un puente simétrico (es decir, los tramos a cada lado de la torre son los mismos), el equilibrio de fuerzas horizontales y los grandes anclajes a tierra no son necesarios.
Diseños. Hay cuatro clases principales de aparejos en puentes atirantados: mono, arpa, abanico y estrella.
El diseño mono utiliza solo un cable desde sus torres y es uno de los ejemplos menos utilizados de la clasificación. En el diseño de arpa o paralelo, los cables son casi paralelos, de modo que la altura de su unión a la torre es proporcional a la distancia desde la torre a su montaje en tablero. En el diseño de abanico, todos los cables se conectan o pasan por encima de las torres. El diseño del abanico es estructuralmente superior, con un momento mínimo aplicado a las torres, pero, por razones prácticas, se prefiere el abanico modificado (también llamado semi-abanico), especialmente cuando se necesitan muchos cables. En la disposición de abanico modificada, los cables terminan cerca de la parte superior de la torre pero están separados entre sí lo suficiente para permitir una mejor terminación, protección ambiental mejorada y buen acceso a los cables individuales para el mantenimiento. En el diseño estrella, otro diseño relativamente raro, los cables están espaciados en la torre, como el diseño de arpa pero se conectan a un punto o a un número de puntos muy juntos en el tablero.
También hay cuatro modalidades de columnas de soporte: individual, doble, portal y en forma de A.
La disposición individual usa una sola columna para el soporte del cable, normalmente se proyecta a través del centro de la plataforma, pero en algunos casos se ubica en uno u otro extremo.
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La disposición doble coloca pares de columnas en ambos extremos del tablero. El portal es similar a la disposición doble, pero tiene un tercer miembro que conecta las partes superiores de las dos columnas para formar un pórtico o portal. Esto ofrece resistencia adicional, especialmente contra cargas transversales. El diseño en forma de A es similar en concepto al portal, pero logra el mismo objetivo al inclinar las dos columnas para que se encuentren en la parte superior, eliminando la necesidad del tercer miembro. El diseño Y invertido combina la forma de A en la parte inferior con el diseño individual en la parte superior.
Dependiendo del diseño, las columnas pueden ser verticales, en ángulo o curvas con respecto al tablero. Variaciones. Puente atirantado de mástil lateral: Utiliza una torre central apoyada en un solo extremo. Este diseño permite la construcción de una puente curvo. Puente atirantado de mástil voladizo: Mucho más radical en su estructura, usa un tablero en voladizo único con cables hacia un solo lado para sostenerlo. A diferencia de otros tipos de atirantados, este puente ejerce una considerable fuerza de vuelco sobre su base y el mástil debe resistir la flexión causada por los cables, ya que las fuerzas de los cables de este puente no están balanceadas por cables opuestos. Puente atirantado multi-vanos: Los puentes atirantados con más de tres luces implican diseños significativamente más desafiantes que las estructuras de 2 o 3 tramos. En un puente atirantado de 2 o 3 tramos, las cargas de los vanos principales son ancladas normalmente cerca de los estribos. Para más tramos, este no es el caso y la estructura del puente es menos rígida en general. Esto puede crear dificultades tanto en el diseño de la plataforma como en los pilares. Los ejemplos de estructuras de tramos múltiples en los que este es el caso incluyen el puente Ting Kau, donde se utilizan refuerzos “cruzados” adicionales para estabilizar los pilares; el viaducto de Millau y el puente Mezcala, donde se utilizan torres de dos patas; y el puente Gral. Rafael Urdaneta, donde se adoptaron torres de bastidor de múltiples patas muy rígidas. Puente extradosado: Un puente extradosado es un puente atirantado pero con un tablero más sustancial que, al ser más rígido y resistente, permite que los cables se omitan cerca de la torre y que las torres sean más bajas en proporción al vano. Puente atirantado con sistema de cuna: Un sistema de cuna lleva las hebras dentro de los soportes de la plataforma del puente, como un elemento continuo, eliminando los anclajes en las torres. Cada cordón de acero recubierto con epoxi se lleva dentro de los soportes en un tubo de acero de 2,54 cm. Cada filamento actúa de forma independiente, lo que permite la eliminación, inspección y reemplazo de hebras individuales. 77.1.6. Puentes móviles Es un puente que se mueve para permitir el paso (generalmente) para barcos o barcazas.
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Una ventaja de hacer que los puentes sean móviles es el menor costo, debido a la ausencia de altos estribos y largos acercamientos. La principal desventaja es que el tráfico en el puente debe detenerse cuando se abre para los pasajes. Para puentes ferroviarios poco utilizados sobre canales ocupados, el puente puede dejarse abierto y luego cerrarse para los pasajes de trenes. Para puentes pequeños, el movimiento del puente se puede habilitar sin la necesidad de un motor. Algunos puentes son operados por los usuarios, especialmente aquellos con un bote, otros por un encargado del puente o a veces de forma remota, utilizando cámaras de video y altavoces. En general, los puentes son impulsados por motores eléctricos, ya sea de funcionamiento con tornos, engranajes, pistones o hidráulicos. Mientras que en un su extensión total un puente móvil puede ser bastante largo, la longitud de la parte móvil es restringida por consideraciones económicas e ingenieriles a unos pocos cientos de metros. Tipos de puentes móviles.
Puente levadizo: La cubierta del puente está articulada en uno de sus extremos. Puente basculante: Es un puente levadizo articulado en rollizos con un contrapeso para facilitar el levantamiento. Puente plegable: Un puente levadizo con múltiples secciones que se juntan horizontalmente. Puente rodante: Un puente levadizo con múltiples secciones que se juntan verticalmente en un rizo. Puente de elevación vertical o de levante: El tablero del puente es levantado por encima de los cables contrapesados montados sobre torres. Puente de mesa: un puente ascensor, con el mecanismo de un elevador montado por debajo del tablero del puente. Puente retráctil: el tablero del puente se retrae a un lado. Puente balanceador: un puente levadizo que se levanta por una gran rodadura de un engranaje a lo largo de un segmento horizontal. Puente sumergible: el tablero del puente desciende y se sumerge bajo el agua. Puente de inclinación: el tablero del puente, que es curvo, se levanta en un ángulo. Puente giratorio o de oscilación: el tablero del puente gira alrededor de un punto fijo, por lo general en el centro, pero puede parecerse a una puerta en su operación. Puente transbordador: una estructura muy por encima lleva una suspensión, como la estructura de un transbordador.
Variaciones Importantes 77.1.7. Puente de celosía Un puente en celosía es aquel cuya superestructura portante está compuesta por una celosía, una estructura de elementos conectados formando triángulos. Los elementos conectados (generalmente rectos) pueden soportar esfuerzos de tracción, compresión o ambos debido a cargas dinámicas. Los puentes en celosía son uno de los más viejos tipos de puentes modernos. Estos puentes son económicos de construir porque usan material eficientemente. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Diseño. La naturaleza de una celosía permite el análisis de la estructura utilizando algunas hipótesis y la aplicación de las leyes de Newton en concordancia con la rama de la física llamada estática. Para propósitos del análisis, se asume que las celosías son articuladas donde se unen sus elementos. Esta simplificación resulta en que los miembros de la celosía solo tendrán esfuerzos de tracción o compresión. En la figura, los miembros verticales se encuentran en tracción, los miembros horizontales inferiores en tracción, corte y flexión, los miembros diagonales externos y superiores están en compresión, mientras que las diagonales interiores están en tracción. El miembro vertical central estabiliza el miembro de compresión superior, evitando que se pandee. Si el miembro superior es suficientemente rígido, entonces este elemento vertical puede eliminarse. Si la cuerda inferior (un miembro horizontal de una celosía) es suficientemente resistente a la flexión y al corte, los elementos verticales exteriores pueden eliminarse, pero con una fuerza adicional añadida a otros miembros en compensación. La capacidad de distribuir las fuerzas de varias maneras ha llevado a una gran variedad de tipos de puentes de celosía. Algunos tipos pueden ser más ventajosos cuando la madera se emplea para elementos de compresión, mientras que otros tipos pueden ser más fáciles de erigir en condiciones particulares del sitio, o cuando el equilibrio entre los costos de mano de obra, maquinaria y materiales tiene ciertas proporciones favorables. La inclusión de los elementos mostrados es en gran medida una decisión de ingeniería basada en la economía, que es un equilibrio entre los costos de las materias primas, fabricación fuera de sitio, transporte de componentes, montaje en el sitio, la disponibilidad de maquinaria y el costo de la mano de obra. En otros casos, la apariencia de la estructura puede adquirir mayor importancia e influir en las decisiones de diseño más allá de los simples asuntos de la economía. Los materiales modernos como el hormigón pretensado y los métodos de fabricación, como la soldadura automatizada, y los precios cambiantes del acero en relación con los del trabajo han influido significativamente en el diseño de los puentes modernos. Tipos de tablero. La celosía puede llevar su plataforma en la parte superior, en el medio o en la parte inferior de esta. Los puentes con el tablero en la parte superior o inferior son los más comunes ya que esto permite que tanto la parte superior como la inferior se rigidicen, formando una armadura de caja. Cuando el tablero está encima de la celosía se llama cubierta reticulada. Cuando los miembros de la celosía se encuentran arriba y debajo de la plataforma, se denomina celosía pasante, y donde los lados se extienden por encima de la plataforma pero no están conectados, se denomina celosía tipo pony o de medio paso. A veces, las cuerdas superiores e inferiores soportan tableros, formando una celosía de tablero doble. Esto se puede utilizar para separar el ferrocarril del tráfico vial o para separar las dos direcciones del tráfico de automóviles y así evitar la posibilidad de colisiones frontales. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Tipos de celosía. Los puentes son los ejemplos más conocidos de uso de celosías. Hay muchos tipos, varios de los cuales datan de cientos de años atrás. A continuación se muestran algunos de los diseños más comunes.
Celosía Allan: Diseñado por Percy Allan, se basa en parte en la celosía Howe. La primera celosía Allan se completó el 13 de agosto de 1894 sobre Glennies Creek en Camberwell, Nueva Gales del Sur y el último puente de celosía Allan se construyó sobre Mill Creek cerca de Wisemans Ferry en 1929. Completado en marzo de 1895, el puente de Tharwa ubicado en Tharwa, territorio de la Capital Australiana , fue el segundo puente de celosía Allan en ser construido, el puente sobreviviente más antiguo en el territorio de la Capital Australiana y el puente de celosía Allan más antiguo y más utilizado continuamente. Terminado en noviembre de 1895, el puente de Hampdenen Wagga Wagga, Nueva Gales del Sur, Australia, el primero de los puentes de celosía Allan con arriostramiento aéreo, originalmente se diseñó como un puente de acero pero se construyó con madera para reducir los costos. En su diseño, Allan usó ironbark australiano para su fortaleza. Un puente similar también diseñado por Percy Allan es el Victoria Bridge en Prince Street, Picton, Nueva Gales del Sur. También construido de ironbark, el puente todavía está en uso hoy para el tráfico peatonal y ligero. Celosía Bailey: Diseñados para usos militares, los elementos de armadura prefabricados y estandarizados se pueden combinar fácilmente en diversas configuraciones para adaptarse a las necesidades del sitio. Celosía Baltimore: Es una subclase de la celosía Pratt. Una celosía Baltimore tiene arriostramiento adicional en la sección inferior de la misma para evitar el pandeo en los miembros en compresión y para controlar la deflexión. Se utiliza principalmente para puentes ferroviarios, mostrando un diseño simple y muy fuerte. Celosía Bollman: El puente ferroviario de celosía Bollman en Savage, Maryland, es el único ejemplo que queda de un diseño revolucionario en la historia de la ingeniería de puentes estadounidense. El tipo fue nombrado por su inventor, Wendel Bollman, un ingeniero autodidacta de Baltimore. Fue el primer diseño exitoso de puente completamente metálico (patentado en 1852) que se adoptó y usó consistentemente en un ferrocarril. El diseño emplea miembros en tracción de hierro forjado y miembros en compresión de hierro fundido. El uso de múltiples elementos en tracción independientes reduce la probabilidad de una falla catastrófica. La estructura también fue fácil de armar. Celosía Bowstring: Fue patentada en 1841 por Squire Whipple. Si bien es similar en apariencia a un puente de arco ligado, una celosía Bowstring es una celosía y por lo tanto tiene miembros diagonales que soportan carga. Estas diagonales dan como resultado una estructura que se asemeja más a una celosía Parker o celosía Pratt que a un arco verdadero. Celosía Long: Este tipo de celosía debe su nombre a Stephen H. Long (1784-1864), y tiene su origen hacia 1835. Los cordones superior e inferior horizontales se unen mediante montantes verticales todos ellos arriostrados por diagonales dobles.
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Celosía Howe: Fue patentada en 1840 por William Howe, aunque ya había sido usada con anterioridad. Se usó mucho en el diseño de celosías de madera, está compuesta por montantes verticales entre el cordón superior e inferior. Las diagonales se unen en sus extremos donde coincide un montante con el cordón superior o inferior (formando Λ's). Con esa disposición las diagonales están sometidas a compresión, mientras que los montantes trabajan a tracción. Esta tipología no constituye un buen diseño si toda la celosía es del mismo material. Históricamente se usó mucho en la construcción de los primeros puentes de ferrocarril. Con la disposición Howe se lograba que los elementos verticales que eran metálicos y más cortos estuvieran traccionados, mientras que las diagonales más largas estaban comprimidas, lo cual era económico puesto que los elementos metálicos eran más caros y con la disposición Howe se minimizaba su longitud. Celosía Pratt: Originalmente fue diseñada por Thomas y Caleb Pratt en 1844, representa la adaptación de las celosías al uso más generalizado de un nuevo material de construcción de la época: el acero. A diferencia de una celosía Howe, aquí las barras están inclinadas en sentido contrario (ahora forman V's), de manera que las diagonales están sometidas a tracción mientras que las barras verticales están comprimidas. Eso representa ventajas si toda la celosía es de acero, ya que los elementos traccionados no presentan problemas de pandeo aunque sean largos mientras que los sometidos a compresión si pueden presentar pandeo, lo que obliga a hacerlos de mayor espesor. Puesto que el efecto del pandeo es proporcional a la longitud de las barras interesa que los elementos más cortos sean los que sufren la compresión. La celosía Pratt puede presentar variaciones, normalmente consistentes en barras suplementarias que van desde las diagonales hasta el cordón superior, dichas barras son usadas para reducir la longitud efectiva de pandeo. Celosía Warren: Fue patentada por los ingleses James Warren y Willboughby Monzoni en 1848. El rasgo característico de este tipo de celosías es que forman una serie de triángulos isósceles (o equiláteros), de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud. Típicamente en una celosía de este tipo y con cargas aplicadas verticales en sus nudos superiores, las diagonales presentan alternativamente compresión y tracción. Esto, que es desfavorable desde el punto de vista resistente, presenta en cambio una ventaja constructiva. Si las cargas son variables sobre la parte superior de la celosía (como por ejemplo en una pasarela) la celosía presenta resistencia similar para diversas configuraciones de carga. Pseudocelosía Vierendeel: En honor al ingeniero belga A. Vierendeel, tiene como características principales las uniones obligatoriamente rígidas y la ausencia de diagonales inclinadas. De esta manera, en una (pseudo)celosía Vierendeel, no aparecen formas triangulares como en la mayoría de celosías, sino una serie de marcos rectangulares. Se trata por tanto de una estructura empleada en edificación por el aprovechamiento de sus aperturas. Celosía K: Una celosía en forma de K debido a la orientación del miembro vertical y dos miembros oblicuos en cada panel. Un ejemplo es el puente ferroviario Südbrücke sobre el río Rin, Mainz, Alemania.
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Celosía Parker: Es un diseño de celosía Pratt con un cordón superior poligonal. Un "camelback" es un subconjunto del tipo Parker, donde la cuerda superior consta de exactamente cinco segmentos. Un ejemplo de una celosía Parker es el Traffic Bridge en Saskatoon, Canadá. Un ejemplo de una celosía camelback es el Puente Woolsey cerca de Woolsey, Arkansas. Celosía Pensilvania (Petit): Es una variación de la celosía Pratt. La celosía Pratt incluye miembros diagonales reforzados en todos los paneles; la celosía Pensilvania agrega a éste diseño, puntales o tirantes de media longitud en la parte superior, inferior o ambas partes de los paneles. Lleva el nombre del ferrocarril de Pensilvania, que fue pionero en este diseño. Alguna vez se utilizó para cientos de puentes en los Estados Unidos, pero cayó en desgracia en la década de 1930, y muy pocos puentes de este diseño se mantienen. Ejemplos de este tipo de celosía incluyen el Puente Schell en Northfield, Massachusetts, el Puente Inclined Plane en Johnstown, Pensilvania, y el Puente Healdsburg Memorial, en Healdsburg, California.
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78. Ecoductos Los ecoductos o puentes verdes son un tipo de pasos de fauna salvaje sobre autopistas o grandes líneas férreas acondicionados con vegetación que permiten conectar hábitats adyacentes a la vía. Debido al alto coste económico que suponen estas infraestructuras en España se suelen construir únicamente en aquellos lugares donde existe un peligro de fragmentación del hábitat de las distintas especies de ungulados (ciervo, jabalí, corzo, venado, etc.) y otros grandes mamíferos (osos, tejones, zorros, etc.). En otros países, como los Países Bajos o en Alemania, se han construido con el objetivo de favorecer otras especies menos conspicuas (pequeños mamíferos, anfibios, insectos, etc.). En determinadas ocasiones también son instalados para facilitar el tránsito del ganado en régimen extensivo. Estos falsos túneles, acondicionados para el paso de la fauna, suelen adoptar formas de embudo y su anchura tiene un mínimo de 25 a 30 metros. Por lo general en torno al paso se establece un vallado perimetral -lo más común es que sea de madera- que evita el impacto visual de la carretera o línea férrea a los animales. Así mismo, se naturaliza el gran tablero mediante su cubrición con un sustrato adecuado de tierra vegetal que permita llevar a cabo la siembra y plantación de especies vegetales. La siembra se realiza en toda la parte superior del paso, mientras que las plantaciones tienen como fin guiar a la fauna a través de este en lugar de a los laterales de la infraestructura. Este tipo de pasos superiores están presentes especialmente en Europa, aunque también en Canadá y Estados Unidos, siendo ampliamente utilizados como parte de los esfuerzos para proteger y restablecer la vida salvaje. En Argentina, sobre la Ruta Nacional 101 que, en su recorrido desde la localidad de Bernardo de Irigoyen (en la frontera con Brasil) hasta la de Comandante Andresito, atraviesa un parque nacional y dos parques provinciales, se decidió implementar pasafaunas y ecoductos convirtiéndose en una ruta ecológica, única en Latinoamérica, permitiendo a los animales atravesar los parques mediante estas estructuras. 79. Clasificación por su uso Un puente se puede clasificar según si está diseñado para transportar trenes (puente ferroviario), tránsito peatonal (puente peatonal o pasarela), o vial (puente carretero), un oleoducto o vía navegable para el transporte acuático o tráfico de barcazas (puente canal) o el paso de fauna autóctona sobre una carretera muy transitada. Un acueducto es un puente que transporta agua, similar a un viaducto que es un puente que une puntos de igual altura. Un puente vial-ferroviario (puente mixto) es un puente que transporta el tráfico tanto carretero 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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como ferroviario; lo mismo ocurre con un puente que transporta tanto a peatones como al tráfico carretero. Un puente también puede usarse para transportar vías eléctricas aéreas como el puente Storstrøm. Clasificación por materiales usados. Los materiales utilizados para construir la estructura del puente también sirven para clasificarlos. Hasta finales del siglo XVIII, los puentes se hacían de madera, piedra y mampostería. Actualmente, los puentes se construyen de hormigón, acero, polímeros reforzados con fibras, acero inoxidable, o combinaciones de estos materiales. TIPO PUENTE Viga
En ménsula
Arco Colgante De celosía Atirantado
DE
MATERIALES UTILIZADOS Pueden usar hormigón armado pretensado, un material económico, que puede resistir tracción y compresión. Para pequeños puentes peatonales, las vigas pueden ser simples; sin embargo, para mayores puentes en ménsula diseñados para tránsito carretero o ferroviario se usan celosías de acero estructural, o vigas cajón de hormigón pretensado. Piedras, ladrillos y otros materiales que soportan compresión y algo de corte. Los cables usualmente son de acero galvanizado con zinc, junto con la mayor parte del puente, pero algunos puentes aún se fabrican con hormigón armado y acero. Los elementos de la armadura se fabrican con barras rectas de acero dependiendo del diseño de la misma. Los cables usualmente son de acero galvanizado con zinc, junto con la mayor parte del puente, pero algunos puentes aún se fabrican con hormigón armado y acero.
80. Descripción de un puente local
80.1. Puentes sobre el Río Diamante 80.1.1. ¿Por qué se construyó? – Breve historia
San Rafael esta surcado por dos importantes ríos: el Diamante y el Atuel. El Diamante, con arroyos afluentes torrentosos solía crecer haciendo imposible su cruce. Ya, en noviembre de 1900, vecinos de la margen derecha del río habían solicitado la construcción de un puente colgante sin recibir respuestas afirmativas. Durante el año 1903, cuando llegó el tren a San Rafael, aparecieron varias noticias en el “Ecos de San Rafael” en las que los vecinos solicitaban que se construyera un puente sobre el río Diamante. Cuando estuvo en San Rafael el ministro de Obras Públicas de la Nación, durante la segunda presidencia de Julio Argentino Roca, el mendocino Emilio Civit (que llegó en el tren procedente de Buenos Aires el 8 de noviembre de 1903), el pueblo le solicitó la construcción de un puente sobre el río Diamante.
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La respuesta a ese pedido la podemos leer en el “Ecos de San Rafael” Nº 260 del 18 de noviembre de 1903 donde dice: “Puente Sobre el Río Diamante”. “Ha sido gratamente sorprendido el departamento con la noticia de que se ha dado principio a la construcción del puente sobre el río Diamante. Estaría terminado en el segundo semestre de 1904 por la activa participación del Ministro de Obras Públicas”. El proyecto. El proyecto presentado para la construcción de los puentes sobre el río Diamante “fue indudablemente la obra más importante que se construyó en San Rafael. Abarcaba un primer puente metálico de 304,60 metros de luz efectiva dividido en 15 tramos de 21 metros de largo cada uno, a continuación un terraplén de acceso a la isla y luego sobre el otro brazo del río otro puente de 205 metros de luz constituido por 10 tramos de 21 metros cada uno. La obra estaría terminada en 1905. La ley general de puentes y caminos Nº 4301 fue la que autorizó la inversión en dicho puente”. (Emilio Civit. Tomo I. página 151). Esa ley mencionada, de enero de 1904, establecía la “construcción de un puente en el río Diamante, departamento de San Rafael, para comunicar el ferrocarril con la margen derecha del río…$ 550.000”. Los planos para la construcción del puente fueron confeccionados por el ingeniero J. Molina Civit, que ocupaba el cargo de Inspector General de Puentes y Caminos, lo que luego se transformó en Vialidad Nacional. En ese momento los puentes más modernos eran los de hierro, rectos, cuyo entramado metálico, confeccionado en una fábrica, se montaba sobre apoyos y en las uniones se colocaban pernos y tornillos. Esta forma los hacía resistentes al empuje del viento, del agua y también del transporte. El piso se hacía con viguetas de hierro separadas de 1 a 2 metros y apoyadas en las viguetas longitudinales. Estos cuadros se rellenaban con grava y encima el piso afirmado o también con placas con hormigón encima. Eran llamados puentes de vigas triangulares. En las Memorias del Ministerio de Obras Públicas presentadas al Congreso de la Nación figuran los siguientes datos: En las memorias del período 1901 – 1905, en el anexo I de Puentes y Caminos se puede leer lo siguiente: “El puente sobre el río Diamante es seguramente la obra más importante que habrá de construirse en el camino de Mendoza a San Rafael. Después de un prolijo estudio para determinar la situación a asignar al puente, se ha reconocido la conveniencia de situarlo en la posición que muestran los planos que acompañan a esta memoria”. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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A continuación se encuentran los Planos A-B-C- firmados por J. Molina Civit en Buenos Aires, marzo de 1904. La ubicación que determinan los planos es la de la Isla del río Diamante. Se establecía que se construiría un “1º puente = 304,60 m. en 15 tramos x 21 m. de largo. Un terraplén de acceso en la Isla y un 2º puente = 205 m. en 10 tramos x 21 m. de largo”. Los pilares y estribos destinados a soportar los tramos metálicos de ambos puentes serían de hormigón reforzado con barras de hierro, convenientemente trabadas entre sí para garantizar la estabilidad de los apoyos del puente en los temblores El presupuesto fijado fue de 459.828 pesos y fue aprobado en acuerdo de ministros en fecha 21 de mayo de 1904. La Ley 4301 había asignado 550.000 pesos. Se llamó a licitación para la parte metálica, debiendo entregar para el año 1904 por lo menos 10 o 12 tramos y en junio de 1905 el resto, con lo que quedaría todo terminado. El contrato se firmó con la fábrica Sociedad Harkort de Duisburg, Alemania, quien debía entregar la totalidad del material en nueve meses a partir de la fecha de firma. El puente debería estar terminado en octubre de 1905. Pero según se lee en las memorias de 1905 a 1906, el armado se efectuó a mediados de marzo de 1906. Fue el puente más largo construido en Argentina y en América Latina en ese momento. En otra parte de las “Memorias del Ministerio de Obras Públicas” de marzo 14 de 1906 a junio 30 de 1907 (se respeta la redacción original). Figura que la obra “consta de dos puentes separados entre sí por un trecho de 575 metros de ancho a través de una isla; el del brazo derecho se compone de 15 tramos metálicos tipo Warren de 21 m. cada uno, y el del izquierdo de 10 tramos. Los terraplenes de acceso tienen un largo de 1.175m. La parte metálica ha sido provista por la Sociedad Harkort de Duisburg (Alemania), y su costo ha sido de 103.425,18 $ m/n (pesos moneda nacional) y pesa 933,906 toneladas”. Añade que “las obras de mampostería, montaje y pintura de la parte metálica fueron contratadas con Hopkins & Gardon. En ellas, provisión de cemento y transporte de materiales se han invertido 276.554,82 $ m/n, lo que, agregado al importe de la parte metálica, hace ascender el 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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valor de las obras a 379.979,80 $ m/n, faltando efectuar la devolución del 10 % retenido como garantía del valor de cada certificado relativo a armamento y pintura de la parte metálica. Fue librado al servicio público en noviembre de 1906. Debe hacerse notar que en el presupuesto oficial, de 459.828 $ m/n se han economizado 71.848 $ m/n asignando la ley Nº 4301 para esta obra 550.000 $ m/n; de modo que la economía total asciende a 162.024 $ m/n”. Se han economizado $71.848 en una obra, esto es sorprendente, fíjense lo que se hizo con los sobrantes: puente sobre el Río Atuel (camino de San Rafael a La Pampa). Con los sobrantes habidos en la construcción del puente sobre el Río Diamante se ejecutan por administración las obras de este puente, cuyo presupuesto asciende a 21.346 $ m/n. El puente consta de un tramo metálico de 32 m. de largo que existía depositado en la 4º sección de Puentes y Caminos (Mendoza, San Juan y San Luis)”. En cuanto a cifras, aclaraba que “se han invertido hasta la fecha 17.084 $ m/n, esperándose que a mediados de mayo próximo podrá ser librado al servicio público.
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CLASIFICACIÓN DE LOS PUENTES ESTRUCTURAL
Puentes vigas Puentes en ménsula Puentes en arco Puentes colgantes Puentes atirantados Puentes móviles
USO
Puente ferroviario
Consta de una viga apoyada en sus extremos sobre estribos o pilares. Se usan para distancias relativamente cortas. Su estructura se basa en vigas apoyadas en solo uno de sus extremos. Trabajan transfiriendo las cargas a las fundaciones mediante la compresión del arco en forma de un empuje horizontal y una carga vertical. En estos puentes el tablero está suspendido desde unos cables de soporte mediante tirantes verticales. Poseen una o más torres desde las cuales se soporta el tablero con cables. Puente que se mueve para permitir el paso de barcos o barcazas (generalmente). Diseñado para el transporte de trenes.
Puente peatonal
Diseñado para el paso de peatones.
Puente carretero
Diseñado para el tránsito vial.
Puente canal Ecoductos Puentes mixtos
Diseñados para soportar una vía navegable u oleoducto. Diseñados para permitir el paso de fauna autóctona sobre una carretera muy transitada. Combinan dos o más servicios, por ejemplo, ferroviario-carretero; carretero-peatonal; etc.
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81. Resumen: Ventajas y desventajas de los distintos tipos de puentes.
TIPO DE PUENTE
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Son los puentes más simples. Al agregar celosías se consigue la máxima reducción de material. Con vigas cajón se consigue la máxima eficacia resistente. Agregando articulaciones a la viga continua se suman las ventajas de las vigas continuas (cambio de signo en los momentos) y de las vigas biapoyadas (no se ven afectadas por los asientos diferenciales)
Solo sirven para luces de no más de 80 m. Las vigas cajón son caras en su construcción. Las vigas continuas requieren un mayor número de apoyos y de juntas. Los asientos diferenciales del terreno pueden afectar a los puentes de viga continua.
Pueden abarcar grandes luces. No necesitan demasiado cimbrado, por lo que se pueden realizar en cruces difíciles.
Cuando soportan un puente con armadura central deben requerir soportes especiales para llevar la estructura a su lugar. Necesitan mucho acero, lo que las hace una estructura costosa.
Puente en Arco
Se pueden utilizar materiales económicos, como mampostería, que también es resistente a la compresión.
Necesitan fundaciones que sean capaces de soportar los esfuerzos de empuje horizontales. Para cubrir grandes distancias se necesitan una serie de arcos, los que hacen que se vuelva una estructura costosa.
Puente Colgante
Tramos principales más largos. La cantidad de material empleado es mucho menor que la necesaria para un puente apoyado porque, para la misma carga, los materiales resisten mucho mejor a tracción que a compresión. A excepción de la instalación de los cables temporales iniciales, se requiere poco o ningún accesos desde abajo durante la construcción. Puede soportar mejor los movimientos sísmicos que los puentes más pesados y rígidos. El tablero del puente puede tener secciones reemplazables a fin de ampliar las vías de tránsito para vehículos más grandes o agregar paños adicionales para caminos peatonales.
Es posible que se requiera una rigidez considerable o un perfil aerodinámico para evitar que el tablero del puente vibre bajo fuertes vientos. La rigidez relativamente baja del tablero hace que sea más difícil transportar el tráfico ferroviario pesado donde ocurren cargas elevadas de alta concentración. Es posible que se requiera cierto acceso por debajo durante la construcción, para levantar los cables iniciales o para levantar las secciones del tablero. Este acceso a menudo se puede evitar en la construcción de puentes atirantados.
Mucha más rigidez que el puente colgante, de modo que las deformaciones de la plataforma bajo cargas vivas se reducen. Puede construirse en voladizo desde la torre. Los cables actúan como soportes temporales y permanentes del tablero. Para un puente simétrico (es decir, los tramos a cada lado de la torre son los mismos), el equilibrio de fuerzas horizontales y los grandes anclajes a tierra no son necesarios.
Al tener los cables que jalan hacia los lados el tablero debe ser bastante rígido.
Puente Viga
Puente en Ménsula
Puente Atirantado
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82. Estudios preliminares Los estudios preliminares son todos aquellos que sirven para obtener los datos necesarios para la elaboración de los anteproyectos y proyecto de un puente. Los estudios que pueden ser necesarios dependiendo de la magnitud y complejidad de la obra son:
Estudios topográficos Estudios Hidrológicos e Hidráulicos Estudios Geológicos y Geotécnicos Estudios de Riesgo sísmico Estudios de Impacto Ambiental Estudios de tráfico Estudios Complementarios Estudios de trazos de vía
83. Estudio topográfico 83.1. Objetivo Estos estudios tendrán como objetivos: a) Realizar los trabajos de campo que permitan elaborar los planos topográficos correspondientes. b) Proporcionar la definición precisa de la ubicación y las dimensiones de los elementos estructurales. c) Establecer puntos de referencia para el replanteo durante la construcción. d) Proporcionar información de base para los estudios de hidrología e hidráulica, geología, geotecnia, así como la ecología y sus efectos en el medio ambiente. Los estudios topográficos deberán comprender como mínimo lo siguiente:
Levantamiento topográfico general de la zona del proyecto, documentado en planos a escala entre 1:500 y 1:2000 con curvas de nivel a intervalos de 1 m y comprendiendo por lo menos 100 m a cada lado del puente en dirección longitudinal (correspondiente al eje de la carretera) y en dirección transversal (la del río u otro obstáculo a ser transpuesto). Definición de la topografía de la zona de ubicación del puente y sus accesos, con planos a escala entre 1/100 y 1/250 considerando curvas de nivel a intervalos no mayores que 1 m y con secciones verticales tanto en dirección longitudinal como en dirección transversal. Los planos deberán indicar los accesos del puente, así como autopistas, caminos, vías férreas y otras posibles referencias. Deberán indicarse igualmente con claridad la vegetación existente. En el caso de puentes sobre cursos de agua deberá hacerse un levantamiento detallado del fondo. Será necesario indicar en planos la dirección del curso del agua
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y los límites aproximados de la zona inundable en las condiciones de aguas máximas y mínimas, así como los observados en eventos de carácter excepcional. Cuando las circunstancias lo ameriten, deberán indicarse los meandros del río. Ubicación e indicación de cotas de puntos referenciales, puntos de inflexión y puntos de inicio y término de tramos curvos; ubicación y colocación de Bench Marks. Levantamiento catastral de las zonas aledañas del puente, cuando existan edificaciones u otras obras que interfieran con el puente o sus accesos o bien que requieran ser expropiadas.
84. Estudios Hidrológicos e Hidráulicos 84.1. Objetivo Los objetivos de estos estudios son establecer las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas y extraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento hidráulico del río que permiten definir los requisitos mínimos del puente y su ubicación optima en función de los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las características particulares de la estructura. Los estudios de hidrología e hidráulica para el diseño de puentes deben permitir establecer lo siguiente: a) Ubicación optima del cruce caudal máximo de diseño hasta la ubicación del cruce. b) Comportamiento hidráulico del rio en el tramo que comprende el cruce. c) Área de flujo a ser confinada por el puente. d) Nivel máximo de aguas (NMA) en la ubicación del puente. e) Nivel mínimo recomendable para el tablero del puente. f) Profundidades de socavación general, por contracción y local. g) Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación según su tipo. h) Obras de protección necesarias. i) Previsiones para la construcción del puente. El programa de este tipo de estudios debe considerar la recolección de información, los trabajos de campo y los trabajos de gabinete, cuya cantidad y alcance será determinado con base a la envergadura del proyecto, en términos de su longitud y riesgo considerado Los estudios hidrológicos e hidráulicos deben comprender lo siguiente:
Evaluación de estudios similares realizados en la zona de ubicación del puente; en el caso de un reemplazo de un puente colapsado es conveniente utilizar los parámetros de diseño anteriores.
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Visita de campo; reconocimiento del lugar tanto en la zona de cruce como de la cuenca global. Recolección y análisis de información hidrométrica y meteorológica existente Caracterización hidrológica de la cuenca, considerada hasta el cruce del curso del agua con base a la determinación de las características de las respuestas de lluviaescorrentía, y considerando aportes adicionales en la cuenca. Selección de los métodos de estimación del caudal máximo de diseño. Estimación de los caudales máximos para diferentes periodos de retorno y según distintos métodos; en todos los casos se recomienda llevar a cabo una prueba de ajuste de los distintos métodos de análisis para la selección del mejor. Selección de secciones transversales representativas del cauce y la obtención del perfil longitudinal. Determinación de las características hidráulicas del flujo. Determinación de las profundidades de socavación general por contracción total y local Recomendaciones de protección y/o consideraciones de diseño adicionales Los puentes ubicados en el cruce con un curso de agua deben ser diseñados de modo que las alteraciones y obstáculos que estos representen ante este curso de agua sean previstos y puedan ser admitidos en el desempeño de la estructura a lo largo de su vida útil o se tomen medidas preventivas. Para esto deben establecerse las características hidrogeodinámicas del sistema fluvial con el objeto de determinar la estabilidad de la obra respecto al comportamiento del cauce. 85. Estudios Geológicos 85.1. Objetivo Los objetivos de los estudios geológicos son establecer las características geológicas, tanto local como general de las diferentes formaciones geológicas que se encuentran identificando tanto su distribución como sus características geotécnicas correspondientes. El programa de estudios deberá considerar exploraciones de campo, cuya cantidad será determinada con base a la envergadura del proyecto. Los estudios geológicos comprenderán:
Descripción geomorfológica. Zonificación geológica de la zona. Identificación y características de fallas geológicas. Definición de zonas de deslizamientos, aluviones sucedidos en el pasado y de potencial ocurrencia en el futuro.
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86. Estudios Geotécnicos 86.1. Objetivo Los objetivos de estos estudios son establecer las características geotécnicas, es decir, la estratigrafía, la identificación y las propiedades físicas y mecánicas de los suelos para el diseño de cimentaciones estables. El estudio debe considerar exploraciones de campo y ensayos de laboratorio, cuya cantidad será determinada con base a la envergadura del proyecto en términos de su longitud y las condiciones del suelo. Los estudios deberán comprender la zona de ubicación del puente, estribos, pilares y accesos Los estudios geotécnicos deberán comprender lo siguiente:
Ensayos de campo en suelos y/o rocas Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas en la zona Descripción de las condiciones del suelo, estratigrafía e identificación de los estratos de suelo o base rocosa Definición de tipos y profundidades de cimentación adecuada, asì como parámetros geotécnicos preliminares para el diseño del puente al nivel de anteproyecto Presentación de los resultados y recomendaciones sobre especificaciones constructivas y obras de protección.
87. Estudios de Riesgo sísmico 87.1. Objetivo Los estudios de riegos sísmicos tendrán como finalidad la determinación de espectros de diseños que definan las componentes horizontales y verticales del sismo a nivel de la cota de cimentación. El alcance de los estudios de riesgo sísmico dependerá de: a) La zona sísmica donde se ubica el puente. b) El tipo de puente y su longitud. c) Las características del suelo. Cuando se requiere un estudio de riesgo sísmico para el sitio, este deberá comprender como mínimo lo siguiente:
Recopilación y clasificación de la información sobre el sismo observado en pasado.
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Antecedentes geológicos, tectónico y sistema tectónica y mapa geológicos de la zona de influencia. Estudios de suelos. Determinación de espectro de respuesta (correspondiente al sismo de diseño) para cada componente, a nivel del basamento rocoso y a nivel de la cimentación. La información de sismo pasado deberá comprender una región en un radio no menor de 500 km desde el sitio en estudio. El estudio deberá ser documentado mediante un informe que contendrá, como mínimo; base de datos de eventos sísmico, resultados de los estudios de geología, tectónica y sismo tectónica de suelos, hipótesis y modelos numéricos empleados, espectros de repuesta a nivel del basamento rocoso y a nivel de cimentación y por ultimo debe contener conclusiones y recomendaciones.
81. Estudios de Impacto Ambiental 81.1. Objetivo La construcción de un puente modifica el medio y en consecuencia las condiciones socioeconómicas, culturales y ecológicas del ámbito donde se ejecutan; y es allí cuando surge la necesidad de evaluación bajo un enfoque global ambiental. Los estudios ecológicos tendrán como finalidad: a) Identificar en forma oportuna el problema ambiental, incluyendo una evaluación de impacto ambiental en la concepción de los proyectos. b) Establecer las condiciones ambientales de la zona de estudio. c) Definir el grado de agresividad del medio ambiente sobre la subestructura y superestructura del puente. d) Establecer el impacto que pueden tener las obras del puente y sus accesos sobre el medio ambiente, a nivel de los procedimientos constructivos y durante el servicio del puente. e) Recomendar las especificaciones de diseño, construcción y mantenimiento para garantizar la durabilidad del puente. La metodología a seguir en un estudio de impacto ambiental será la siguiente: a) Identificación de impactos: consiste en identificar los probables impactos a ser investigados, para lo cual es necesario conocer primero de la manera más amplia el escenario sobre el cual incide el proyecto; cuya ubicación, ejecución y operación afectara el entorno ecológico.
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b) Previsión de impactos: el objetivo en este nivel está orientado hacia la descripción cuantitativa o cualitativa, o una combinación de ambas, de las principales consecuencias ambientales que se han detectado e el análisis previo. c) Interpretación de impactos: implica analiza importante es la alteración medio ambiental en relación a la conservación original del área. d) Información a las comunidades y a las autoridades sobre los impactos ambientales: en esta etapa hay que sintetizar los impactos para presentarlos al público que será afectado por los impactos ambientales detectados; y ala autoridades políticas con poder de decisión. e) Plan de monitoreo o control ambiental: fundamentalmente en esta etapa se debe tener en cuenta las propuestas de la medidas de mitigación y de compensación, en función de los problemas detectados en los pasos previos considerados en el estudio; así mismo, la supervisión ambiental sustentada en norma legales y técnicas. 82. Estudios de tráfico 82.1. Objetivo Cuando la magnitud envergadura de la obra así lo requiera, será necesario efectuar los estudios de tráfico correspondiente a volumen y clasificación de tránsito en puntos establecidos, con el objetivo de determinar las características de la infraestructura vial y la superestructura del puente. La metodología a seguir será la siguiente: a) Conteo de tráfico: se definirán estaciones de conteo ubicadas en el área de influencia (indicando en un gráfico). Se colocara personal clasificado, provisto de formatos de campo, donde anotaran la información acumulada por cada rango horario. b) Clasificación y tabulación de la información: se deberán adjuntar cuadros indicado el volumen y clasificación vehicular por estación. c) Análisis y consistencia de la información: esto se llevara a cabo comparando con estadísticas existentes a fin de obtener los factores de corrección estacional para cada estación. d) Se deberá obtener el índice medio diario de los conteos de volúmenes de tráfico y del factor de corrección determinado análisis de consistencia.
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83. Estudios Complementarios 83.1. Objetivo Realizar coordinaciones con entidades públicas, entidades del sector privado y con terceros a fin de cumplir con todo lo estipulado en los términos de referencia. Los estudios se refieren a aquellos trabajos que son complementarios a los estudios básicos, como son las instalaciones eléctricas, instalaciones sanitarias, señalización, coordinaciones con terceros y cualquier otro que sea necesario al proyecto. En lo que se refiere a las instalaciones eléctricas, la factibilidad del servicio, así como su punto de aplicación y en lo que se refiere a instalaciones sanitarias, la verificación y posibles influencias de las redes existentes de agua y/o desagüe serán coordinadas con los organismos encargados de los servicios de electricidad y saneamiento respectivamente. La señalización deberá estar de acuerdo con las necesidades del puente. Cualquier imprevisto o problema deberá ser coordinado con la municipalidad respectiva /o con terceros que pudieran estar relacionados. 84. Estudios de trazos de vía. 84.1. Objetivo El objetivo es la definición de las características geométricas y técnica del tramo carretero que enlaza el puente en su nueva ubicación con la carretera existente. Los estudios comprenden:
Diseño geométrico: definición del alineamiento horizontal y perfil longitudinal del eje en los tramos de los accesos. Características geométricas de la calzada, bermas y cunetas en las diferentes zonas de corte y relleno de los accesos. Trabajo topográficos: levantamiento topográfico con curvas a nivel cada 1 m y con secciones transversales cada 10 ó 20 m. estacado del eje con distancias de 20 m para tramos en tangente y cada 10 m para tramos en curva. Diseño de pavimentos: Determinación de las características geométricas y dimensiones técnicas del pavimento de los accesos, incluyendo la carpeta asfáltica, base y sub-base. Diseño de señalización: ubicación de cada tipo de señal con su croquis respectivo.
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85. Análisis estructural Antes de realizar el análisis estructural hay que tener conocimiento de que en todo puente se distinguen dos partes fundamentales: la superestructura y la infraestructura o subestructura. Superestructura conformada por: tablero que soporta directamente las cargas, y vigas, armaduras, cables, bóvedas, arcos quienes transmiten las cargas del tablero a los apoyos. Y la Subestructura conformada por: pilares, estribos que soportan directamente la superestructura, y cimientos encargados de transmitir al terreno los esfuerzos.
Para que el puente cumpla adecuadamente su función, es necesario contar con criterios prácticos para seleccionar, plasmar y analizar el modelo estructural del mismo. Por plasmar no solo se entiende definir parámetros geométricos y constitutivos de modelo; también debe llevarse a cabo una reducción de las acciones actuantes de forma consistente con los desplazamientos generalizados que le son propios. Finalizado el análisis, sus resultados deben traducirse a desplazamientos y tensiones, para poder efectuar las comprobaciones de los estados límites de servicio. A continuación clasificaremos las cargas actuantes en puentes. Clasificación y definición de cargas. Permanentes Variables Excepcionales Cargas permanentes. Son aquellas que actúan durante toda la vida útil de la estructura sin variar significativamente, o que varían en un solo sentido hasta alcanzar un valor límite. Corresponden a este grupo el peso propio de los elementos estructurales y las cargas muertas adicionales. También se consideran cargas permanentes al empuje de la tierra. Los efectos debidos a la contracción de fragüe y el flujo plástico, las deformaciones permanentes originadas por los procedimientos de construcción y los efectos de asentamientos en arroyos. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Cargas variables. Son aquellas para las que se observan variaciones frecuentes y significativas. En estas se incluyen los pesos de los vehículos y personas, así como los correspondientes efectos dinámicos, las fuerzas de frenado y aceleración, las fuerzas centrifugas, las fuerzas laterales sobre rieles. También corresponden a este grupo las fuerzas aplicadas durante la construcción, las fuerzas debidas al empuje del agua y sub-presiones, los efectos de variaciones de temperatura, las acciones de sismo y de viento.
Cargas excepcionales. Son aquellas acciones cuya probabilidad de ocurrencia es muy baja, pero que en determinadas condiciones deben ser consideradas por el proyectista, como por ejemplo las debidas a colisiones, explosiones o incendios. 85.1. Determinación de las cargas 85.1.1. Cargas permanentes Peso propio. El peso propio se determinará considerando todos los elementos que sean indispensables para que la estructura funcione como tal.
Cargas muertas. Estas incluirán el peso de todos los elementos no estructurales, tales como veredas, superficies de rodadura, balasto, rieles, durmientes, barandas, postes, tuberías, ductos y cables. El peso propio y las cargas muertas serán estimados sobre la base de las dimensiones indicadas en planos y en cada caso considerando los valores medios de los pesos especificos.
Empuje de la tierra. Los estribos y otras partes de la estructura que retienen tierra deberán diseñarse para resistir las correspondientes presiones, las mismas que serán calculadas de acuerdo con los principios de la mecánica de suelos y utilizando los valores medios de las propiedades del material de relleno. Las características supuestas para el material de relleno deberán pág. 221 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
ser verificadas con el material en obra y, en caso necesario, deberán hacerse los ajustes para corregir cualquier discrepancia. En todos los casos el diseño incluirá un sistema de drenaje del material de relleno, y deberá considerarse la posibilidad que el suelo de sature total o parcialmente, a uno o a ambos lados de la estructura de contención.
Deformaciones impuestas Son las deformaciones y esfuerzos originados por la contracción del fragüe, por el flujo plástico en elementos de hormigón o madera, los Construcción esfuerzos residuales por ferroviario. el proceso de de estribos para un puente soldadura, los posibles defectos de fabricación o de construcción, los desplazamientos de apoyos entre otras serán consideradas como cargas permanentes y tenidas en cuenta por el proyectista.
85.1.2. Cargas Variables Cargas vehiculares. Cargas vivas de vehículos. Se deberá tener en cuenta el número de vías que tendrá el puente, si será de única mano, doble mano o demás vías. También se deberá tener presente las cargas vivas de diseño correspondiente a cada vía; dependiendo del camión de diseño, tándem de diseño, área de contacto de las ruedas (ejerciendo una presión uniforme) entre otras. Y la sobrecarga distribuida, esta es una carga considerada uniformemente distribuida en dirección longitudinal sobre aquellas porciones del puente en las que produzca un efecto desfavorable. También corresponde a esta clasificación las cargas de fatiga; la frecuencia de dicha carga se calculará sobre la base del tráfico de vehículos de tres o más ejes en cada dirección. Para estos cómputos deberá considerarse el volumen de tráfico promedio a lo largo de la vida útil del puente. Efectos dinámicos. Debido a la velocidad con que circulan los vehículos sobre el puente, la transferencia de carga gravitacional se produce a corto plazo (décimas de segundo), lo que define un efecto dinámico. Fuerzas centrífugas. Presente en puentes con curvatura en planta. La circulación de vehículos sobre tales puentes genera una fuerza radial desde el centro de curvatura. Fuerzas de frenado y aceleración. Concebidas como fuerzas longitudinales que actúan sobre los tableros de los puentes, cuando los vehículos detienen rápidamente su movimiento o aceleran. Cargas en puentes peatonales. Los puentes para uso peatonal y para el tráfico de bicicletas deberán ser diseñados con una carga viva uniformemente distribuida considerando el posible uso del puente por vehículos de emergencia o mantenimiento. Empuje de agua. pág. 222 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
Flotación. Generada por el empuje vertical provocado por el sumergimiento en agua de parte de los componentes del puente, como las pilas centrales. Empuje Hidrodinámico del Agua. Proveniente de la velocidad con que circula el agua por los cauces de río o de la velocidad con que impacta el agua de mar. Su acción se produce sobre los elementos sumergidos en el flujo de agua. Variaciones de temperatura. Proveniente de los cambios climáticos y de la diferencia de temperatura entre el día y la noche. Se deberán tener en cuenta las temperaturas máximas y mínimas de la zona de localización de la estructura, la temperatura de montaje, el tipo de estructura y espesor de la misma. La junta de dilatación es un dispositivo que permite los movimientos relativos entre dos partes de una estructura; para que cumpla su misión correctamente debe satisfacer: asegurar la libertad de movimiento del tablero, dar continuidad a la capa de rodadura y permitir una correcta evacuación de las aguas superficiales. Generalizaremos los tipos de juntas de utilización más común. BEJS – Sello de juntas de expansión para puentes. Es un producto efectivo, duradero y totalmente impermeable. Fácil de instalar, es un sistema que no requiere de grandes herramientas y equipos para su instalación. La misma se puede hacer de una manera rápida, limpia y efectiva para poner en uso el puente entre una a dos horas después de instalada la junta.
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Juntas de neopreno puentes de carreteras
para
Estas juntas son elementos constituidos por un bloque de elastómero realizado habitualmente con una mezcla de cauchos con base cloropreno, formuladas adecuadamente para dar elasticidad, resistencia y durabilidad a la misma. En el interior del elastómero se encuentran unos refuerzos metálicos de acero, que le confieren la rigidez y resistencia necesarias para transmitir las cargas de tráfico e impiden su incurvación al absorber los movimientos. El conjunto se ancla mediante pernos a los bordes de la estructura.
Junta de Placa Dentada: Se utilizan en puentes de tramos medianos y largos. Se adaptan a movimientos totales, ésta es su mayor ventaja y sus desventajas se refieren a la posible acumulación de desechos y tierra, que obstruyen el canal de movimiento de abertura y cierre de la junta. Palizadas: Provocadas por la acumulación de restos vegetales en épocas de máximo caudal, las que actúan sobre determinados componentes del puente como pilas y estribos.
Cargas por viento. Para los puentes regulares convencionales, se calculará las fuerzas de viento de acuerdo a los registros de viento de nuestro país. En aquellos casos en que la acción del viento pueda originar fenómenos vibratorios importantes (por ejemplo: Inestabilidad aerodinámica), se deberán realizar los estudios especiales correspondientes. Los puentes colgantes son los más sensibles a las acciones del viento.
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Puente de Tacoma Narrows; derrumbado en 1940 debido al fenómeno de resonancia mecánica.
Fuerzas sísmicas. Dichas fuerzas deberán ser evaluadas por cualquier procedimiento racional de análisis que tenga en cuenta las características de rigidez y de ductilidad, las masas y la disipación de energía de la estructura. Para efectos de establecer los procedimientos mínimos de análisis y determinar los coeficientes correspondientes, los puentes se clasificarán en tres categorías de importancia: Puentes críticos. Deberán permanecer operativos luego de la ocurrencia de un gran sismo, que supere al sismo de diseño, y permitir en forma inmediata el paso de vehículos de emergencia y de seguridad. Puentes esenciales. Como mínimo deberán quedar en condiciones operativas después de la ocurrencia de un sismo con las características de diseño, a fin de permitir el paso de vehículos de emergencia y de seguridad. 85.1.3. Cargas excepcionales Son aquellas acciones cuya probabilidad de ocurrencia es muy baja, pero que en determinadas condiciones deben ser consideradas por el proyectista, como por ejemplo las debidas a colisiones, explosiones o incendios. 85.1.4. Cargas de mayor influencia según diseño elegido Los estados de carga críticos dependen del tipo de puente diseñado, de su geometría, de los materiales de construcción y del sitio en que se va a construir la estructura, pues no todas las cargas son importantes para todos los puentes: Las cargas dinámicas de viento son importantes en puentes de gran longitud con poca rigidez, como los puentes colgantes, mientras la presión estática equivalente al viento es importante en ciertos puentes metálicos que ofrecen resistencia al paso del viento. La fuerza centrífuga es importante en puentes de eje curvo. La presión hidrodinámica es importante en puentes sobre ríos corrientosos, con pilas intermedias. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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La flotación es importante en pilas sumergidas de puente. Las palizadas son importantes en puentes con pilas intermedias ubicadas a distancias pequeñas entre sí, en puentes de poco gálibo, etc. 85.1.5. Apoyos de puentes Los dispositivos de apoyo se diseñan para: - transmitir las cargas desde la superestructura a la subestructura - Permitir la expansión y rotación de la superestructura Deben poseer gran capacidad de distorsión y gran rigidez ante cargas verticales. Su altura no debe cambiar apreciablemente ante cargas verticales. Los dispositivos de apoyo se diseñan para resistir las cargas que pueden ocurrir simultáneamente en distintas direcciones. Los dispositivos de apoyo deben ser de fácil mantenimiento o no requerirlo.
Losa de aproximación de puentes. Las losas de aproximacion que habitualmente se disponen junto a los estribos de las obras en los proyectos de carretera, tienen como mision amortiguar las diferencias de asiento entre dichos estribos y los terraplenes contiguos. Normalmente se debe a la dificultad que existe para compactar el terreno en la proximidad de los estribos, pero es evidente que aunque el terraplen esté bien compactado, siempre se va a producir un asiento diferencial entre el relleno y la estructura.
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Losa de aproximación
Infraestructura Se entiende por terreno de cimentación la parte de la corteza terrestre en que se apoya la infraestructura de la obra y que es afectada por la misma. Al elegir el tipo de cimentación el ingeniero debe tener en cuenta los siguientes cinco pasos:
Obtener, cuando menos, información aproximada con respecto a la naturaleza de la superestructura y de las cargas que se van a transmitir. Determinar las condiciones del subsuelo en forma general (mecánicas e hidráulicas) Considerar cada uno de los tipos acostumbrados, para juzgar si pueden construirse en las condiciones prevalecientes. En esta etapa preliminar se eliminan los tipos de cimentación inadecuados.
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Hacer estudio más detallado y aún anteproyectos de las alternativas más prometedoras (disponibilidad de materiales del lugar o del equipo de construcción) Preparar una estimación del costo de cada alternativa y elegir la más aceptable entre el funcionamiento y el costo. Elegida la cimentación el ingeniero se enfrentará a los problemas constructivos, en todos los cuales la mecánica de suelos lo guiará para manejar correctamente le suelo, que es el medio en el cual la cimentación ha de construirse. 85.2. Tipos de cimentación Clasificaremos los tipos de cimentación en dos grandes grupos: 85.2.1. Cimentaciones Superficiales Son aquellas en que la profundidad de desplante no exceda dos o tres veces el ancho del cimiento, sin que pueda ofrecerse un criterio más preciso para diferenciarlas, ya que no existe una frontera que las delimite. Los tipos más frecuentes son:
Zapatas aisladas. Éstas son cuadradas o rectangulares y regularmente de concreto mampostería de piedra. El objetivo básico es ampliar el área de apoyo de un elemento estructural. Zapatas corridas. Cuando el suelo es arenoso de compacidad errática y las cargas transmitidas a la cimentación son altas debe emplearse este tipo de zapatas, las cuales sostienen varios elementos estructurales de transmisión de carga. Losas. El uso de losas resulta apropiado cuando la suma de las áreas de zapatas que serán necesarias para transmitir la carga de la estructura sobrepasa el 50% del área toral de cimentación, o bien con objeto de reducir los asentamientos.
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85.2.2. Cimentaciones profundas Pilotes Los pilotes, a diferencia de las zapatas, son cimentaciones profundas. Suelen tener forma circular y pueden ser o prefabricados o ejecutados in situ. Existen multitud de tipologías para la ejecución de los pilotes. Pilotes in situ Para su construcción se debe realizar primeramente una perforación y luego hormigonar en ella o bien introducir un prefabricado. La perforación se puede realizar mediante la extracción del terreno o bien mediante el desplazamiento del mismo mediante la hinca de una tubería. En pilotes de extracción el sostenimiento de la perforación se puede hacer mediante la propia resistencia del terreno, por el empleo de lodos tixotrópicos que forman una película resistente, mediante la colocación de una entubación metálica o por la presencia del propio elemento de perforación como puede ser el caso de los pilotes excavados mediante barrena helicoidal. El Hormigonado de los pilotes ha de ser continuo para evitar discontinuidades en el mismo que pudieran afectar a su resistencia. Hay muchos métodos diferentes de hormigonar y colocar las armaduras para la construcción de un pilote in situ. Pilotes prefabricados. Esta tipología de pilotes son de menor diámetro que los anteriores debido a la dificultad de hincarlos en el terreno. La fabricación de los pilotes tiene lugar generalmente en una central de prefabricados. El transporte de los mismos se deberá hacer de forma que no resistan cargas indebidas durante el mismo. La hinca de los mismos se hace habitualmente por golpeo. Una vez finalizado el pilote se ha de proceder al descabezado y la preparación para la situación del encepado. La parte superior se ha de rechazar debido a que ha sufrido los impactos para la realización del hincado. Cimentaciones en condiciones especiales. De manera más o menos habitual es común que en el paso de los puentes en ríos o en casos especiales sea necesaria la adopción de medidas especiales para la construcción de las cimentaciones de las pilas de los puentes. Recintos estancos. Su ejecución consiste en aislar del agua una zona determinada donde se va a situar la cimentación de alguna pila, generalmente en el fondo de un río, brazo de mar o lago, etc. Una vez construido un recinto estanco se puede proceder de dos 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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modos, primeramente se puede agotar el agua del interior del recinto y trabajar en seco bajo la cota del agua del río o de la superficie de agua (ver fotografía). También se puede optar por rellenar la zona estanca y construir encima la cimentación. Pilotes de gran diámetro. Debido al aumento de las luces empleadas en la construcción de puentes actualmente a veces es necesaria la realización de pilotes de grandes diámetros excavados a profundidades considerables que puedan aguantar mayor número de cargas y nos permitan distanciar los apoyos del puente. Estribos. Son los elementos estructurales que conforman la infraestructura los cuales soportan el tablero del puente en sus extremos y además tienen la función de contener total o parcialmente el terraplén de aproche. Existen diversos modelos de estribos.
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AFOROS DE CAMINOS VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: Pérez, Ariel – Pérez, Gabriel – Ulloa, Carlos
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86. INTRODUCCIÓN Las estaciones de aforo son unos dispositivos que se implantan en los caminos con el objetivo de contabilizar el número de vehículos que pasan por el punto concreto en que se encuentran, permitiendo diferenciar el tipo de vehículo (vehículos pesados o vehículos ligeros), o la velocidad media de paso de los mismos. Esta información suministrada permite a los responsables de los caminos planificar las inversiones y mejoras a realizar en los diferentes caminos, en función del tráfico soportado (información obtenida de las estaciones de aforo), junto con otros aspectos que son tenidos en cuenta (factores medioambientales, necesidades particulares de cada zona y presupuesto con el que se cuenta). Las estaciones de aforo implantadas en la actualidad, ofrecen la posibilidad de enviar los datos de manera automática (vía GSM o GPRS) a algún centro de control, lo que permite conocer en todo momento el tráfico existente en las diferentes zonas donde están instaladas. Un análisis estadístico de este tráfico posibilita la planificación eficiente de las obras en los caminos en los momentos de menor tráfico, así como una planificación y mejor atención de las posibles emergencias. De la misma manera, la información suministrada relativa al tipo de vehículos que pasan por un camino correspondiente (fundamentalmente cuando el tipo de vehículo más habitual es de los considerados “pesados”), permite establecer prioridades en la modificación de los trazados, para cubrir las necesidades existentes. Los modelos más habituales de estaciones de aforo implantadas en la actualidad se basan en un pareja de espiras electromagnéticas instaladas en cada carril de la calzada, que detectan el paso y la presencia del vehículo, calculando una serie de datos de interés (peso, longitud, velocidad o calzada), que posteriormente serán enviados a un centro o sistema de control, para la visualización gráfica y el tratamiento de toda esta información. Estas estaciones tienen un bajo consumo de energía, aunque se recomienda su conexión a la red eléctrica frente a otras alternativas (alimentación a través de un panel solar, por ejemplo), para asegurar su correcto funcionamiento en todo momento.
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87. CENSOS VOLUMÉTRICOS: Es el censo que se efectúa en cada intersección, previamente determinada, y dentro de la zona estudiada en función a los factores conflictivos que presenta. Se trata del conocimiento de todos los movimientos vehiculares en los ingresos y egresos de cada una de las intersecciones. Realizado el procesamiento de los datos obtenidos, se da un diagnóstico que permite generar la propuesta pertinente dentro del estudio integral. Éstos son los que se utilizan en el cálculo del T.M.D.A. (Tránsito Medio Diario Anual).
87.1. T.M.D.A.: Tránsito Medio Diario Anual Se denomina Volumen de tránsito: al número de vehículos que pasa por un tramo dado durante un período de tiempo. El Tránsito Medio Diario Anual es una medida fundamental del tránsito y en el sentido estricto se define como el volumen de tránsito total anual dividido por el número de días del año, y se abrevia T.M.D.A.
Si bien, en general, la distribución de los volúmenes de Tránsito Medio Diario Anual es la misma en ambas direcciones, durante algunas horas una de las trochas lleva volúmenes mayores que la otra. Para esas condiciones se ha encontrado, que para caminos rurales pavimentados de dos carriles (80% de la Red Nacional), en uno de los sentidos del tránsito circulan del orden de las dos terceras partes del volumen total.
87.1.1.
Composición:
El tránsito puede ser dividido en tres grupos principales a saber:
- Automóviles: Se incluyen también en esta categoría a las camionetas y todo otro vehículo cuyas características de operación se asemeje a las de los automóviles. - Ómnibus: Incluye a los "colectivos", micro-omnibus y similares. - Camiones: Incluye a los camiones con y sin acoplado, semi-remolques, semi- remolques con acoplado y todo otro vehículo cuyas características de operación sean similares a las de los camiones.
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87.1.2. Ejemplo de TMDA: tomado del portal de la Dirección Nacional De Vialidad
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87.1.3.
La demanda de tránsito varía según:
- el mes del año. - el día de la semana. - la hora del día. Estas Variaciones quedan expresadas por Factores de Ajuste que surgen de la relación de Tránsitos Medios Diarios y también de estos con Tránsitos Medios Horarios, desde el año 2004. Se presentan seis (6) opciones dependiendo de la temporalidad del factor y de su referencia. En las variaciones horarias se agrega el peso, porcentaje del Tránsito Medio Diario Horario respecto del Tránsito Medio Diario, Diario Mensual y Diario Anual. Todos los datos de tránsito que se utilizan son de los puestos permanentes. Una séptima opción permite obtener la variación del tránsito de períodos. Se distinguen tres (3) lapsos: menos de un día, menos de un mes, y más de un mes, así resultan tres (3) factores para el primer lapso, dos (2) para el segundo y uno (1) para el tercero.
87.1.4.
Grupos de días a considerar para año de la consulta:
a) todos los días del año (365 días o 366 días en el caso de año bisiesto), b) los días hábiles del año (de lunes a viernes sin influencia de días 'feriados'), c) los días hábiles y fin de semana no feriado. (Lunes a Domingo sin 'feriados') y d) los días feriados del año ('feriados' incluye todos los feriados nacionales y los días influenciados por el mismo). 87.1.5. Obtención de la TMDA La planificación y realización de aforos va encaminada a obtener el tránsito medio diario anual de cada uno de los tramos que conforman la red viaria. Para ello, se tratan los datos según hayan sido obtenidos de las diferentes clases de estaciones de aforo existentes. En el caso de estaciones permanentes, la obtención del TMDA es inmediata, efectuando la media obtenida a lo largo del año. 𝑇𝑀𝐷𝐴 = ∑ 𝐼𝑛 365
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Si se trata de estaciones de control o de cobertura, será necesario emplear una serie de factores de conversión que permitan ajustar las medidas de intensidad efectuadas. Estos factores son tres a saber:
a)
Nocturnidad(N) Relaciona la intensidad existente a lo largo del día (I24) Con la medida durante 16 horas (de 6 a 22h) en un día laborable.
b)
Estacionalidad(L) Mide la relación existente entre la intensidad media anual de los días laborables del año y la intensidad de un día laborable en un determinado mes.
c)
Festivos(S): Evalúa la influencia de los sábados y domingos, vinculando la IMD anual a la intensidad media de los días laborables
Siendo:
a = la relación entre la intensidad de los días laborables y los sábados.
b = la relación entre la intensidad de los días laborables y los domingos
De esta forma, el cálculo de la TMDA se reduce a la siguiente expresión:
𝑇𝑀𝐷𝐴 = 𝐼16. 𝑁. 𝐿. 𝑆
Donde I16 corresponde al aforo de 16hs de un día laborable de un determinado mes proporcionado por la correspondiente estación de cobertura.
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851.2.1.1. Ejemplo para el cálculo del TMDA de una vía a partir de aforos
Además se conoce la intensidad suministrada por una estación de cobertura situada en dicho camino, cuyo valor para el mes de abril es de 3000 veh/h., empleando un periodo de aforo de 16hs en día laborable. Para calcular la TMDA debemos obtener los tres factores de conversión que permita adaptar la intensidad aforada en la estación de cobertura. El factor nocturnidad (N) se halla dividiendo la intensidad obtenida durante 24hs por la aforada en 16 hs, para un mismo día laborable:
El siguiente paso consistirá en calcular el factor de estacionalidad (L), para lo cual podemos ampliar dos métodos. El primer de ello consiste en sumar todas las intensidades aforadas en 16hs de los días laborables disponibles y dividirlas por las correspondientes al mes deseado:
Por último, solo falta calcular el factor de festivos (S). Previamente a efectuar dicha operación debe obtenerse la intensidad media laboral, considerando el mes estudiado, en este caso Abril:
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Al igual que antes, existe otra manera menos exacta de obtener este factor, considerando únicamente las intensidades del mes estudiado:
Una vez obtenido todos los coeficientes, basta con sustituirlos en la expresión general de cálculo de la TMDA, tomando como intensidad base los 3000 veh/h. aforado en la estación de coberturas: 𝑇𝑀𝐷𝐴 = 𝐼16 ∗ 𝑁 ∗ 𝐿 ∗ 𝑆 = 3000 ∗ 1142 ∗ 1070 ∗ 0.95 = 3575 𝑣𝑒ℎ/ℎ.
87.2.
HORA PICO U HORA PUNTA:
La hora pico es la denominación que se le da al periodo de tiempo, no necesariamente una hora, en el que regularmente se producen congestiones. Generalmente se refieren a congestiones en la vía pública, y pueden ser una sobredemanda o congestión de picos a las autopistas o avenidas principales como de la saturación del transporte público. Las principales razones por las cuales se producen estas congestiones son, debido a que en las grandes ciudades, la mayor parte de la masa laboral cuando se ingresa o se retira de sus puestos de trabajo a una misma hora. Durante la hora pico se suelen producir atascos y congestiones en las carreteras. Además los servicios de transporte público (autobuses, metro, etc.) por lo general resultan en una 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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demanda más grande que la oferta que ofrece, generando retrasos por las aglomeraciones que se juntan. El factor de hora pico o punta (FHP), tiene en cuenta las variaciones del tráfico a corto plazo: FHP = Q / 4Q15máx Q= Volumen de tráfico durante la hora Q15máx = Volumen máximo registrado durante 15 minutos consecutivos de esa hora Para variaciones muy rápidas de tráfico (autopista) FHP = Q / 12Q5máx 851.2.2. Ejemplos:
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87.3.
Estudios Origen Destino
Para un estudio de transporte en carreteras, el objetivo primordial es estimar la demanda que tendrá un proyecto nuevo o existente en determinado tiempo. Los estudios Origen Destino permiten obtener información que permita determinar la movilidad de un proyecto de interés y calibrar los modelos de oferta y de demanda de los sistemas de transporte, beneficiando así el proceso de planeación de transporte. Estos estudios consisten en detener a los vehículos que pasan por un punto de una carretera, para obtener información sobre los viajes que realizan. La demanda de transporte se define como la relación entre las actividades socioeconómicas y las necesidades de transporte, ayuda a predecir la cantidad de usuarios que utilizarán cada modo de transporte. Regularmente un estudio de demanda en carreteras incluye mínimo un estudio de origen destino, de los que se obtienen resultados directamente de campo mediante estaciones de encuesta y aforos. Estos resultados se reflejarán en una matriz origen destino, la cual ayudará a obtener una estimación aproximada de la demanda.
Las encuestas Origen-Destino (OD) identifican los principales viajes que pasan por la región de estudio, permitiendo caracterizar el flujo de los viajes sobre las vías existentes, además, permiten determinar los viajes de corto y largo itinerario. Los formatos de encuesta origendestino deben recopilar información básica de la estación de análisis, la carretera sobre la que está ubicada, la latitud y longitud, el sentido de la vialidad, así como las condiciones climáticas de la zona y los percances que se puedan llegar a presentar al momento de realizar la encuesta. Se debe llevar un control de la fecha, el día de la semana y el período en que se realiza. La encuesta debe contener el detalle de la información que se desea analizar en el estudio:
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87.4.
Censos de Clasificación:
Se realizan semestralmente en las Estaciones Permanentes durante días hábiles, preferentemente martes, miércoles, y jueves, durante 48 horas consecutivas, utilizando mangueras como sensores. En estos censos, se clasifican los vehículos según las siguientes siluetas: automóviles, camionetas, ómnibus, camiones simples, camiones con acoplado y semi-remolques, estos cuatro últimos tipos de vehículos discriminados según el número de ejes. Tienen por misión servir a la determinación de la composición del tránsito, por tipo de vehículo, que está usando la Red Vial Nacional.
88.
VELOCIDAD:
Mientras que los volúmenes de tránsito proporcionan un método para cuantificar valores de capacidad, la velocidad (o su recíproco, el tiempo de recorrido) es una medida importante de la calidad del servicio proporcionado al usuario. Se utiliza como una medida de eficacia importante que define los niveles de servicio en muchos tipos de vía, como son las carreteras de dos carriles, las carreteras arteriales, los tramos de trenzado de autopista y otras. La velocidad se define como la tasa de movimiento expresada como distancia por unidad de tiempo, generalmente como kilómetros a la hora (km/hora) o millas a la hora (ml/hora). 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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v=e/t v= velocidad constante; e= espacio o distancia recorrida; t= tiempo de recorrido Se debe utilizar algún valor representativo para caracterizar la velocidad de una corriente de tránsito, porque generalmente se puede observar una amplia distribución de velocidades individuales dentro de dicha corriente. Antes de analizar las velocidades, conviene introducir algunas definiciones sobre los diferentes tipos de velocidades que se pueden analizar en una corriente de tránsito:
Velocidad de punto de un vehículo: es la velocidad vp a su paso por un determinado punto o sección transversal de la carretera.
Velocidad instantánea de un vehículo: es la velocidad vi cuando se encuentra circulando a lo largo de un tramo de carretera en un instante dado.
Velocidad media temporal: es la media aritmética de las velocidades de punto de todos los vehículos que pasan por un punto específico de una carretera durante un intervalo de tiempo seleccionado:
Vt=velocidad media temporal; v1=velocidad de punto del vehículo 1; v2=velocidad de punto del vehículo 2; vn=velocidad de punto del vehículo n; n=número total de vehículos observados en el punto
Velocidad media espacial: es la media aritmética de las velocidades instantáneas de todos los vehículos que en un instante dado se encuentran en un tramo de carretera.
Ve=velocidad media espacial; v1=velocidad instantánea del vehículo 1; v2=velocidad instantánea del vehículo 2; vn=velocidad instantánea del vehículo m; m=número total de vehículos observados en el tramo; Si todos los vehículos viajaran a la misma velocidad, entonces las velocidades media temporal y espacial serían iguales, en otras situaciones la velocidad media espacial siempre es menor que la temporal. La diferencia entre las dos velocidades medias, puede entenderse mejor si se visualiza un tramo de carretera en estudio. Una muestra de velocidades de punto tomada al final del tramo durante un período de tiempo finito, tiende a incluir algunos vehículos más veloces que aún no habían entrado al tramo al inicio del estudio, y a su vez tiende a excluir algunos vehículos lentos que estaban dentro del tramo cuando se empezó a tomar la muestra. Sin embargo una fotografía aérea incluirá todos los vehículos que se encuentran dentro del tramo de carretera en el momento de la exposición y no otros.
Velocidad de recorrido o global o de viaje: para un vehículo, es el resultado de dividir la distancia recorrida,
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desde el inicio hasta el fin del viaje, por el tiempo total que se empleó en recorrerla. En el tiempo total de recorrido están incluidas todas aquellas demoras operacionales por reducciones de velocidad y paradas provocadas por el camino, el tránsito y los dispositivos de control, ajenos a la voluntad del conductor.
Velocidad media de recorrido: para todos los vehículos o para un grupo de ellos es la suma de sus distancias recorridas dividida por la suma de los tiempos totales de viaje.
Si todos o el grupo de vehículos recorren la misma distancia, la velocidad media de recorrido se obtiene dividiendo la distancia recorrida por el promedio de los tiempos de recorrido. Así, puede verse que la velocidad media de recorrido es una velocidad media espacial. La velocidad de recorrido sirve principalmente para comparar condiciones de fluidez en ciertas rutas; ya sea una con otra, o bien, en una misma ruta cuando se han realizado cambios, para medir los efectos.
Velocidad de marcha o en movimiento o de crucero: para un vehículo, es el resultado de dividir la distancia recorrida por el tiempo durante el cual el vehículo estuvo en movimiento. Para obtener la velocidad de marcha en un viaje normal, se descontará del tiempo total de recorrido, todo aquel tiempo en que el vehículo se hubiese detenido por cualquier causa asociada a la operación del tránsito. Por lo tanto esta velocidad será de valor superior a la de recorrido. Velocidad de proyecto o de diseño o directriz, es la velocidad máxima a la cual pueden circular los vehículos con seguridad sobre una sección específica de una vía, cuando las condiciones atmosféricas y del tránsito son tan favorables que las características geométricas del proyecto gobiernan la circulación.
La mayoría de los métodos que utilizan la velocidad como medida de eficacia adoptan la velocidad media de recorrido como parámetro definidor. Esta medida es utilizada porque es fácil de calcular partiendo de las observaciones de vehículos individuales dentro de la corriente y porque es la medida estadísticamente más relevante en las relaciones con otras variables. También se le puede designar como velocidad promedio de viaje (VPV). 89. EXPANSIÓN DE 12 A 24 HORAS Para expandir los puntos censales de 12 a 24 horas, se calcula un factor de acuerdo a fórmula de más abajo. Los valores de 24 hrs. se obtienen de la información registrada en estaciones permanentes (P. Peajes, Equipos), o de los puntos censados en 24 horas, de acuerdo a la siguiente fórmula:
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90. PARÁMETRO DE EFICIENCIA: Es la densidad de la corriente de tránsito. La densidad de la corriente de tránsito (D) es la cantidad de vehículos equivalentes presentes en un carril de autopista de un kilómetro de longitud. Es una medida de la proximidad de los vehículos entre sí en el flujo del tránsito del carril. 90.1. Variables que intervienen en el cálculo: Características de la vía: Velocidad de flujo libre Número de carriles en cada sentido Ancho de calzada y carril Tipo y ancho de banquina izquierda y derecha Densidad de puntos de acceso Tipo de mediana (calzada con o sin división). Tránsito: Volumen de Tránsito: volumen de la trigésima hora Factor Hora Pico Proporción de vehículos pesados (camiones y ómnibus) Direccionalidad Tipo de conductores Características del entorno de la vía Topografía
90.2. DETERMINACIÓN DE NIVEL DE SERVICIO El volumen vehicular de las autovías es en muchos aspectos similar al de una autopista, sin embargo, en varios factores son diferentes, principalmente debido a las fricciones laterales que están presentes en los accesos y las intersecciones, y también a las causadas por los flujos opuestos en las secciones de calzadas individuales. Las velocidades en las autovías tienden a ser más bajas que en secciones de autopista similares, al igual que las capacidades. En principio se obtienen las condiciones prevalecientes de calzada, tránsito y entorno a través de la aplicación de distintos factores que modifican las condiciones ideales anteriormente definidas. Los factores que afectan a la velocidad son: factor de ancho de 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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carril, factor de despeje de obstáculos a izquierda y derecha, el factor por tipo de mediana y el factor por densidad de puntos de acceso. En el cálculo del volumen equivalente intervienen: el factor de hora pico, el factor de vehículos pesados, el factor de tipo de terreno y el factor por tipo de conductores. La relación entre el volumen equivalente de tránsito y la velocidad en condiciones prevalecientes da como resultado la “densidad”, parámetro de eficiencia a partir del cual se obtiene el nivel de servicio de acuerdo con los valores definidos en la Tabla siguiente. Por otra parte, en la Figura, se puede apreciar para cada curva de velocidad de flujo libre en condiciones prevalecientes, el rango de volumen de tránsito equivalente para cada uno de los niveles de servicio.
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91. CARACTERÍSTICAS DEL ESTUDIO DE AFOROS Flujo de circulación Velocidad y tiempos de recorrido de los vehículos Origen, destino y objetos de los viajes realizados Accidentes de circulación Censos hora pico
91.2.
Métodos de aforo
91.2.1. Aforos manuales: Este tipo de aforo son los más costosos dado que emplean personal calificado para su realización. Su metodología es la siguiente: El observador se coloca en una sección del camino y realiza un conteo de todos los vehículos que circulan por él a través de aparatos electrónicos o pulsadores.
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La efectividad de este tipo de aforo es mayor que las demás ya que permite distinguir los diferentes vehículos que transitan. En algunos casos son imprescindibles, como por ejemplo en intersecciones, para evaluar bien todos los movimientos. El inconveniente que tienen es que solo es recomendable para periodos cortos, no superiores a 24hs ya que no se justifica superar esta cantidad de horas por sus altos costes.
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91.2.1.1. Ventajas: Ayudan a establecer el porcentaje de vehículos de más de dos ejes, con el objeto de corregir los datos globales obtenidos con los aforos automáticos. 91.2.1.2. Desventajas: Durante períodos de tránsito alto, es necesario más de una persona para efectuar los aforos. La exactitud y confiabilidad de los aforos depende del tipo y cantidad del personal, instrucciones, supervisión y la cantidad de información a ser obtenida por cada persona. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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91.2.2. Aforos automáticos: Se basan en la utilización de mecanismos automáticos, que detectan el paso de vehículos, procediendo a su conteo y posterior almacenamiento. Los aparatos más empleados en este tipo de aforo son los neumáticos, que consta de un captador formado por un tubo de goma colocado transversalmente sobre la calzada, y detector compuesto por una membrana formada por dos laminas metálicas que entran en contacto cada vez que un vehículo las pisa. Otro tipo de sistema empleado son los detectores de lazo o bucle, basados en la inducción electromagnética y detectores basados en ondas de choque o en el láser.
91.2.2.1. Ventajas: Bajo costo Extenso tiempo de cobertura 91.2.2.2. Desventajas: No pueden registrar movimientos de vuelta Están sujetos a vandalismo 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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No hay forma de saber si la unidad estuvo inoperativa entre las lecturas Presenta posibles errores para contar vehículos con precisión, cuando se tienen vehículos de tres o más ejes. 91.2.3. Aforos móviles: Cuando interesa la determinación de aforos en un tramo determinado, se recurre al conteo de vehículos desde otro automóvil en movimiento e integrado en la corriente de tráfico. El flujo horario por medio de este método se determina mediante la siguiente expresión.
Donde: C= es el número de vehículos con los que se cruza el aforador A= es el número de vehículos que nos adelantan a= es el número de vehículos adelantados T= es el tiempo de control En este método interesa que el valor de T no sea alto, porque ya no correspondería a una sección determinada sino a un tramo de camino. 91.2.4. Aforo fotográfico: Se basan en el control aéreo de la circulación. Este método es caro y poco usual, puede ofrecer información sobre densidades, velocidades e incluso intensidades de tráfico. 91.3.
Tabla comparativa de los distintos tipos de aforos:
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92. ESTACIONES DE AFOROS Para realizar una correcta y completa medida de las constantes vitales del tráfico a lo largo y ancho de la red viaria, se recurre al establecimiento de una serie de estaciones dedicadas al aforo de vehículos y situadas en puntos estratégicos previamente escogidos. Evidentemente no todas las estaciones realizaran medidas de la misma calidad; algunas, las situadas en zonas de gran tráfico, realizaran un conteo más exhaustivo y de mayor duración; otras, se limitarán al aforo en periodos restringidos de tiempo.
92.1. Metodología para la clasificación de estaciones: La metodología para la clasificación del sistema de conteo tráfico consiste en:
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92.1.1. Identificación de Vectores de correspondencia y determinación de rangos para las categorías de vectores: El vector de correspondencia es para designar la potencialidad con la cual se manifieste la afinidad que pueda existir entre una estación de conteo largo con una estación de conteo corto. En todas las estaciones se identifican los vectores como: Vector geográfico (R), Vector Volumen (V), Vector vehículos pesados de Carga (C), y Vector de incidencia de camiones de larga distancia (T). 92.1.2. Clasificación de estaciones por las categorías de vectores: Estaciones de mayor cobertura (EMC), Estaciones de Corta Duración (ECD), y Estaciones de Conteo Sumaria (ECS) 92.1.3. Etiqueta de Identidad de las estaciones 92.1.4. Dependencia de Estaciones: Esto es identificar cual será la estación de mayor cobertura para una estación de conteo de Corta duración o Conteo Sumaria, partiendo del perfil de variación en el flujo vehicular que presente mayor grado de similitud posible. 92.1.5. Factores de Ajustes: Entran en juego diferentes factores que tienen en cuenta el periodo de tiempo durante el cual no se han tomado datos en los aforos no permanentes. Existen diferentes factores, conocidos como factores de expansión, que es el factor para expandir el tráfico diario semanal al tránsito medio diario anual (TMDA) por tipo de vehículo, el que se obtiene de los conteos realizados en las estaciones de mayor cobertura, según el período de tiempo que se desea considerar: 92.1.5.1. Factor día: Corresponde expandir el tráfico diurno de 12 horas a tráfico diario de 24 horas, se obtiene mediante los resultados correspondientes de las estaciones de mayor cobertura, de 24 horas, siendo la fórmula para calcular:
92.1.5.2. Factor Semana: El Factor para expandir el resultado obtenido para un período corto de tres días de la semana (martes a jueves) a los promedios semanales 7 días (lunes a domingo), siendo la fórmula para calcular:
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Factor Fin de Semana: Es el factor para expandir un conteo realizado durante el fin de semana a los 7 días de la semana, siendo la fórmula para calcular:
92.1.5.3. Factor de estacionalidad: Tiene en cuenta la influencia que provoca en el tráfico el mes de año durante el cual se llevó a cabo la medición. Dependiendo del tipo de estación necesitaremos mayor o menor cantidad de datos para obtenerlo:
92.1.5.4. Factor de festivos: Introduce el efecto de los días festivos en aquellas estaciones en las cuales no se hayan tomado datos durante los mismos: Factor Festivos = TMDA/ I (laborables,24h) Dependiendo del rango de la estación y del tiempo durante el cual haya estado funcionando, serán necesarios más o menos factores para la estimación de la intensidad. 92.2.
Tipos de estaciones de aforo:
92.2.1. Estaciones permanentes: Este tipo de estaciones realizan un aforo continuo por medio de contadores automáticos, conociéndose de esta forma la intensidad de cada una de las horas durante todo el año. Gracias a las medidas proporcionadas por las estaciones permanentes pueden estimarse los ciclos y fluctuaciones del tráfico diario, semanal y anual así como obtener tendencias de evolución a largo plazo.
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Este tipo de estaciones deben situarse en todo los tipos de caminos representativos de la red.
92.2.2. Estaciones de control: Tiene por objeto la detección de las variaciones diarias, semanales y anuales que se producen en la intensidad del tráfico. Se subdividen en primarias y secundarias, según sea el periodo de aforo empleado. Primarias: Aforos durante una semana completa y al menos un periodo de 4 días que incluya dos laborables, un sábado y un domingo con un periodo de repetición de uno a dos meses. Secundarias: Suele aforarse un día laborable completo cada dos meses. 851.2.3. Estaciones de cobertura: Su finalidad es su estimación de la TMDA a partir de un único aforo anual como mínimo y de duración no superior a las 24 horas. Es recomendable realizar dos aforos anuales. Debe colocarse al menos una estación de coberturas en cada tramo del camino en el que se suponga constante la intensidad de tráfico. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Para auxiliar en su cometido a estas estaciones, se realizan recuentos manuales para conocer la composición del tráfico en las estaciones permanentes y en algunas estaciones de control seleccionadas, bastando para ello un periodo de varias horas en un día laborable. 93. ESTACIONES DE ENCUESTAS Y AFOROS A los puntos donde se realizan los estudios origen destino se les llama estaciones origen destino. En una estación origen destino se busca analizar las características de viaje de las carreteras seleccionadas, obteniendo información acerca del origen y destino de los viajes, el motivo y la frecuencia de los mismos, el nivel de ingresos del conductor y el tipo de carga transportada, entre otros, mediante encuestas realizadas directamente al conductor. Las encuestas realizadas al usuario en un estudio origen- destino, se dividen en encuestas de origen- destino (OD), explicadas anteriormente, y en encuestas de referencia declarada (PD). 93.1. Encuesta preferencia declarada (PD) Las encuestas de Preferencia Declarada (PD) miden las expectativas de uso de los nuevos proyectos, con base en la comparación de situaciones alternas que tienen beneficios en términos de ahorro de tiempo, pero representan un costo diferencial para los usuarios. A partir de ellas, se determina la segmentación de la demanda y el valor del tiempo de cada uno de los segmentos. Es usual que la selección de una nueva vía alterna respecto de redes existentes, dependa principalmente de tres conjuntos de características:
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TERRAPLÉN VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: Villalobos, Arnaldo
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94. MOVIMIENTO DE SUELOS Se entiende por Movimiento de Suelo al conjunto de operaciones a realizarse en un terreno para la ejecución de una obra. Dicho conjunto de trabajos puede realizarse en forma manual o en forma mecánica. Las operaciones del movimiento de suelo en el caso más general son: excavación, carga, acarreo, descarga, extendido y humectación para su posterior compactación. El término movimiento de tierras incluye una gama de actividades múltiples desde la nivelación para la construcción de cualquier obra civil hasta las operaciones de corte y relleno en la construcción de una carretera, o en la explotación de una cantera; realización de excavaciones en roca como túneles e incluso también en la construcción de una presa de grandes dimensiones. El movimiento de suelo en la ejecución de un proyecto depende directamente de la topografía del terreno donde se sitúe la obra, como también del criterio proyectado para su ejecución, si es paisajista o de edificación. 94.1. TRABAJOS COMPRENDIDOS EN EL MOVIMIENTO DE SUELO 94.1.1. Excavación La excavación es el movimiento de suelo realizado a cielo abierto y por medios manuales, utilizando pico y palas, o en forma mecánica con excavadoras, y cuyo objeto consiste en alcanzar el plano o cota de arranque de la edificación, es decir las Cimentaciones. 94.1.2. Desmonte El desmonte es el movimiento de todas las tierras que se encuentran por encima de la rasante del plano de arranque de la edificación, generalmente el desmonte se lleva a cabo por un bulldozer también llamada Topadora. 94.1.3. Corte El corte se realiza cuando el plano de arranque de la obra se encuentra por debajo del terreno. 94.1.4. Terraplenado El terraplenado se realiza cuando el terreno se encuentra por debajo del plano de arranque del diseño de la obra, cualquiera que esta sea y es necesario llevarlo al mismo nivel. 94.1.5. Excavación en zanjas y pozos La excavación en Zanjas y Pozos es el movimiento de tierras que se efectúa a través de medios mecánicos o manuales, para llegar al firme a fin de ofrecer el apoyo de las cimentaciones. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Se considera zanja a la excavación en el terreno con un ancho o diámetro que no supere los 2 m y una profundidad no mayor de 7 m. Por lo general, los pozos y zanjas son los que se realizan para la construcción de las zapatas, vigas riostras y para instalaciones de saneamiento. Durante los Trabajos de Replanteo se prevé la ubicación de rampas para salida y entrada de camiones. Es necesario delimitar el área de nuestra actuación y marcar puntos de referencia externos que nos sirvan para tomar datos topográficos. Deberá tener en cuenta la cota final de la excavación y dejar las tierras a nivel, ya que resultaría muy costoso tener que volver a rellenar lo ejecutado. Es importante conocer el ángulo de talud natural del terreno, sobre todo los de poca cohesión, conocer la ubicación exacta al excavar dejando paramentos ataluzados.
94.2. PERFILES TIPICOS DE CAMINOS En los siguientes perfiles transversales se representa los distintos movimientos de suelo dependiendo de la posición del camino sobre el terreno natural.
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95. TERRAPLENES Los Terraplenes son grandes acumulaciones de tierra adecuadamente tratadas y compactadas para asegurar su estabilidad y servir de soporte a la vía se construyen en zonas de cota inferior a la prevista en proyectos mediante aportes de tierra, pudiendo aprovechar las extraídas de las excavaciones, siempre y cuando sean aptas.
95.1. OBJETIVO DE LOS TERRAPLENES Al construir un terraplén el objetivo esencial, sino único, es llegar a la mínima compresibilidad y a la máxima resistencia al corte. El terreno de apoyo es un eslabón más, y por ello el terraplén no soportara mayores cargas que las que soporte su cimiento. Si este no tiene la suficiente capacidad soportante se podrán producir asientos que al ser transmitidos a la calzada, dan lugar a ondulaciones y cuarteos que pueden causar la ruina de la obra. 95.2. COMPONENTES DE UN TERRAPLÉN
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Los terraplenes se construyen siguiendo un diseño previamente elaborado, en sitios previamente, definidos, con suelos previamente seleccionados y utilizando métodos y recursos también previamente determinados. 95.2.1.
Fundaciones o Cimientos
Consiste en la parte del terraplén que está por debajo de la superficie original del terreno, la que ha sido variada por el retiro de material inadecuado. En las fundaciones se utilizarán suelos adecuados ó seleccionados siempre que las condiciones de drenaje o estanqueidad lo permitan, que las características del terreno de apoyo sean adecuadas para su puesta en obra y siempre que el índice CBR, correspondiente a las condiciones de compactación de puesta en obra, sea igual o superior al correspondiente en las especificaciones técnicas. 95.2.2.
Núcleo
Parte del terraplén comprendida entre las fundaciones y el coronamiento. El núcleo junto con los cimientos, constituyen el cuerpo del terraplén. El núcleo se construye una vez que el terreno base esté adecuadamente preparado y consolidado. El material del terraplén se coloca en capas de espesor uniforme, el cual será lo suficientemente reducido para que, con los equipos disponibles, se obtenga el grado de compactación exigido. Los materiales de cada capa deben ser de características uniformes. Antes de extender una nueva capa se debe comprobar que la subyacente cumple las condiciones de compactación exigidas, además se debe cumplir una determinada adherencia y homogeneidad de las capas. 95.2.3.
Talud
Es la parte exterior del relleno tipo terraplén que, ocasionalmente, constituirá o formará parte de los taludes del mismo. No se considerarán parte del talud los revestimientos sin misión estructural el relleno entre los que se consideran, plantaciones, cubierta de tierra vegetal y protecciones para evitar la erosión del talud. La forma del talud depende directamente del tipo de material con el que se está trabajando. 95.2.4.
Coronamiento
Es la parte superior del terraplén. Por lo general, cuando se trata de un coronamiento de 30 cm a 40cm de espesor. Los terraplenes siempre se construyen hasta una cota superior a la indicada en los planos, de manera que se compensen los asentamientos producidos por efecto de la consolidación y obtener la rasante final a la cota proyectada. En la siguiente figura se pueden apreciar claramente las partes de un terraplén.
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(Fuente: Cherne, 2000).
1. Fundación o Cimientos 2. Núcleo 3. Coronamiento 4. Talud 5. Explanada.
95.3. TIPOS DE TERRAPLENES Es necesario destacar que los terraplenes que se construyen en carreteras pertenecen a uno de los siguientes tipos: 95.3.1. Terraplenes en zonas planas Los terraplenes en zonas planas se caracterizan por tener altura pequeña (menor de 5 metros), longitudes grandes (hasta de varios kilómetros) y disponibilidad de espacios amplios para la maniobra de equipos.
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95.3.2. Terraplenes en zonas montañosas y escarpadas Los terraplenes ubicados en estas zonas se caracterizan por tener altura muy grande (hasta de 30 metros), longitud pequeña (menor de 50 metros) y no ofrecen espacios amplios para la maniobra de equipos. Normalmente se confinan con muros de contención de diversas características.
95.3.3. Terraplenes en zonas onduladas y entre onduladas y montañosas Tienen características intermedias entre las dos anteriores. Es muy importante que el constructor diferencie y caracterice las zonas de localización de los terraplenes que tiene que construir, para que pueda calcular, un precio unitario verdaderamente representativo de los costos reales del proceso 96.
METODOLOGÍA PARA LA CONSTRUCCIÓN DE TERRAPLENES
Por lo general la construcción de un terraplén se torna un proceso repetitivo, ya que en la mayoría de las situaciones se maneja el mismo procedimiento con algunas excepciones. A rasgos generales el proceso comprende las siguientes etapas:
Preparación de la superficie de asiento. Acarreo de Material. Extendido de la capa de suelo. Desecación o Humectación hasta tener manejabilidad del suelo (humedad óptima). Compactación. Perfilado. Sello por Compactación.
96.1. OPERACIONES EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN TERRAPLÉN N°
Operación
Detalles
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Equipos Utilizados
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1
Limpieza del Terreno
Retiro de Árboles, Tocones, Basura y Escombros
2
Retiro de Capa Vegetal
Capas Superior 20cm aprox.
3
Escarificado
4
Transporte de Material
5
Extendido
6
Humectación
7
Compactación
8
Perfilación
9
Sellado de Superficie
Disgregación capa superior 15 a 25cm Transporte de material para el terraplenado Extendido de capa en espesores que depende de la energía de compactación y el tipo de material Humectar el material hasta llegar a la humedad óptima
Topadoras, Excavadoras, Retro Excavadoras Idem. “1” y retiro con cargador frontal y transporte con camiones o bateas. Topadora o excavadora con escarificador Cargador Frontal y Excavadoras. Transporte con Camiones y Bateas. Topadora (Recorridos cortos) Motoniveladora, Mototrailla Camión o carro Regador Rodillos Liso Vibrantes y No Vibrante, Pata de Cabra y de Ruedas Neumáticas
Compacta la capa extendida y humectada en valores óptimos Se obtiene el perfil se la posteriormente se asentará el paquete estructural Corrige irregularidades y sella
Motoniveladora Rodillos Lisos sin Vibrador
El Item “4”, “5”, “6” y “7” se repiten cíclicamente tantas veces como sea necesario para llegar al nivel requerido de terraplén.
(1, 2 y 3)
(4 y 5)
(6)
(7)
96.2. PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE DE ASIENTO 96.2.1. Desmonte En la superficie de asiento de los terraplenes, es necesario extraer todos los árboles, tocones, plantas, malezas, maderas caídas, escombros, basura, y cualquier otro material que pueda influir desfavorablemente en el comportamiento del terraplén.
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En la extracción de tocones y raíces, teniendo en cuenta el costo de esta operación además de la necesidad de un vertedero para su deposición. Si el tocón quedará a suficiente profundidad y a título de orientación, los arboles pueden cortarse a 8 o 10 cm de la superficie del terreno, dejándolo en su sitio si la altura del terraplén es superior a 1,80m (HRB 1971). Cuando sea preciso arrancarlos, los huecos deben ser rellenados y compactados debidamente. De criterio análogo podrá aplicarse cuando se trate de otros productos no perecederos que pueda estimarse no perjudicarán la estabilidad y comportamiento de los terraplenes. Para el retiro de árboles, tocones y raíces que no se pueden sacar fácilmente se tienen las siguientes alternativas: Tractor + Cadena: Se amarra la cadena alrededor del tocón y se jala con el bulldozer para ser removido. Excavadora: Se le hace una zanja alrededor de la raíz o tocón y se jala con el cucharon de la excavadora. Tractor con ripper: En caso de estar fuertemente arraigado, se puede utilizar el ripper del bulldozer, clavándolo en todo el centro del estacón y desarraigándolo con la fuerza del bulldozer. 96.2.2. Eliminación de la capa vegetal En general se eliminará la capa de tierra vegetal y se la almacenará en condiciones adecuadas para evitar su deterioro y ser utilizada posteriormente en condiciones de paisajismo. A estos efectos debe tenerse en cuenta que la tierra es un producto precioso, es el soporte de la vegetación y debe ser tratado con todo cuidado, tanto en la obra como en los depósitos. Distintos países hacen alusión a la manera más o menos detallada siendo de destacar la Suiza (VSS1975) que dice: ”La tierra vegetal se diferencia del suelo bruto por un color más oscuro que varía según su contenido de humus. Es el centro de la vida microbiana intensa. La tierra vegetal que no es utilizada inmediatamente debe almacenarse en emplazamientos adecuados y en ningún caso en depresiones de terreno. Los depósitos deberán utilizarse maquinarias que no compacten el material que a su vez deberá encontrarse lo más seco posible. La compactación y humedad excesiva provocan la falta de oxígeno en la tierra vegetal. La altura máxima de estos almacenamientos será de 5 metros cuando sean de corta duración (un período de vegetación) y de 3 metros cuando la duración sea mayor”. En casos de terraplenes de gran altura, puede considerar dejar la capa superficial del terreno si es de pequeño espesor, siempre que su presencia no implique una potencial línea de deslizamiento. Si el terraplén debiese construirse sobre terrenos inestables, también deberá eliminarse esta capa o procederse a su estabilización si su espesor es considerable.
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El equipo empleado para la ejecución de los trabajos de desmonte y limpieza deberá ser compatible con los procedimientos de ejecución adoptados teniendo en cuenta que su capacidad y su eficiencia se ajusten al tipo de relieve del proyecto. En zonas planas: se puede hacer este proceso con topadoras o bulldozer, como son materiales orgánicos de baja dureza no se necesita que tenga mucha fuerza, por lo que se podría utilizar bulldozer tipo Caterpillar D4 a D6 o similar. Y luego se lleva este material al botadero donde guarda para después ser utilizado para revegetalización.
(Desmonte en zonas planas con Topadoras o Bulldozer)
Con Topadoras se hace un acopio de todo el material orgánico retirado y se carga con: Cargador Frontal o Excavadora de orugas a camiones para su transporte. En zonas onduladas: se debe hacer el retiro del material orgánico con excavadora de rugas, su sistema de rodamiento le permite desplazarse en la zona y hacer el retiro y/o cargue del material. El excavador debe ir haciendo acopios laterales para cuando se haga la vía provisional se pueda evacuar este material en camiones
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En zonas escarpadas: donde las operaciones de desmonte y limpieza se tornen difíciles por la densidad o las altas pendientes, debe pensarse en utilizar excavadoras de orugas de gran potencia y agilidad Desmonte en zonas escarpadas
96.2.3. Escarificado Posteriormente con la eliminación de la capa vegetal, es conveniente escarificar y compactar el terreno en un espesor entre los 15 y 25cm, dependiendo de las condiciones del terreno, la altura del terraplén y las zonas que comprometan su estabilidad. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Esta tarea consiste en la disgregación de la capa superficial de terreno, efectuada por medios mecánicos. Generalmente se emplean herramientas acopladas a máquinas de gran potencia (Bulldozer) que se encarga simultáneamente de la eliminación de la capa vegetal y el proceso de escarificado. El objetivo de este proceso es uniformar la composición del suelo y facilitar su posterior compactación. Debe recordarse que sobre esta capa de terreno se asentará el cimiento del terraplén, por lo que es conveniente que quede preparada para una correcta recepción de la primera capa de relleno. 96.3. EXTENDIDO Antes que nada se debe inspeccionar la zona donde vamos a construir el terraplén para comprobar la no existencia de agua, y el estado de la subrasante. Se debe prever el acceso de camiones, bateas y preparar el sector destinado antes de comenzar con los trabajos de vertido. En algunos casos se mejora la subrasante colocando geotextil como refuerzo de capacidad portante. También se debe tener definido las condiciones de apoyo del terraplén, el tipo de material a utilizar y sus ensayos de laboratorio.
La primera actividad que se realiza es la de acumular el material sobre el lugar que se emplazara el camino, esto generalmente mediante un cargador frontal si el material está cercano, o mediante camiones tolva, si se encuentra a mucha distancia. El contenido de humedad del material durante el extendido no deberá variar en más de un 2% con respecto a la humedad óptima requerida, determinada según ASTM D-1557. Si el material estuviere demasiado húmedo como para lograr el grado de compactación especificado, el rodillo deberá ser suspendido hasta que el material alcance el contenido de humedad requerido. El espesor de la capa será establecido en las especificaciones del proyecto y ser aprobado por el Director de las Obras después de realizar un tramo de prueba. El extendido se realiza mediante tractores, motoniveladoras o bien retroexcavadoras.
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Se procederá al extendido del suelo en capas de espesor uniforme y sensiblemente paralelas a la explanación. El material que componga cada capa deberá ser homogéneo y presentar características uniformes; en caso contrario, se conseguirá esta uniformidad mezclándolos convenientemente. Extendido de material con Motoniveladora
El espesor de estas capas será lo suficientemente reducido para que, con los medios disponibles en obra, se obtenga en todo su espesor el grado de compactación exigido. Por lo general, dicho espesor oscila entre los 15 a 20 cm. Durante la construcción del terraplén 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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deberá mantenerse una pendiente transversal que asegure una rápida evacuación de las aguas y reduzca el riesgo de erosión. La maquinaria a emplear en el extendido es muy diversa y la elección de uno u otro modelo dependen fundamentalmente de la distancia de transporte de tierras y el tipo de material Para extendido de material rocoso que deba ser triturado y para distancias menores a 100m se debe utilizar el Bulldozer. Para materiales granulares se pueden utilizar el Bulldozer o la motoniveladora, según la disponibilidad que tenga el contratista o la holgura en el cronograma de trabajo, ya que con la motoniveladora es un proceso más lento. Para planificar adecuadamente la maquinaria necesaria para el movimiento de tierras y coordinar sus movimientos en función de la distancia de transporte se realiza el diagrama de masas. Las funciones principales de un diagrama de masas son: Distribución del equipo Determinar sentido de los movimientos de los equipos Cuantificar el volumen del movimiento de tierras. En el Manual de Carreteras de Luis Bañón Blazquez y José F. Beviá García se encuentra el esquema donde se analizan los equipos que se deben utilizar según la distancia de acarreo. Para distancias de transporte inferiores a 500m, se emplea el bulldozer en terraplenes de media ladera, tanto el transporte como el extendido se hacen con el mismo equipo. Si la distancia de transporte se halla entre 1 y 5 km se puede utilizar la Mototrailla para el corte, transporte y extendido. Cuando se tienen distancias entre 500m y 1 km se podrá utilizar cualquiera de los dos esquemas anteriores según la disponibilidad de equipos que tenga el contratista. Para distancias mayores de 5 km se utiliza el acarreo con Camiones Tipo Bateas, Dumpers o Camiones Volcadores. 96.4. DIAGRAMA DE MASAS
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Es importante ajustar el diseño de una carretera a las especificaciones sobre pendiente y curvas. Para economizar, es importante acarrear a la menor distancia. En el diagrama de masas se hace el análisis de excavación Vs llenos para definir la compensación correspondiente. En la actualidad este diagrama se puede obtener fácilmente de los programas de computadores para diseño de carreteras. 96.4.1. Calculo del Volumen de Suelo El volumen de suelo de un terraplén o un desmonte comprendido entre dos secciones transversales no puede calcularse con rigurosa exactitud dado que la variación de las áreas intermedias nos es una función matemática definida. A los efectos prácticos se supone una variación lineal y se emplea entonces el método de las áreas medias. 96.4.2. Volumen de Suelo entre dos secciones Una vez confeccionados los perfiles transversales y determinados las áreas de terraplén y desmonte de cada sección, Calculamos el volumen de suelo resultante entre dos secciones por el método de las aéreas medias. 96.4.2.1. Áreas Medias Tomamos la superficie de dos secciones “A1 –A2 (m²)” los sumamos, promediamos y luego multiplicamos por la distancia “d (m)” que los separa. Esto para terraplén y desmonte.
Con este procedimiento podemos confeccionar una tabla y hacer el cómputo en forma ordenada, basándonos en las distancias entre perfiles considerados y los volúmenes 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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calculados de terraplén y desmonte para cada perfil transversal. Se puede calcular el volumen de terraplén y desmonte con un sencillo programa de computación, y además podemos graficar estos cálculos y así tener un panorama más claro de las necesidades y disponibilidad de suelos a lo largo de la traza. Si en un gráfico, en escalas adecuadas se representan las progresivas en las abscisas y las áreas de las secciones transversales de terraplén o desmonte, dicho grafico expresa el volumen comprendido entre dichas secciones. Este es el fundamento del diagrama de áreas. Conceptualmente resulta que el área de la superficie, encerrada por la línea de terraplén o desmonte, las ordenadas extremas y el eje de abscisas, representa en cierta escala el volumen de terraplén o desmonte comprendido entre las progresivas de las secciones extremas.
96.4.3.
Perfiles Transversales: Ajustes y Criterios
96.4.3.1. Terraplenes: Deben incrementarse el espesor estimado para limpieza de terreno y compactación de la base de asiento. Si para el cálculo de superficies se ha considerado toda la sección, deben descontarse: Las superficies correspondientes al paquete estructural, del pavimento, lo mismo en Banquinas y revestimiento de taludes. 96.4.3.2. Desmontes: Deben disminuirse el espesor resultante de la limpieza del terreno.(esto si la tarea es pagada en otro Ítem que la contempla) Las áreas ajustadas representan a los terraplenes en posición definitiva y a los desmontes en posición original. Para compensar los terraplenes (Necesidad de suelo, “-“ ) con los desmontes o excavaciones (Disponibilidad de suelo, “+”) , se requiere que ambos estén con la misma densidad. Ya sea la posición original o la definitiva. La relación entre ambas (densidad definitiva / densidad original) es lo que se llama “factor de compactación (Fc)”. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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Este valor “Fc” depende de la calidad de los suelos y del grado de compactación de los mismos.
En resumen para Expresar los terraplenes en Posición original deben multiplicarse sus secciones por el factor de compactación (Fc) y para expresar los desmontes en su posición definitiva deben dividirse sus secciones por el mismo factor. Esta última es la modalidad más común y la que está de acuerdo con las especificaciones más usuales. Según las instrucciones generales se deben utilizar los siguientes factores de compactación para la compensación del movimiento de suelos, a menos que se indiquen otros en el pliego de condiciones particulares. Suelos: 1.25 ( o el que corresponda a la calidad del suelo) Roca: 0.80 Resumiendo: En un diagrama de áreas homogeneizado a posición definitiva, la superficie limitada por la línea de terraplenes representa la línea de terraplenes en posición definitiva, las superficies superpuestas de terraplén y desmonte representan la compensación transversal de los suelos. Las superficies excedentes de desmonte representan disponibilidades “+”, y las superficies excedentes de terraplén representan necesidades “-“.) El diagrama de áreas depurado de la compensación transversal se suele denominar de las masas excedentes, y las disponibilidades se representas arriba del eje y las necesidades para abajo del mismo.
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96.4.4. Transporte de Suelos Para la determinación del transporte de suelos podemos utilizar el diagrama de áreas homogeneizadas. Un volumen excedente de desmonte contiguo a un volumen igual de terraplén. Puede lograrse la compensación longitudinal del movimiento de suelos transportando el material de desmonte disponible, para cubrir las necesidades del terraplén contiguo. Para volúmenes de suelo expresados en la misma densidad debe cumplirse la relación: EXCAVACION + PRESTAMO = TERRAPLEN + DEPOSITO
El volumen transportado está representado por la superficie excedente de desmonte y la distancia total de transporte por la diferencia de progresivas de los baricentros de las superficies excedentes, en el caso que se compensen 96.4.5.
Transporte Total o Momento Total de Transporte
Es igual al producto del volumen transportado por la distancia total de transporte. MTT = VOL x DTT
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96.4.6. Especificaciones técnicas de la dirección nacional de vialidad [ed. 1971] Existe bibliografía y apuntes donde todavía se hace referencia a conceptos de los viejos pliegos de la DNV donde se especificaba que la distancia común de transporte era igual a 300 metros, veamos rápidamente cual era la operatoria. Para simplificar la tarea de medición y control por parte de la inspección resultaba practico especificar que los transportes hasta determinada distancia media no recibían pago directo sino que su costo se incluiá en el de otro ítem del contrato, generalmente en el de terraplén terminado. Según las especificaciones de la DNV (ed.1971) la Distancia Común de Transporte DCT es igual a 300 metros entre el centro de gravedad de la excavación y el del lugar donde se coloque el material, hasta la cual el transporte no recibe pago directo. Aclaración importante: El transporte se pagaba siempre, directa o indirectamente de acuerdo con las especificaciones. DMT ( Distancia Media de Transporte ) : Es la longitud comprendida entre el centro de gravedad de una excavación y el centro de gravedad que se coloque el producto de la misma. Medido a lo largo de la más corta vía de transporte practicable, sea que se utilice o no. DCT ( Distancia Común de Transporte ) : Es la longitud medida en la forma indicada (entre centros de gravedad) sobre el cual el transporte del suelo no recibe pago directo, pues su precio está incluido en el precio de contrato para los distintos ítems de la especificación. “Movimiento de Suelos” La distancia común de transporte es de 300 Metros = (3 Hectómetros) DET ( Distancia Excedente de transporte ) : Si la distancia Total de transporte es mayor que la distancia común de transporte , fijadas de acuerdo a los párrafos anteriores ,la diferencia entre ellas se llamara “Distancia Excedente de transporte (DET)”. DET = DMT – DCT
96.4.7. Transporte de suelos (Esp, Tec DNV Ed 1971) Consiste en el transporte de los materiales necesarios para la formación de terraplenes, recubrimiento de suelos, banquinas, rellenos, depósitos y demás partes de la obra que se ejecuten con suelos. Incluirá también el transporte de los productos de excavaciones y destape de yacimientos hasta los sitios de depósitos cuando esos productos no se utilicen en parte alguna de la construcción. 96.4.7.1. Medición: La distancia excedente de transporte, medida en hectómetros y multiplicada por el volumen en m3 de suelo transportado ,dará el número de unidades del ítem “Transporte de Suelos”, en hectómetros-metros cúbicos (Hmm3). El volumen se medirá en la posición definitiva del suelo y en su estado de compactación final cuando se emplee en la construcción de terraplenes, banquinas, revestimientos de taludes 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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y recubrimientos de suelo seleccionado y en su posición originaria cuando el producto no se emplee en esos trabajos. 96.4.7.2. Forma de pago: Todo transporte de suelos efectuado a lo largo de la “Distancia excedente de transporte” será pagado en Hectómetros-metros cúbicos, al precio unitario de contrato estipulado para el ítem “Transporte de suelos”.
El volumen total de Suelo a transportar está dado por la ordenada máxima.
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96.4.8.
Diagrama de Bruckner o De Masas Excedentes
El diagrama de Bruckner no calcula los volúmenes totales de terraplén o de desmonte, este concepto debe quedar bien claro. “La finalidad básica del Diagrama de Bruckner es permitir la optimización de los transportes, se trata de lograr el mínimo momento de transporte, determinar los volúmenes a transportar, las distancias de transportes, los depósitos y los préstamos”. 96.4.8.1. Propiedades del Diagrama de Bruckner 1) La línea del “ascendente” del diagrama representa “desmonte ( + )”. Por el contrario la línea “descendente” representa necesidad de suelo para “terraplén ( - )”. 2) El volumen excedente acumulado en el origen es nulo y la horizontal trazada por él, se llama fundamental. 3) La ordenada de un punto cualquiera con relación a una horizontal dada, mide la suma algebraica de los volúmenes de excesos de excavación ( + ) y de los volúmenes de exceso de terraplén ( - ) entre el punto de intersección de la línea del diagrama con la horizontal dada y el punto considerado. 4) En cada punto donde el diagrama de masas excedentes cambia de signo, corresponde a un “máximo” o un “mínimo” del diagrama de Bruckner. 5) La diferencia entre dos ordenadas con respecto a una horizontal cualquiera, mide el volumen de exceso de excavación o terraplén producido entre ellas. 6) Entre las secciones correspondientes a dos puntos de intersecciones sucesivos de una horizontal cualquiera con la línea del diagrama, existe compensación de volúmenes de excavación y terraplén, El volumen total de suelos a transportar entre esas dos secciones será la ordenada máxima del arco de diagrama comprendido, con relación a la horizontal considerada. 7) El área de cada cámara de compensación correspondiente a una horizontal determinada, mide el momento de transporte de la compensación entre las secciones correspondientes a la intersección de dicha horizontal con la línea del diagrama. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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8) Con respecto a una horizontal cualquiera las ondas situadas por arriba, con el primer tramo ascendente (exceso de excavación) y el segundo descendente (exceso de terraplén) se llaman “Montes” , del mismo modo , las situadas por debajo con el primer tramo descendente y el segundo ascendente se llaman “Valles”. 9) El momento de transporte de una cámara con respecto a una horizontal, dividido por el volumen a transportar en dicha cámara es igual a la “Distancia Total De Transporte” ( DTT )”. Gráficamente es igual a la base del rectángulo equivalente a la cámara y de altura igual a su ordenada máxima.
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96.4.8.2. Consideraciones sobre los conceptos expuestos Luego de todo lo expuesto haremos un llamado de atención respecto del cómputo del movimiento de suelos: Algunos autores y algunos métodos expuestos para el cálculo de movimiento de suelos aplican métodos y términos como integración, derivadas nulas, cálculo de centros de gravedad, fórmulas rigurosas para el cálculo analítico de distancias, etc. En el tratamiento de este tema, cierta bibliografía más que en temas viales parece especializada en análisis matemático con cantidad de fórmulas y desarrollos dignos de mejor causa. Todo esto puede hacer suponer al proyectista novel y desprevenido de que este ítem se resuelve con una rigurosa exactitud. Recordemos algunos pasos que hemos dado para llegar al punto del cálculo de los volúmenes: 1) Nivelación longitudinal y transversal suponiendo “variación lineal” entre las cotas de puntos sucesivos. 2) Ajuste de las superficies de terraplén y desmonte, suponiendo un determinado “espesor” de la limpieza del terreno. 3) Estimación de un “factor de compactación” medio para expresar los volúmenes de terraplén y desmonte en la misma densidad. 4) Calculo de los volúmenes por el método “aproximado” de la media de las áreas, suponiendo variación lineal entre dos perfiles. 5) Los cálculos con ordenador han minimizado algunos de los aspectos anteriores, pero también dependen de la cantidad de información que se obtenga en el campo con los equipos de topografía disponibles. De la información relevada, es donde se va a apoyar el programa específico que se utilice para los cálculos numéricos. Cuando menos puntos relevados, menor información es la que va a manejar el programa y menor va a ser el grado 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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de exactitud de los resultados. Con cálculos sustentados sobre estas bases, vemos entonces que no tiene sentido especular con una rigurosa exactitud. Tampoco esto nos debe llevar al otro extremo y realizar el cómputo del movimiento de suelos a la ligera sin mayor prolijidad. Ni lo uno, ni lo otro, Ni volúmenes calculados con tres decimales, ni método de las áreas medias con perfiles cada 300 metros. 96.4.9.
Costo Mínimo del Transporte
Para minimizar el costo, en el diagrama la suma de las bases de los valles debe ser igual a la suma de las bases de los montes. 96.4.10.
Reglas de Corini
1) La longitud de distribución estará comprendida entre la fundamental y una horizontal trazada por la sección extrema. 2) Se trazaran diversas horizontales de compensación comprendiendo cada una un monte y un valle de “igual base”. 3) De no ser posible la regla 2, se trazaran horizontales comprendiendo más valles y más montes, de modo “que la suma de las bases de los valles” sea igual a la “suma de las bases de los montes”. 4) La horizontal de distribución secundaria “dentro de una cámara auto compensada” debe ser tangente a la onda.
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96.5. HUMECTACIÓN O DESECACIÓN Una vez ha sido extendida la capa de terreno, se procede a acondicionar la humedad del suelo. Este proceso es especialmente importante ya que cumple una doble función: Ayuda a obtener una óptima compactación de material, garantizando la suficiente resistencia y reduciendo los posteriores asentamientos del terraplén. Evita las variaciones de humedad después de la construcción las cuales provocan cambios excesivos de volumen en el suelo, ocasionando daños y deformaciones en la base. Suele tomarse como humedad de referencia la determinada en ensayo Próctor Normal o Modificado, su valor es cercano a la humedad de equilibrio, que es la que alcanzará definitivamente el firme pasado un tiempo después de su construcción. Humectación por medio de camión tanque o carrotanque
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La maquinaria empleada en esta fase de construcción es generalmente un camión provisto de un tanque de agua. La humectación del terreno deberá ser progresiva y uniforme hasta alcanzar el grado óptimo estipulado. 96.6. COMPACTACIÓN Conseguido el grado de humedad óptimo, se procederá a la última fase de ejecución del terraplén, La Compactación. El objetivo de este proceso es aumentar la estabilidad y resistencia mecánica del terraplén, se consigue comunicando energía de vibración a las partículas que conforman el suelo, produciendo una reordenación de éstas, que adoptaran una configuración energéticamente más estable. En términos más explícitos, la compactación trata de forzar el asentamiento prematuro del terraplén para que las deformaciones durante la vida útil de la carretera sean menores. 96.6.1. Compactación Características Tanto la humectación como la compactación son dos procesos que siempre van unidos. La compactación tiene como fin: Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores, debido a que las partículas mismas soportan mejor. Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es más profundo en un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total. Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse. Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado sería el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca. Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.
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96.6.2.
Rodillo vibratorio
La compactación deberá avanzar gradualmente, desde los bordes hacia el centro de la faja o desde el borde libre hacia alguna faja vecina previamente compactada, traslapando cada pasada del rodillo con la anterior en, por lo menos, 50 cm. El rodillado debe continuar hasta que el material esté compactado a no menos del 95% DMCS (densidad máxima compactada seca), para suelos no cohesivos, y a no menos del 90% DMCS, para suelos cohesivos, según ASTM D-1557. La maquinaria empleada en la compactación de terraplenes es muy diversa, suelen emplearse compactadores vibratorios de llanta metálica lisa, rodillos de pata de cabra y compactadores neumáticos. En las márgenes y zonas difíciles se emplean vibroapisonadores o planchas vibrantes. Después de terminada la compactación se toman ensayos de densidad y humedad en cada capa. Cuando se efectúa la compactación, se debe evitar el tráfico sobre las capas en ejecución, si es necesario el paso, debe distribuirse el tráfico para que las huellas de las rodadas no se concentren en el mismo lugar. Debe cuidarse que la compactación sea correcta y uniforme, tanto en los flancos como en el centro del terraplén. De no hacerse, podrían producirse grietas laterales y ondulaciones en la superficie de rodadura.
96.6.3.
Suelos más aptos de ser compactados según tipo de rodillo
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Compactación con Rodillo Pata
96.7. PERFILACIÓN Una vez construido el terraplén se hace el Control de la inclinación de los taludes cada metro (verticalmente) y se realizará el acabado geométrico del mismo, perfilando los taludes y la superficie donde posteriormente se asentará la base, empleándose la motoniveladora. A este procedimiento también se lo denomina como cortado de estaca. 96.8. SELLADO DE SUPERFICIE DESPUÉS DE PERFILACIÓN Después de perfilar se realiza una última pasada con el compactador sin aplicar vibración para corregir posibles irregularidades producidas por el paso de la maquinaria y sellar la superficie.
97. EQUIPOS DE REMOCIÓN Se llaman equipos de remoción a aquellos capaces de nivelar, desmontar o bien extraer material necesario para ejecutar un terraplén. 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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97.1. TOPADORAS O BULLDOZER Los bulldozer son tractores dotados de una cuchilla frontal rígidamente unida a él, que forma un ángulo de 90º con el eje del tractor. La cuchilla tiene movimiento vertical. Sus principales funciones son el empuje y corte de material (suelo), además de: Es el equipo más utilizado en las labores de corte, remoción de capa vegetal, desmonte, limpieza de faja, arranque de tocones, escarpe, empuje de tierras, de rocas disgregadas, etc. 97.1.1.
Inclinación de la hoja según el terreno
(Fuente: Reina Mulero, 2005).
97.1.2.
Manera de empezar un corte
(Fuente: Reina Mulero, 2005).
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97.1.3.
Manera de extender montículos de materiales
(Fuente: Reina Mulero, 2005).
Equipo utilizado para el remolcado de grandes cargas. La distancia óptima de trabajo es hasta 100 m y velocidad hasta 10 Km/h montado sobre orugas y hasta 25 Km/h montado sobre neumáticos.
(Tractor Cadena Cat D8T)
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(Ripper o Escarificador de Topadora Cat D8T)
97.2. EXCAVADORA Las excavadoras son utilizadas en la excavación de la tierra y el carguío de camiones volcadores o bateas. Estos equipos son capaces de excavar en todo tipo de terrenos, excepto roca sólida, sin necesidad de encontrarse en estado suelto. Estas palas pueden estar montadas en tractores sobre orugas; en este caso la velocidad de viaje del equipo es muy baja, pero las pisadas anchas ejercen presiones bajas al suelo, lo cual permite que estos equipos operen en terrenos suaves. También pueden estar montados en tractores sobre ruedas; este tipo de equipo permite velocidades más altas, por lo que son utilizados en trabajos pequeños donde se requiera un desplazamiento considerable y donde las superficies del camino y del terreno sean firmes.
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Existen caso, a las excavadoras se le agrego un accesorio adicional el cual es el Ripper o escarificador, que está formado por un bastidor situado en la parte superior de la excavadora (reemplazando al balde).Donde mediante cilindros hidráulicos, los brazos pueden descender, clavándolos en el suelo, y de esta forma, al ser arrastrados, producir profundos surcos que permiten fragmentar y esponjar los materiales rocosos.
(Ripper efectuando corte de arenisca)
97.3. RETROEXCAVADORA Este se utiliza principalmente para excavar debajo de la superficie natural del terreno sobre el cual descansa la máquina, para las labores de excavación y carga de materiales en condiciones específicas. Muy utilizada para la excavación de zanjas de acueductos, zanjas de drenaje, ya que puede ir desplazándose longitudinalmente y sobre la zanja, al mismo tiempo que va moviéndose en reversa, va sacando material y va colocándolo sobre los camiones o en los laterales por el gran alcance que tiene en el brazo que sostiene. Este 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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equipo es muy usado en la construcción de los canales de entrada o salida de las alcantarillas.
(Retroexcavadora CAT 310C)
La retroexcavadora permite: La extracción de material bajo el nivel del suelo, pudiendo efectuarse el trabajo también bajo el agua. La excavación de zanjas estrechas. La excavación de canales (saneamiento, riego, zanjas para alcantarillado y agua potable, etc. La limpieza de zanjas. El trabajo de demolición. La carga sobre medios de transporte. Perfilado de plataformas. 98. EQUIPOS DE CONFORMACIÓN Se llaman equipos de conformación a aquellos capaces de perfilar, nivelar, recebar o bien distender el material para formar un terraplén. 98.1. MOTONIVELADORA Es uno de los equipos más versátiles conocidos. Su principal uso es en la distribución y nivelación de rellenos o terraplenes. También se usa en la escarificación de superficies y en la conformación de cunetas. A veces se utiliza este equipo para la realización de excavaciones de poca profundidad en la calzada de calles y también en la remoción de capas de rodadura y material de base.
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La función principal de la motoniveladora es la nivelación del terreno, moviendo pequeñas cantidades de tierra a poca distancia. Los trabajos más habituales de una motoniveladora son los siguientes: Extendido de una hilera de material descargado por los camiones y posterior nivelación. Refino de explanadas Perfilado de taludes. Excavación, perfilado y conservación de las cunetas en la tierra. Mantenimiento y conservación de caminos Es importante mencionar que las motoniveladoras no son máquinas para la producción, si para realizar acabados de nivelación.
98.1.1.
Cuchilla vertical
(Fuente: Reina Mulero, 2005).
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98.1.2.
Máximo alcance lateral
(Fuente: Reina Mulero, 2005).
99. EQUIPOS DE TRANSPORTE Los equipos de transporte son aquellos capaces transportar material a un lugar determinado. Dicho transporte puede ser en tramos cortos como es el caso de un cargador frontal o bien en distancias que superan varios kilómetros como es el caso de los camiones volcadores, bateas o dumper. 99.1. CARGADOR FRONTAL Los cargadores frontales son máquinas sobre orugas o neumáticos, accionadas por mando hidráulico, estos equipos se utilizan para el al carga de materiales, escombros para ser depositados en los camiones para el bote de los mismos. Hay quienes le dan otro uso, por ejemplo, el regado de arena o grava sobre superficies, excavaciones o extracciones en 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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materiales de consistencia blanda. El uso correcto de estos equipos es para la carga de materiales relativamente sueltos sobre vehículos de transporte, como camiones o bateas. Son generalmente articulados para permitir maniobras en un espacio reducido.
99.2. CAMIONES Y DUMPERS Su uso es el transporte de los materiales a un destino especificado. Existen camiones de diferentes capacidades de volumen para cubrir con las diferentes necesidades. Así por ejemplo existen camiones de 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16 m³ y bateas de 20 y 22 m³. Los camiones de 6 a 8 metros debido a su menor peso son generalmente usados para la conformación de calzadas y relleno de cunetas como alcantarillado y agua potable. En cambio los camiones con capacidad superiores a 10 metros son usados ya sea para el transporte de material a botadero o el acarreo de material de cantera a obra. La capacidad de un camión y el número de unidades necesarias están condicionados a la producción de los cargadores.
(Camión volcador de 8 m³ de capacidad)
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El transporte de material excavado a botadero o al lugar de empleo es muy usual en las obras. Esta operación comprende el transporte de tierras sobrantes de la excavación a botadero, o bien el transporte de las tierras, desde canteras, necesarias para efectuar un terraplén o un relleno. El transporte de tierras a botadero puede formar una unidad única con la excavación en desmonte y el transporte de tierras para pedraplén suele estar incluido en la unidad de terraplén compactado, especialmente cuando esta unidad se realiza con bulldozer o traíllas.
(Camión Batea de 20 m³)
Tanto camiones como dúmper son medios de transporte para largas distancias, con una serie de peculiaridades. Mientras los primeros no pasan de un peso de 13 toneladas por eje (pueden circular por carreteras convencionales), los segundos no. Los segundos, además de su gran capacidad, tienen un diseño especial que los compatibilizan para soportar cargas bruscas, terrenos accidentados, etc. Cabe mencionar que los dumpers debido a su gran peso, generalmente son ocupados en faenas de minería y en casos muy excepcionales se utilizan en proyectos de movimiento de tierras.
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http://www.cat.com/cda/layout?m=271364&x=7
Volquete tipo Dumper
http://www.cat.com/cda/layout?m=172963&x=7
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Volquete Tipo Dumper Articulado
100. EQUIPOS MIXTOS DE CONFORMACIÓN Y TRANSPORTE Se llaman equipos mixtos de conformación y transporte a aquellos que son capaces de realizar ambas labores por separado. 100.1. MOTOTRAILLA (SCRAPPER) Este equipo es para trabajos de grandes volúmenes de movimiento de tierra es de uso muy económico, ya que puede cargar, transportar y rellenar a altas velocidades. En algunos casos se utiliza un tractor para ayudar durante el proceso de carga, ya que esto hace que se acorte el tiempo que utiliza este equipo para cargarse. Este equipo se usa para el corte y acarreo de material cuya distancia es muy larga para ser hecha con tractor y muy corta para ser realizada con un tractor, cargador y camión.
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(Fuente: www.ing.udep.edu, 1997).
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http://www.cat.com/cda/layout?m=1729641x=7
Es una máquina remolcada que permite a la vez:
La excavación ( en menor escala) La carga. El transporte La descarga de materiales de consistencia media tales como arena, arcilla y rocas disgregadas.
101. EQUIPOS DE COMPACTACIÓN Los equipos de compactación son aquellos que por medio de maquinarias de gran peso, ya sea vibratorias o no vibratorias, dependiendo del tipo de suelo o bien del grado de compactación especificado, son capaces de comprimir las partículas del suelo, obteniendo las ventajas que esto proporciona para la construcción de cualquier obra civil. (Bustillo, 1997). Cabe señalar que existen distintos tipos de rodillos para cada faena o tipo de material a compactar.
101.1. RODILLO COMPACTADOR DE 2 O 3 RODILLOS (no vibrante) Esta clase de compactador son máquinas autopropulsadas de 2 ó 3 rodillos, que se emplean en la compactación de tierras con espesores de 20-30 cm. Su peso varía de 5 a 15 ton. y la velocidad de trabajo entre 2 y 10 Km/h. Se usan por lo general en suelos granulares o poco plásticos, para concreto asfáltico en caliente y para tareas de acabado en capas de base.
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(Fuente: www.ing.udep.edu, 1997).
Son utilizados para compactar: Superficies bituminosas. Caminos de grava. Algunas subrasantes. Los rodillos lisos se utilizaron intensamente durante muchos años, pero hoy en día solamente se usan para dar acabado a las capas de rodadura asfáltica después de conseguir la densidad adecuada con otros equipos. También pueden ser usarse para el sellado de capas. 101.2. RODILLO DE TAMBOR LISO VIBRATORIO El rodillo liso vibratorio es un rodillo liso provisto de un movimiento excéntrico en el interior del cilindro que le proporciona un movimiento vibratorio. Pueden usarse para la compactación de suelos granulares con tamaños de partículas que van desde grandes fracciones rocosas hasta arena fina. Pueden usarse en suelos semi-cohesivos, siempre y cuando más del 10% del material tenga un IP de 5. Los rodillos más grandes pueden ser muy eficientes en capas de roca de hasta 90 cm., Sin embargo, los convencionales compactan en espesores de hasta 25 cm.
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(Fuente: Reina Mulero, 2005).
Los rodillos lisos vibratorios aplican tres fuerzas de compactación: (1) presión, (2) impacto y (3) vibración. La velocidad de compactación, la frecuencia de vibración y la amplitud se deben adecuar para conseguir la máxima compactación posible. 101.3. RODILLO PATA DE CABRA Estos rodillos se presentan frecuentemente para trabajar adosados a un tractor de orugas que lo impulsa. El rodillo pata de cabra es apropiado para compactar todos los materiales de grano fino, especialmente cuando el IP es muy grande, mayor de 18% hasta 50%, con excepción de gravas y piedra partida. Generalmente estos suelos plásticos con un alto contenido de arcilla o arenosos con algo de barro cementante. 101.3.1.
Rodillo jalado por un tractor
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101.3.2.
Rodillo P. de Cabra Autopropulsado
(Fuente: Reina Mulero, 2005).
Como estos rodillos tienden a airear el suelo conforme lo compactan, es apropiado trabajar los suelos con un contenido de humedad por encima del valor óptimo. Además, como no compactan de manera adecuada las 2 ó 3 últimas pulgadas de la capa superior, debe terminarse la compactación con dos pasadas de un rodillo neumático o un rodillo liso si es que no se va a colocar una capa siguiente. 101.4. RODILLO DE RUEDAS NEUMÁTICAS Estos rodillos son superficiales que aplican el principio de amasado al efecto de la compactación debajo de la superficie. Pueden ser autopropulsados o montados. Las unidades de llantas pequeñas generalmente tienen dos ejes en tandem con cuatro o cinco llantas en cada uno. Las llantas oscilan, permitiéndoles seguir el contorno de la superficie y llegar a las áreas más bajas con una compactación uniforme. Las llantas posteriores están traslapadas respecto a la posición de las llantas delanteras, para cubrir la superficie entre ellas, logrando una cobertura completa de la superficie. Las llantas se colocan ligeramente fuera de eje, dándoles una acción de ondulación para incrementar la acción de amasado al suelo. Adicionando un balastro, el peso de una unidad puede variar para lograr el necesario según el tipo de suelo. Por lo general se usan para la compactación del concreto asfáltico en capas de rodadura o en tratamientos superficiales, además de pedraplenes.
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(Fuente: www.ing.udep.edu, 1997).
102. EQUIPOS DE APOYO Se llaman equipos de apoyo a aquellos que son el complemento o bien acompañan a otras maquinarias de mayor tamaño para realizar una determinada labor o faena. Entre los cuales podemos encontrar: 102.1. CAMIÓN TANQUE Estas máquinas son generalmente camiones compuestos por un estanque de variable capacidad, adaptados con una bomba de agua tanto de extracción como de impulsión. Las capacidades más utilizadas en obra van desde los 7.000 a 10.000 litros. Estos camiones son muy útiles y generalmente son ocupados durante todo el transcurso de la obra, así por ejemplo durante el verano, son el equipo encargado de regar los accesos y caminos de modo de evitar la polución debido al polvo levantado durante el trabajo de transporte y carga de camiones, además de humectar el material extendido para una adecuada compactación.
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En cambio en el invierno, son los encargados de extraer el agua que se acumule en la obra ya sea por intensas lluvias o bien por alguna napa que se encuentre al realizar una excavación ya sea de plataforma o bien de alcantarillado. Otro uso que se les da, es el de proporcionar agua para las pruebas de estanqueidad a las que son sometidas los colectores de alcantarillado y también el agua necesaria para algunas trabajos de albañilería. 102.2. MINICARGADOR (BOBCAT) Estas pequeñas pero versátiles maquinas son el complemento ideal para los equipos de mayor tamaño. Esta máquina pequeña pero potente es ideal para realizar una variedad de trabajos, incluyendo excavar, nivelar, rellenar, transportar materiales y más. Están compuestas por un balde que se encuentra articulado por una pala hidráulica, cabe señalar que además algunos tipos de bobcat son adaptables a colocarles algunos accesorios como por ejemplo un martillo demoledor o bien una horquilla.
Algunas de las labores en que son utilizados los minicargadores: Rellenar y nivelar diversas superficies, como por ejemplo el emparejamiento de patios y antejardín entre viviendas. Transportar diversos materiales y equipos menores en el interior de la obra. Cargar los materiales de desecho producidos por la obra hacia un contenedor de basura. Demoler pavimentos o aceras existentes (esta faena se realiza con el accesorio del martillo demoledor). Transportar pallets de ladrillos y de soleras (esta faena se realiza con el accesorio de horquilla).
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“Los minicargadores son máquinas fáciles de operar, poseen un mando multifuncional el cual controla la velocidad y dirección de la transmisión hidrostática mientras que otra palanca controla las funciones de elevación e inclinación”. (Manual Bobcat, 2004) Sin duda esta máquina gracias a su tamaño compacto le permite tener acceso a aquellas áreas donde otros equipos no caben. Bien sea al trabajar en espacios interiores o exteriores, además su reducido peso le permite trabajar en condiciones blandas, húmedas o pantanosas alterando muy poco el suelo.
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TALUDES VÍAS DE COMUNICACIÓN I
INTEGRANTES: Gonzalez, Martín
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103. Introducción En ingeniería Civil se denomina desmonte a la excavación de tierra que se realiza en un determinado entorno con el fin de rebajar la rasante del terreno, reduciendo así su cota y logrando formar un plano de apoyo adecuado para ejecutar una obra. Se denomina excavación al proceso de análisis de las estratigrafías naturales y antrópicas que se sedimentan en un determinado lugar. Este proceso consiste en remover los depósitos en el orden inverso a como se han ido formando. Por este motivo es preciso comprender en todo momento durante una excavación: 1. los límites y la naturaleza de los depósitos que configuran la estratificación. 2. los procesos formativos que han dado lugar a estos depósitos. 3. el orden o la secuencia relativa con la que se han formado los depósitos.
Como se trata de una actividad destructiva (es decir, cada vez que se realiza una excavación se remueven y se destruye la posición original de los depósitos) es preciso documentar y registrar con toda atención los distintos elementos que componen la estratificación de un yacimiento. En los desmontes hay dos tipos de problemas de naturaleza muy diferente y que serán considerados por separado: uno de ellos es el relacionado con los taludes de Ia excavación; el otro es el asociado a Ia forma de preparar Ia explanada. A su vez estos dos tipos de problemas precisan tratamientos distintos según sean los desmontes en roca o en tierra. En cuanto a los taludes, al proyectarlos y construirlos se deberán tener en cuenta tres aspectos fundamentales: a) Estabilidad global. b) Peligros de desprendimiento c) Conservación. Los problemas de estabilidad global entran dentro de las técnicas de estabilidad en general de Ia mecánica del suelo y de Ias rocas. En cambio, el tema de los desprendimientos es más específico de los desmontes de carretera, por los riesgos que puede acarrear a Ia circulación, y ha conducido a soluciones adaptadas especialmente para este caso. En Ia conservación de taludes de desmonte entran una serie de problemas y, entre los más importantes, se encuentra el ya citado de los desprendimientos. Pero hay otro tema de gran influencia, que es Ia erosión. La meteorización de los materiales condiciona también el comportamiento y, por tanto, Ia conservación de los taludes y se hará referencia a ella a lo largo de este estudio.
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104. Proyecto de Taludes Para proyectar un talud Ia base esencial de partida es una buena definición del macizo, siguiendo los criterios enunciados anteriormente. Una vez conocida Ia estructura dela roca a través de Ia distribución y características de sus discontinuidades y su posible evolución con el tiempo, puede decirse que queda resuelta Ia parte más importante del problema. En efecto, salvo cuando se trate de rocas de matriz blanda o en algunos casos de taludes muy altos, las posibles superficies de rotura estarán determinadas por dichas discontinuidades. Mediante los procedimientos de cálculo se podrá cuantificar Ia seguridad disponible. Pero, la confiabilidad de los resultados obtenidos dependerá fundamentalmente de lo representativos que sean los datos de resistencia a esfuerzo cortante de que seha partido, lo que constituye siempre la mayor de las dificultades. Los resultados serán, sin embargo, siempre una valiosa orientación de Ia que, en general, no deberá prescindirse, pues por lo menos servirán para acotar el problema, lo que en muchos casos puede ser suficiente para resolverlo. Algunos fenómenos como los de desprendimiento no son susceptibles de ser sometidos a tratamientos matemáticos y, por su especial importancia e incidencia en el proyecto, serán estudiados aparte. Hay que tener presente en todo momento que el proyecto de un talud no termina hasta que se ha acabado de excavar. Durante el proceso de construcción, un técnico 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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suficientemente impuesto en problemas de este tipo deberá examinar cada nuevo tramo que vaya quedando al descubierto. A la vista del estado de la roca y de las características, y discontinuidades que realmente vayan apareciendo, se decidirá si es preciso modificar las hipótesis de partida. Otro aspecto que hay que hacer resaltar es Ia importancia que tiene para el proyecto de taludes el examen de los existentes en los alrededores de características similares e incluso, si fuera posible, el conocimiento de su historial. Constituyen, en efecto, un excelente ensayo a escala natural en el que se engloba el efecto de ciertos factores muy difíciles de predecir. Este es el caso de Ia penetración de Ia meteorización, de Ias posibilidades de hacer plantaciones de protección, de su comportamiento en cuanto a desprendimientos, etc. No debe olvidarse, sin embargo, que pueden estar presentes otros factores que no existen en el caso en estudio, que pudieran conducir a extrapolaciones inadecuadas, como, por ejemplo, una diferente distribución u orientación de discontinuidades.
105. Tipos de problemas estructurales y posibles soluciones 105.1. Rumbo perpendicular al talud Si Ia discontinuidad principal tiene su rumbo perpendicular al talud, Ia estabilidad del desmonte será normalmente buena. En general se podrán adoptar taludes fuertes, limitados solamente por la posible existencia de otras familias de diaclasas o por Ia meteorización. 105.2. Rumbo paralelo al talud y buzamiento hacia la excavación En Ias figuras se representan dos casos típicos en que el buzamiento de Ia discontinuidad principal es hacia Ia excavación. Si el ángulo de buzamiento es relativamente fuerte con relación a Ia explanación, lo más conveniente suele ser cortar el talud paralelamente a Ia estratificación (fig. 2.5a) ya que, en general, el volumen de excavación correspondiente no resultará demasiado elevado. Aun así, pueden producirse
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en algunos casos deslizamientos de los estratos, si la altura del desmonte es muy grande con relación a Ia resistencia de los mismos o si, corno se indica en Ia figura 2.6, existe hacia el pie algún defecto natural o provocado por Ia obra. Asi mismo, Ia eventual existencia de presiones laterales de agua entre los estratos puede originar el pandeo y rotura de taludes de este tipo, Por ello, en algunos casos es necesario establecer una o varias banquetas, para disminuir el peso que actúa sobre los estratos más superficiales (fig. 2.7a). Un bulonaje, que cosa los primeros paquetes de estratos entre sí, combinado o no con drenaje, es una solución que también se utiliza con éxito (fig. 2.7b). En Ia figura 2.4 se puede ver otro caso, en que Ia inestabilidad fue originada por
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fallas imprevistas y fuertes sub-presiones
Figura: Soluciones para evitar el pandeo o rotura de pie de los estratos en taludes cortados paralelos a los buzamientos. A) Banqueas para disminuir los pesos y la subpresiones de los estratos superficiales B) Bulones para coser los paquetes estratos superficiales y drenes para disminuir la presión del agua de los estratos. Si el buzamiento es muy suave b) formando un ángulo con Ia horizontal interior al de rozamiento interno de Ias discontinuidades, se pueden cortar los estratos con un ángulo de talud cualquiera, ya que los paquetes no podrán deslizar si no existe subpresión de agua. En la práctica, sin embargo, como normalmente existirán otras familias de discontinuidades, 4to Ing. Civil – UTN, Regional San Rafael – Vías de Comunicación I
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si ángulo de talud puede quedar limitado por le disposición de las mismas. Los buzamientos más problemáticos suelen ser los comprendidos entre unos 15° y 25°, y, en general, aquellos con los que no se tiene Ia certeza de que el ángulo de rozamiento interno sea superior al correspondiente buzamiento, ya que son, normalmente, demasiado suevas para poder cortar el talud paralelamente a Ia estratificación. Si resultara preciso descalzar estratos que no son estables habría que reforzar el macizo con anclajes o construyendo muros adecuados. Hay que tener en cuenta a estos efectos que, una vez iniciados los movimientos, Ia resistencia al esfuerzo cortante para a ser inferior a Ia de pico, con lo cual el sistema de refuerzo habrá de ser más robusto. 105.3. Rumbo Paralelo al talud y buzamiento hacia la montaña En Ia fig 2.8 y 2.9 se representan esquemáticamente estas condiciones, como se ve, la estabilidad de los bloques depende esencialmente de su geometría y posición. Hay condiciones en que, si cada pieza permaneciera perfectamente integra y encajada en su sitio el talud seria estable. Sin embargo, al suprimir el apoyo de las que actúan a modo de cuñas, los bloques pueden tender a volcar, dando lugar a las condiciones que denominaremos de vuelco.
Figura 2.8. (a) Rotura por vuelco cuando b/h