-, INSTITUTO FORE AL manual N' 8 MANUAL DE CAMINOS FORESTALES 111111111111111111 0006322 1/ INFOR ¡p........a..........c;. INSTITUTO FORESTAL MANUAL N"B MANUAL DE CAMINOS fORESTALES BIBLIOTECA INSTITUTO FORESTAL TIISTE. fllll SANTIAGO CHILE 1971 INDICE Pág. INTRODUCCION . . . . . . . . GENERALIDADES. . . . . . . . Caracter'sticas de los caminos forestales Clasificaci6n de los caminos forestales . Camino principal. . Caminos secundarios Caminos de madereo Drenaje. . . . . . Acción del agua sobre los caminos PLANIFICACION . . . . . . . Espaciamiento de caminos. . . . RECONOCIMIENTOS PRELIMINARES. Elección de la mejor solución. TRAZADO . Pendiente . . . . . . . . . . Instrumentos necesarios para trazar caminos forestales CI in6metro. . Esterooocopio . Altrmetro . . Brújula . . . Huincha de distancia Cuadrilla de terreno . Jefe de cuadrilla . Alarife . . . . Huinchero anterior Huinchero posterior . Libreta de terreno Estacado longitudinal . Curvas y su trazado. . Elementos de una curva Angulo exterior . Angulo interior . Angulo del centro Radio Desarrollo Tangentes 2 5 7 7 7 7 7 7 10 10 12 12 14 15 17 17 21 21 23 23 24 27 2B 28 28 28 29 31 36 38 42 42 42 43 43 46 46 Método directo . . . . . Método de abscisas y ordenadas Método de las cuerdas de arco Método de ángulos de deflex ión . Punto medio de la curva Vértice de la curva inaccesible Pendiente de la curva Planta del camino Perfil longitudinal del camino Formulario para trazar la planta y el perfil longitudinal La rasante . . . . CUBICACION DE TIERRA . . Perfil transversal . . . . . Ancho de la faja despejada Ancho del camino Bermas . . . . . . . Talud . . . . . . . Cálculo del volumen de tierra. Formulario para cubicación de tierra Estacado lateral PRESUPUESTO. . . . . CONSTRUCCION . . . . Caminos de fondo natural. Caminos con carpeta de rodado Canteras Perforadoras Chaneadoras Planchado . Obras de arte . Puentes. . Alcantarillas Cunetas. . Badenes. . Equipo mecanizado para la construcción de caminos Tractor oruga con pala frontal "bulldozer" Motoniveladora . . Rodillo. . . . . Etapas de la construcci6n Despeje de la faja.. . Movimiento de tierra Corte Terraplén . . . 48 50 52 53 57 59 61 65 67 70 72 76 76 76 77 77 77 79 86 87 90 93 93 94 97 99 99 101 103 103 107 110 112 114 114 116 117 llB 118 120 120 124 3 Distribución de la carpeta de rodado Compactaci6n. . . Señal izaci6n Inspecci6n del trabajo MANTENCION . . . Defectos más comunes y su correcci6n Desplazamiento del material hacia los lados Ondulaci6n de la superficie Hoyos en el camino. . . . . . . . Formación de surcos y huellas . • . . APENDICE 1. Algunas nociones sobre uso de fotograffas aéreas en caminos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 131 136 . APENDICE 11. Uso de explosivos en construcciones de caminos APENDICE 111. Preservaci6n de la madera usada en puentes y alcantarillas . . . . . . . . . . . . . . . APENDICE IV. Cálculo de costo de un tractor y cami6n en faenas de caminos .-\.. 124 126 126 126 127 127 127 127 128 150 152 . APENDICE V. Conversi6n de grados sexagesimales a grados centesimales y viceversa. . . . . . . . . . . . . . . 161 . TABLA 1. Conversión de ángulos en grados sexagesimales a grados centesimales. . . . . . . . . . 163 . TABLA 2. Conversión de ángulos en grados centesimales a grados sexagesimales . . . . . . . . 164 . APENDICE VI. Algunas nociones sobre trigonometrla TABLA 1. Funciones trigonométricas naturales. . APENDICE VII. Cálculo de superficie y volumen de algunas figuras y cuerpos geométricos . . . . . . . . . . . APENDICE VIII. Tablas matemáticas. . . . . . . . . . TABLA 1. Tangentes y desarrollos de curvas según el ángulo del centro, para radio unitario. . . . . . . . . . . . TABLA 2. Abscisas y ordenadas para estacar puntos intermedios en las curvas según sus radios. . . . . . . . . . . . TAB LA 3. Angulas de deflexi6n y cuerdas según el radio y arco . TABLA 4. Escalas y factores de conversi6n . . . . . . . . TAB LA 5. Algunas equ ivalencias de unidades de longitud, superficie, volumen, peso y presi6n . . . . . . . . . . . . TABLA 6. Equivalencia entre pulgadas y centimetros. . . . TABLA 7. Equivalencias de medidas usadas en la cubicaci6n de maderas. . . . . . . . . . . . . . . . . TABLA 8. Cuadrados, cubos, perlmetros y áreas de clrc;ulo . BIBLlOGRAFIA. . . . . . . . . . . . . . . . 4 165 169 173 174 174 176 179 181 182 184 185 186 189 INTAODUCCION La actividad forestal, 5e caracteriza por w dutribución 50bre grande5 wperficie5 de b05que5 que 50n tran5formad05 en materia prima. Esta distribución requiere para el tranaporte de recura05 y la extracción de product05, una adecuada red de camin05, cuya meta e5 minimizar 105 COst05 de tran5porte de madera, per50nal y máquinaa y que permita ademá5 utilizar el b05que y el lUelO de acuerdo a un plan en el tiempo y e5pacio. Salvo algun05 ca505 actuale5, no le ha a.ignado la debida importancia a 105 camin05 foredale5, 105 cuale5 le han con5iderado como una mala inveraión, preflriénd05e un tran5porte caro 50bre un camino barato sin especifreacione5 técnii:as adecuada&. El tran5porte 5e ha caracterizado por 5er de temporada, cuando las condiciones climátii:m no son tan adveraas y con vehícul05 de poca capacidad de carga. E5ta situación de los camin05 forestale5 ha contribuído en gran medida a mantener un bajo nivel de deaarroUo en grande5 árem forestales del país. En relación a lo anterior hay que sellalar, que aún cuando la concepción entre caminos públicos y forestale5 es diferente, 105 últimos también tienen gran importancia en el desarrollo de la comunidad, en las zonas aisladas que se establecen en torno a la actividad forestal. Un ejemplo de lo anterior lo constituye un camino forestal de penetración en una zona del bosque nativo cuya planificación tiene por objetivo principal alcanzar las masas forestales, para su explotación y extracción. El objetivo de este manual sobre el trazado y construcción de caminos forestales ha sido aportar antecedentes a todas aquellas personas que en una u otra forma deben resolver los problemm de planificación y ejecución de obras en caminos forestales, que permitan princi¡>almente la extracción de la madera de los bosques en forma económica. Como el concepto de caminos públicos y forestales es diferente desde el punto de vista de sus respectivos objetivos, no se puede apocar en su totalidad las técnicm de los primeros, pero sí exigen un mínimo de conocimientos, expuestos en el manual en forma muy didáctii:a y sencilla, para que estén al alcance del mayor número p05ible de personm dentro del sec tor forestal. 5 FIGURA 1 8 GENERALIDADES Los caminos forestales son las v(as de acceso fundamentales para la explotación forestal. Constituyen la estructura básica para la movilización de los productos del bosque El costo del camino se amortiza principalmente con el volumen de madera transpor· tado, de tal modo que su calidad depende· rá de este factor. como materia prima de abastecimiento, de tal modo que la red caminera, comunicada y ramificada, permita la extracción rápida, pero manente y económica de los productos del bosque (Fig. 1l. En consecuencia, supone dedicar especial atenci6n a la planificación, trazíido, construcción y mantención de la red. Los caminos forestales cumplen, además, otras funciones propias de la producción, manejo del bosque, traslado de mano de obra y equipos, y facilita la protección y combate de incendios. CARACTERISTICAS DE LOS CAMINOS FORESTALES - El tráfico, por lo general, está limitado a la extracción de productos forestales y activi- dades anexas al bosque. - El transporte se realiza en una dirección: desde el bosque, debiendo ser la pendiente más favorable en este sentido, para disminuir el mayor esfuerzo a que está sometido el medio de transporte. Por lo general tienen una pista de circulación con lugares de encuentro y ensan- ches en curvas y lugares de riesgo. - La construcción se lleva a cabo mediante inve..iones especIficas para la explotación de bosques, por lo tanto no se pueden adoptar métodos de trazado y construcción usados para los caminos públicos cuyas exigencias son mayores. CLASIFICACION DE LOS CAMINOS FORESTALES Atendiendo a su importancia, los caminos forestales se pueden clasificar en tres grupos (Fig. 2). CAMINO PRINCIPAL Es la columna vertebral de la red de .caminos. Permite el tráfico durante todo el a~o, por lo que su trazado y construcción es más exigente. Este camino o sus ramificaciones, que no pierden la condición de camino principal, cumplen una función longitudinal. CAMINOS SECUNDARIOS Son los caminos que se ramifican desde el camino principal y alcanzan hasta las las canchas de las trozas. Permiten tráfico de temporada o en función de las áreas que están siendo explotadas. Son de inferior cal idad y más cortos que los caminos principales; cumplen una función transversal. CAMINOS DE MADEREO Son muy angostos y se reducen a una faja despejada que permite el modereo con animales o equipo liviano hasta ras canchas de trozas en los caminos secundarios. La separa: 7 ci6n entre estos caminos 8$ variable, según el sistema de extracción empleado. Son tempora· les y se construyen durante el raleo o corta final del sector. A veces los caminos secundarios son también caminos de medarec, si '1 método de explotación as( lo raquiete. Los caminos forestales también _ pueden clasificar según sus normas técnicas, que están representadas en la Tabla 1. ASERRADERO FIGURA 2 8 TABLA 1 Norm. 16cnA do 101 .,..,illOl f......... Normas técnicas Faja despejada (mi Ancho de la plataforma entre cunetas (mi Ancho de la vía (m) 8ermas (mI Camino secundario I 11 10·12 6· 8 4· 5 5· 6 3· 4 4· 5 0,5· 1 30 15 80 50 10 12 3· 4 4· 5 ambos lados lado interior metálica madera 15 20 Radio mínimo de curvas (m) Distancia de visibilidad horizontal (m) Pendientes máximas (°/0) 80mbeo combadura (°/01 Cunetas Alcantarilla Puentes, carga mínima (t) Carpeta de rodado ° Para la construcción de un camino forestal es necesario fijar previamente las nor- Camino principal - ripio Camino de madereo 111 2· 3 - 10 14 - madera 10 - La velocidad de transporte sobre un camino depende principalmente de los si- mas técnicas, considerando las diferentes alter- guientes factores: trazado del camino, superfi· nativas de acuerdo a las características del ma· cie de rodado y condiciones de seguridad. dereo O transporte y los fondos disponibles para llegar a la solución óptima. La carpeta de rodado y su espesor es uno de los factores más importantes para permitir un tráfico permanente y adecuado, sin Los caminos de montaña presentan mayores problemas de trazado y construcci6n que los caminos en terrenos planos. Por un lado, la pendiente no debe % embargo debido a la escasez de material apropiado en las zonas forestales supone generalmente una parte importante en el presu- exceder de un 8-10 en trechos largos, pero puede llegar a un 12% en trechos no superio- puesto de caminos. Los caminos principales pueden tener una carpeta de rodado en los trucción es más elevado por los movimientos de tierra que estas condiciones suponen, sien- sectores de tráfico más intenso y carecer de ella en los tramos más alejados y de menor importancia. erosiva que tiene el agua 81 escurrir sobre un camino de alta pendiente. res a 50 m, Por otro lado, el costo de cons· do más importante el drenaje por la fuerza Q DRENAJE En los caminos forestales no hay ningún factor aislado tan importante como el drenaje. Por esta razón hay que tomar tcxlas las medidas para evitar el trazado a través de lugares pantanosos o con elevado nivel freáti· ca y mantener el camino y su lecho libre de exceso de agua. Esto se consigue mediante una apropiada red de cunetas, alcantarillas y bombeo del perfil transversal llamado "lomo de Mientras mayor sea et área de drenaje, es decir, la superficie que ·evacúa el agua hacia el camino, las precipitaciones y la impermeabilidad del suelo, mayor deben ser las precauciones para impedir el daño posterior del camino forestal. El\.J1uestro país, la consideración de los efectos de las aguas en los caminos es de vital importancia dado el régimen de pluviosidad, especialmente en las zonas boscosas del sur. toro". Mientras mejor se logre un buen dre- naje del camino, meior es su capacidad para soportar un tráfico pesado y permanente. Los caminos sobre las laderas de los valles presentan un mejor drenaje que los caminos trazados en el fondo de ellos. Si el camino va paralelo a un río, debe estar sobre el nivel más alto de su crecida y los terraplenes deben estar protegidos contra la socavación. Durante la construcción, debe considerarse el efecto adverso del agua, despejando los árboles a orillas del camino para que pueda secarse mejor por la acción del sol. Sin embargo, en los caminos arenosos es conveniente mantener la humedad que contribuye a una superficie más compacta. El área de drenaje es la superficie del terreno que recibe agua de las precipitaciones, la que va a escurrir hasta un sector del camino, debiendo eliminarse mediante cunetas con desagüe en alcantarillas o hacia los lechos na· turales que atraviesan el camino. En este caso hay que disponer alcantarillas, badenes o puentes para que el agua siga su curso sin dañar el camino. 10 ACCION DEL AGUA SOBRE LOS CAMINOS El agua causa dos efectos destructi· vos en los caminos forestales: 1. El escurrimiento rápido del agua sobre el camino, produce el lavado del material fino que contribuye a la consolidación del ca· mino, además, puede provocar una erosión más intensa cuyo efecto se hace notorio por la formación de zanjas que con las lluvias sucesivas se profundizan. Esto provoca una disminución apreciable de la velo· cidad del tráfico, esfuerzos destructivos so· bre los vehículos e incluso interrupción temporal del tráfico (Fig. 3). 2. Al pasar un vehículo sobre el camino el terreno se comprime por efecto de la carga. Esta compresión es debida a la presencia de poros en el suelo, los que disminuyen en número y volumen para permitir la compactación. Ahora bien, si estos poros o es· pacios están saturadqs de agua, no hay compactación. El suelo presenta una con· sistencia esponjosa que por la acción de las ruedas se va a desplazar hacia los lados, formándose huellas y barro sobre el camino (Fig. 4). FIGURAJ Un camino de tierra saturado de agua pierde su estructura compacta no tenien· do resistencia para soportar carga, lo que justifica una carpeta de rodado y compactación adecuada del camino, a fin de aumentar el poder de soporte y disminuir los espacios ocupadbs con aire. FIGURA 4 11 PLANIFICACION LoS caminos forestales requieren un estudio adecuado de los factores que van a determinar la distribuci6n, cantidad, calidad y longitud para la mejor operaci6n de la explotación forestal. Para planificar una red de caminos es conveniente contar con el siguiente material básico: 1. Un plano del área forestal por tipos foresta· les o clase de adad, donde se han senalado la. árees de explotaci6n de acuerdo al programa de cortas previamente fijado. 2. Las necesidades anuales de la industria de acuerdo e' tipo de materia prima requerido. 3. Una estimación del volumen de madera para los diferentes tipos forestales o rodales en m3/ha Una planificaci6n adecuada de la red permite la extracx:i6n de la madera a un costo mínimo para la empresa. El uso de los caminos en general no se puede considerar como una operaci6n temporal, hato el agotamiento del bosque. Hay que tener prasente la reforestaci6n posterior y las explotaciones sucesivas, 19 que exige una pI",ificación a largo plezo. és conveniente planificar la red de caminos, aún cuando le construcci6n esté programada para varios al\os sucesivos. Esta red se indica en un plano del predio, permitiendo así una visi6n integral de 'a red de caminos para la explotaci6n y actividades ",exas al booque. ESPACIAMIENTO DE CAMINOS Los caminos a los cuales desemboca el madereo, deben estar separados entre sr por una distancia tal que el costo de construc- ci6n de ellos, expresado por unidad de volumen de madera más el costo de madereo por unidad de volumen de madera, sea mínimo. Si la separaci6n es muy grande, el costo de construcci6n por unidad de volumen será bajo porque un kil6metro de camino recibe un mayor volumen de madera, pero aumentará el costo de modereo debido a que aumenta la distancia del mismo hacia el camino (Fig. 5). .. ~--""-i , Durante la pllnificaci6n es necesario fijar lIS ·norm. técnicas del camino, es decir, aquellas características que van a determinar las especificaciones del trezado y construcci6n posterior. 12 FIGURA5 j o FIGURA6 Costo madereo Costo construcci6n de caminos + CT x.§.+ 0.01 R 4 V x S = Mínimo Minimizando la expresi6n anterior, se obtiene el siguiente valor para la separación óptima de caminos: Mfnimo S = donde: CT costo total de madereo por unidad de volumen y por kilómetro. Sin considerar el costo de carga y deEarga que es independiente de la distancia S = tep«ación entre los caminos, en kilómetros.. Si dos caminos limitan un sector de ancho S, la distancia má-xima de madereo es ~ y la distancia media de madereo ~ 2 = 4' = COItO construcción da caminos, por kil6metro. 0,01 FL. costo construcci6n de caminos, exS prllldo por hectA"'a. V = volumen de madera a extraer por R hect''''a. j fD.04R v;c:¡: Si el arrastre hasta los caminos de madereo es manual, se considera generalmente una separación entre los caminos de' madereo igual al doble de la altura promedia de los árbole•. El volteo debe ser dirigido, os decir, la CJlfda del 'rbol debe ser lo "'" cerca posiblo a la .fa de extracción, para que 01 osfuerzo sea mínimo. s¡ un camino so plonifica sobre una ladora, la posición del camino debo ser tal que o, cOIto de madoreo hacia arriba sea igual al costo do madereo hacia abajo. Gonoralmento esta igualdad so obtiene haciendo la distancia de maderoo hacia arriba 1/4 a 113 do la longitud total de 'a ladera (Fig. 6). 13 RECONOCIMIENTOS PRELIMINARES Con los anteceden12s de la planifica· ción en cuanto a las necesidades de caminos principales, secundarios o de madereo, separación entre ellos y áreas que deben abarcar, es necesario comenzar con las primeras operacio- nes de trazado mediante los reconocimientos preliminares. Estos reconocimientos deben ha· ce.... primero sobre los elementos disponibles en la oficina y luego en el terreno. Pa,a facilitar ambas operaciones es recomendable contar con el siguiente material: al Un plano forestal que indique las áreas que debe abarcar la red de caminos según las explotaciones planteadas. Además, todos los datos sobre las caraeter(sticas de los caminos que se desea construir y las fechas de iniciación y terminación de los trabajos. Si es posible, el plano forestal de- be complementarse con un plano topográ· nco con el sentido de las pendientes, accidentes topogr'ficos más imponantes, quebradas, r(os, cumbres y valles y los caminos existentes. bl Foto-mosaicos controlados que cubren el área. (Apéndice 1). c! Fotografras aéreas del área a escara disponible ylo ampliaciones de las mismas (Apéndice O. Con este material se puede hacer las primeras tentativas de trazado de la red de caminos desde la oficina, permitiendo muchas veces llegar a la mejor solución o a alternati- vas de ella con bastante aproximaci6n. temativas con un clinómetro, brújula y huin· cha de distancia, estacando el recorrido aproximado con estacas de madera, varillas de olombre con tarjetas o cintas de plástico de colores vistosos que .. fijan a los árboles. No es conveniente usar pintura o marcar árboles porque puede causar equivocaciones si el tr. zado definitivo se va a desviar del recorrido preliminar. La información de terreno va a con· sistir principolmente en lecturlS de pendiento longitudinal sobre largos trechos, mediciones de distancia en formo aproximada, algunas lecturas de pendienta transvorsol pero fijlr un perfil promedio del camino, número y tipo de obras de arte, caraeter(sticas del terreno en cuanto a topografía y suelo que pueden indicar las dificultades de construcción, poder de soporte y resistencia del camino contra la erosión. Los recorridos preliminares no pueden considerarse como el trazado definitivo: sino que van a permitir elegir una faja aproximada entr~ varias alternativas, la que servirá de base al trazado definitivo. Durante el recorrido preliminar hay que considerar los puntos obligados, es decir, aquellos puntos en el terreno a los cuales el ca· mino debe llegar. Un punto obligado puede ser una cancha de trozas, la cima de un cerro o el punto más estrecho de un do, que permite atravesarlo sin necesidad de construir un puente muy grande. Los reconocimientos preliminares son decisivos para el presupuesto de caminos. Posteriormente, es necesario recorrer en el terreno estas alternativas para determi- Constituyen una parte muy reducida del costo nar cuál de ellas cumple mejor con los requi· total, pero inciden directamente en su deter· sitDl de pendiente, movimiento de tierras y minaciOO. Asr la longitud del camino y el me- longitud mrnimos. En general, el reconoci· miento pl1ttiminar consiste en recorrer 1M •• 14 vimiento de tierra que son factores determtnont.. cIeI COIto de construc:cibn, pueden .... reducidos por un reconocimiento y trazado adecuado. Por Jo tanto, no hay que economi· zar esfuerzos para obtener el mejor trazctdo en todo sentido, ya que es una excelente in· versión, no solamente en lo que se refiere al costo de construcci6n, sino que en el costo de transporte posterior. ELECCION DE LA MEJOR SOLUCION Con los mapas, mosaicos, fotografías aéreas, antecedentes generales y todos los datos recopilados en el terreno, se hace un análisis en la oficina para así poder llegar a la solución que mejor cumpla con los requisitos de trazado y extracción de madera. Esta elec· ción es una de las etapas más difíciles, espe· cialmente si hay varias alternativas, pero estudiando a fondo las posibilidades de cada una, se puede llegar a la mejor. Este estudio consiste en evaluar desde el punto de vista económi· ca de la construcción y transporte, las dife· rentes alternativas considerando sus factores determinantes, es decir, terreno y topografía, pendientes máximas, longitud, movimiento de tierra, cantidad de obras de arte y carpeta de rodado, que en el caso de suelos con un buen poder de soporte, puede ser innecesario. Para determinar el movimiento de tierra de cada al· ternativa, se puede multiplicar la superficie del perfil promedio del camino fijada en forma aproximada, por la lon~itud del camino. Este cálculo permite determmar el volumen de tie· rra en metros cúbicos que es necesario mover durante la construcción. Conociendo el rendi· miento del movimiento manual o mecánico y el costo de esta operaci6n, se puede calcular el costo de cada alternativa por este concepto. Otro factor importante es el área de influencia del camino, es decir, la superficie v volumen de bosque que va a ser atendido por cada alternativa. En terreno plano la elección consiste en elegir la alternativa más corta para llegar a las zonas de explotación, siempre que ésta sea la más adecuada desde el punto de vista econ6mico y del transporte. En terreno accidentado se debe evitar pendientes fuertes y grandes movimientos de tierra, sin embargo, en algunos casos un movi· miento de tierra que aparentemente es más caro que un desvío más largo, puede ser la mejor solución debido a que el costo adicional de transporte sobre el desv{o resulta más caro que el movimiento de tierra. 15 Factores a consi. . . . . . la IIlCCilln da la mejor soluci6n da conrtrueei6n da un camino foreraI P8rdentIlS Longitud máximas del camino Movimiento de tierra Obras de arte Area de influencia Terrro Carpeta y de topograffa rodado Alternativa 1 Alternativa 3 Cálculos comparativos sencillos de las distintas alternativas Mayor economía en la construcción y reducción del costo de transporte 16 TRAZADO Una vez decidida la faja aproximada para el futuro camino, hay que trazarlo cansí· derando varios aspectos importantes para que cumpla en forma 6ptima su funcibn. Se debe recorrer en el terreno una o varias veces la alternativa elegida, recopilando los antecedentes y datos necesarios para la cu-~ bicaci6n de tierra y el estacado definitivo de su eje, que va a servir de base para la construcci6n posterior. En algunos casos, para facilitar la elección, es necesario efectuar estos mismos pasos o algunos de ellos en la etapa del reconocimiento. El trazado definitivo se puede hacer con diferente grado de precisi6n, según el terreno, importancia del camino, capital y tiempo disponible. 2) Aumenta el costo de mantenci6n de los caminos, por erosión y desgaste. 3) Aumenta los gastos de mantenci6n y reparación de los vehículos, a causa de mayores esfuerzos del motor, amortiguaci6n, chassis, carrocerfa, transmisión, frenos y neumáticos. 4) Aumenta el riesgo de accidentes graves. Una pendiente excesiva se puede disminuir alargando el trazado o mediante un mayor movimiento de tierra. Para medir la pendiente durante el trazado se usa un instrumento llamado clin6metro, aparato Que está graduado en porcentaje de pendiente o en grados. El clin6metro graduado en porcentaje indica el ascenso vertical en metros por cada 100 metros de ~istancia horizontal. As( una pendiente de 20 significa que por cada tOO metros en la horizontel se suben 20 metros en la vertical (Fig. 7). ro PENDIENTE Uno de los aspectos más importantes que se debe considerar durante el trazado, es mantener la pe¡¡diente dentro del Hmite acepo table de 8·'0 10. Un exceso de pendiente produce los siguientes resultados: 1) Rec1Jce la eficiencia del camión V, tanto, el volumen transportado. FIGURA 7 20m '. 20% tOOm 17 La lectura en porcentaje expresado en decimal equivale a la tangente del ángulo formado entre la pendiente y la distancia horizontal, éste permite transformar la lectura de porcentaje a grados y viee-versa recurrien· do a las Tablas de Funciones Trigonométricas Naturales (Apéndice VI . Tabla 1). Asr por ejemplo, JOto de e;ndiente expresado en de· cimal es igual a O~7 = tg 4°, es decir, la pendiente es igual a 4 . la distancia sobre la pendiente que separa los puntos. °JoP punto más .Ito por la comodidad que significa avanzar a favor de la pendiente. No debe x 100 OP donde: = pendiente expresada en porcentaje. = diferencia de altura entre los puno Al trazar un camino entre dos pun- tos, es conveniente iniciar el trazado en el = -L tos o estaciones, en OP olvidarse Que una pendiente o ángulo visado = metro~. distancia sobre la pendiente entre los puntos, en metros. EI principio de este método consiste con el clinómetro desde una estación de ma· yor altura a una estación inferior. es igual a en que para ángulos pequeños. (hasta 150 o 27 010 de pendiente aproximadamente), el va- la lectura desde la estación inferior a la supe· rior, pero con signo contrario. A favor de la gente, debido a que hay poca diferencia entre pendiente (bajandol se usa el signo -, contra la pendiente (subiendo) el signo t-. Para determinar la pendiente media entre dos puntos de diferente altura, se puede emplear un método sencillo y rápido, que consiste en dividir la diferencia de altura por lor del seno de un ángulo es casi igual a la tan· la distancia sobre la pendiente y la distancia horizontal (ver Tabla 1 del Apéndice VII. En la Tabla 2 se han indicado algunos porcentajes de pendiente en relación a la dis· tancia sobre la pendiente y diferencia de altura entre dos puntos. TABLA 2 Altura m Distancia m 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 18 50 10,0 5,0 3,3 2,5 2,0 1,7 1,4 1,2 I 100 150 20,0 10,0 6,7 5,0 4,0 3,3 2,9 2,5 15,0 10,0 7,5 6,0 5,0 4,3 3,8 - 200 I 250 PendienteoJo 20,0 13,3 10,0 8,0 6,7 5,7 5,0 - 25,0 16,7 12,5 10,0 8,3 7,1 6,2 I 300 - - 20,0 15,0 12,0 10,0 8,6 7,5 I 350 - - 23,3 17,5 14,0 11,7 10,0 8,8 I 400 - - 26,7 20,0 16.0 13,3 11,4 10,0 Ejemplo: Ejemplo: Se quiere determinar la pendiente media que resulta al trazar un camino entre un aserradero portátil de montaña y el ase· para un camino que va a unir dos puntos que rradera principal, para lo cual disponemos de los siguientes datos: Se ha fijado una pendiente de 10% tienen un desnivel de 200 metros. ¿Qué distancia debe recorrer el camino para mantener la pendiente? % A P x 100 DP A Lectura del altímetro en el aserradero principal = 220 m.s.n.m. (*) OP Lectura del altímetro en el DP = DP = 2.000 m aserradero portátil de % = 500 m.s.n.m. montaña Distancia entre los dos aserraderos A DP = 4.000 m P P 200 10 x 100 x 100 El camino debe recorrer 2 kilómetros para unir los puntos con la pendiente fijada. x 100 A = 500 - 220 = 280 m % = = _::;28",0,--_ x 100 4.000 "lo P = 7,0 Si se quiere trazar un camino entre dos puntos cuya diferencia de altura es conocida, con una pendiente determinada, se pue· de despejar OP y calcular 'a distancia que debe recorrer el camino para lograr esa peno diente. Es conveniente mantener la pendiente en forma continua porque cambios frecuentes aumentan el desgaste del diferencial y disminuye la velocidad de los vehículos de transporte. Se debe ajustar la pendiente. al máxi· mo que permita una conducción normal con la velocidad de cambio adecuada, estando el vehículo cargado. Si es necesario aumentar la pendiente, conviene disminuir la misma en 1 a 2°10 en el tramo anterior. Esto facilita entrar un cambio más bajo para tomar la nu...,a pendiente. La Tabla 3 indica algunas velocidad.. de camiones cargados de 8 a 12 toneladas sobre diferentes pendientes, cuando ésta es determinante, o sea, no considera l. calidad del camino. As( un camino en mal estado, con curvas, hace disminuir estos v. lores. 19 TABLA 3 Tipo camino Velocidad km/h Pendiente 010 QJllSbIarribo 3,0 5,0 7,5 10,0 TABLA 4 48 47 45 39 Grava 48 47 40 35 32,5 Artilla OJo (pIli eb a:i6n .......,..¡. ticos 2·3 oentlmetr06) Till'T8 uta (penetración .......,..¡. tioos lQ.15 oentrmatros) Tierra blanda fangosa o arena <lJIl5ta abljo Factor kgl t 50,0 75,0 100-200 Ahora bien, si un veh(culo avanza cuesta arriba, ademés de vencer la resistencia del rodado, deba vencer la fuerza de gravedad ° resistencia en la pendiente (RPl. Una regla Para camiones más pesados reduzca los valores tabulados en porcentajes que Vir rran de 500/0 para pendient.. de 3 a 7,5 0/0 hasta 750/0 para pendiente de 10 010. La disminución de la velocidad a medida que aumen· ta la pendiente, se debe al hecho de que es emprrica basada en la experiencia. determina que por cada 1010 de pendiente, se produce una fuerza adversa de 10 kilogramos por tone- lada de peso del vehrculo cargado. RP =~eso vehículo (ti + Peoo carga (t3 necesario una mayor potencia para vencer el x 1Okg/t x 010 P esfuerzo de subida, la cual se obtiene pasando a un cambio de velocidad menor. Ejemplo: Si un veh(culo avanza sobre terreno plano, debe vencer la resistencia al rodado, ¿Cuál es el ..fuerzo adicional de un camión cargado con 10 toneladas cuya tara que es una fuerza que se opone al giro de las ruedas: Depende de la fricción intema de las piezas m6viles, presi6n de los neumáticos, penetraci6n en el suelo y peso sobre las ruedas. Se expresa generalmente como un factor de resistencia, en relaci6n al peso sobre las ruedas. Para cada tipo de camino, el factor de resistencia al rodado es diferente. Un factor de 50 kg/t significa que en un camino de arcilla compacta se requieren 50 kg de fuerza para mover cada tonelada de peso sobre las ruedas. A continuación se indican algunos factores de resistencia. 20 es de 3,5 toneladas Rafa subir por un camino con pendiente de 150/0? RP (3,5 10,0) x 10 x 15 RP 13,5 x 10 x 15 RP = 2.025 kg = + Debido a este esfuerzo adicional en aquellos caminos trazados con exceso de pendiente, hay que prescindir de algunas tonela- das de carga,. para emplear la potencia de transporte del motor en vencer la pendiente, con la grave desventaja de disminuir el rendimiento y elevar el costo de tnMlsporte. INSTRUMENTOS NECESARIOS PARA TRAZAR CAMINOS FORESTALES El instrumental que se describe a continuación es suficiente para el grado de exactitud que se requiere para trazar curvas, medir los rumbos y distancias y fijar la peno diente longitudinal entre las estaciones. paralela a la pendiente. El brazo m6vil se mue· ve hasta que la burbuja quede centrada en el cilindro, as( el brazo m6vil es perpendicular a la horizontal y la lectura sobre el arco gradua- do es igual al ángulo formado por la inclina· ci6n del instrumento y la horizontal (Fig. 9). Si el ayudante está más arriba que el obser· vador. la lectura es positiva y si está más abajo la lectura es negativá. ClINOMETRO El clinómetro, ecl(metro o nivel Abney, es el instrumento más útil que existe para los reconocimientos preliminares y para el trazado de caminos forestales, debido a su sencillez para medir pendientes o ángulosverticales con la debida aproximación. Cbnsiste en un tubo hueco de sección cuadrada de 15 cent(metros de largo. Uno de los extremos tiene un orificio por donde se mira, el otro, una I(nea horizontal para visar con un espejo que refleja la posición de una burbuja de aire dentro de un pequeño cilin· dro lleno con un Ifquido viscoso (nivel) (FI'g. 8). El clinómetro, un instrumento resis- tente y compacto, puede quedar desajustado con el uso. Existen tres métodos prácticos para comprobar esto y corregirlo si fuera necesario: 1. Consiste en colocar un nivel de carpintero sobre una mesa y girarlo lentamente hasta que la burbuja llegue al centro del tubo. Se coloca el clinómetro sobre el nivel con el brazo móvil en O: si el clinómetro está ajustado, su burbuja estará centrada. En caso contrario se hace negar al centro gi· randa los tornillos de regulación. Cualquier superficie horizontal puede servir para la experiencia. Unido al tubo hay un ·arco graduado 2. Un método muy usado en el terreno con· en ángulos o porcentaje de pendiente. Positivos del cero hacia la derecha y negativos del cero hacia la izquierda. Sobre el arco graduado se desliza un brazo móvil al cual acampa· ña en su movimiento el nivel. El brazo móvil se puede fijar sobre el arco graduado mediante un tomillo que lo presiona. estaca 2 y se visa la punta de la estaca 1, El procedimiento para usar el clinómetro consiste en visar un punto sobre una mira o pértiga en posición vertical o un punto del ayudante {alarife), que debe tener la mis· ma altura que los ojos del observador. Esta precauc::i6n es necesaria para que la visual sea siste en clavar dos estacas a la misma altura sobre el suelo, separadas por 25 metros de distancia. Se apoya el clinómetro en la estaca 1 y se lanza la visual hacia la punta de la estaca 2, supongamos una lectura + 6. El clin6metro se apoya después en la supongamos una lectura - 4. Si el instru· mento está ajustado, la lectura habr(a sido - 6. Se ajusta la mitad del error y se vuelve a leer en ambos puntos, si ha quedado co- rrecto, las lecturas serán +5y- 5. 3. Cuando se trabaja cerca del mar, un mé· 21 FIGURA Il " - - -----C~;:::;J ----,------ --- - -HORIZONTAL .... LTURA. MIRA. ALTURA INSTRUMENTO PENDIENTE. t- a ALTURA INSTRUMENTO t FIGURA9 22 FIGURA 11 FIGURA 10 todo excelente pera comprobar y ajustar el clinómetro consiste en visar el horizonte desde la orilla. Si el clinómetro está bien calibrado. el brazo móvil debe quadar frente al cero. ESTEREOSCOPIO Es un instrumento óptico que permi· te formar una imagen en relieve de dos áreas iguales en fotograffas (Apéndice aéreas consecutivas 11. Par. los reconocimientos prelimina- AlTIMETRO Es un instrumento par. medir alturas basado en 101 cambios do presi6n atmosférica que se producen a diferentes alturas (Fig. 111. Una aguja marca la altura sobre un cIrculo graduado do 10 en 10 metros. Este c[rculo generalmente es m6vil. lo que permite girarlo y colocar el cero frente a la aguja. do este modo se puede leer directamente la altura de una estaci6n en relación al punto de parti· da, o una estación intennedia. res y otros estudios no muy extensos el este· raoocopio do lentes es el tipo más recomendable por SU bajo precio. sencillez y reducido Como los cambios de tiempo afectan la lectura del instrumento. el intervalo entre las Iectures debe ser lo mils corto posible; ve- .tamaño, lo que permite su uso tanto en la ofi· cina como en terreno. neralmente se puede dejar un intervalo dfl: una o dos har. sin grandes variaciones. Durante los dlas do tiempo variable no es conveniente Consiste en dos lentes de aumento ajustables. montados en un soporte de acero que permiten observar ambas áreas en forma i~pendiente. La mayor(a tienen un aume~ to de 2·3 veces; a mayor aumento, menor es el campo de visi6n (Fig. 101. emplear el a1trmetro. Antes do hacer une lectura golpee suavemente el vidrio y permita que la aguja se adapta al cambio de presión de la nueva estaci6n. El altlmetre se mantiene en posición 23 FIGURA 12 que la aguja se mueva lib.... tifica medianta la notación NM. El cIrculo graduado puede ser fijo. m6vil. El primer tipo tiene generalmente los BRUJULA puntos cardinales Oeste y Este invertidos de modo que se puede 1_ directamente el rumEs el instrumento para medir ángulos bo correcto (Fig. 12). Si los puntos cardinales horizontales con respecto al norte magnético, estuvieran bien distribuidos, al girar la brújul. que consiste en una aguja imantada que gira hacia la derecha par. visar el punto A quo $O libremente sobre un apoyo en el centro de un encuentra entro 01 Norto y el Este. la aguja circulo graduado en grados. La aguja apunta imantada indicarla 450 N·O, lo que está en siempre hacia el norte magnético, que se en· desacuerdo con 01 rumbo correcto do 45· cuentra un poco desplazado en relacibn al N·E (Fig. 13). norte _Mico. El norte mognético se iden- horizontal mente. par8 NOIfTE MAGNHICO u. oun: 24 .u' FIGURA 13 El principio de la brújula de cIrculo móvil es el siguiente: al girar la brújula hacia el punto A la aguja sigue apuntando hacia el None magnético y marca 300 N-O, lo que constituye un error, pero enseguida se hace girar la esfera hasta que su norte coincida con la aguja. AsI estamos on condicionos de loor 01 rumbo correcto 300 N-E frento O una punta da flocha quo .a fila on la brújula frente a la mira (Fifll. Y '6). '4 t NORTl lIIAQNlTICO /A ... ,t/ n ,1 aun EstE """ FIGURA 16 26 FIGURA 16 Un tercer tipo presenta el círculo y la aguja formando una sola pieza móvil. Este c{rculo está graduado generalmente en 360 grados y las lecturas se hacen con respecto al norte de derecha a izquierda. As~ un ángulo de 500 equivale a un rumbo de 50 N·E Y una lectura de 1900 equivale a un rumbo de 100 S·O (Fig. 16). La brújula se apoya sobre una pértiga o se sujeta con las dos manos, apoyando los codos contra el cuerpo para que no se mueva durante la lectura. Hay que evitar la influencia magnética de objetos metálicos, tales como cuchillos, tableros de acero y cercos, los cuales pueden desviar la aguja. Siempre debe estar en posición horizontal para evitar el roce de la aguja contra el vidrio. Causas de errores 1. Lectura del extremo opuesto de la aguja. 2! Brújula desnivelada, la aguja roza la cubierta. 3. Lectura errónea del ángulo. 4. La brújula no está directamente sobre la estación. 5. Atracción de la aguja ejercida por objetos metálicos. 6. Brújula dirigKia hacia un punto equivocado. 26 HUINCHA DE DISTANCIA Se utiliza para medir distancias duo rante el trazado de caminos. Las mejores se fabrican de metal inoxidable, lo que permite mayor duración. El largo conveniente es de 30 a 50 metros, con subdivisiones para lograr la necesaria precisión (Fig. 17). Para hacer la lectura de distancia entre dos estaciones, hay que mantener la huincha tensa entre las estaciones. En general es más conveQiente hacer lecturas de la distan- cia horizontal entre las estaciones, sujetando la huincha en esta posición. Si la pendiente es muy fuerte, el extremo más alto de 'a huin· cha se sujeta a nivel del suelo y el otro se levanta de modo que la huincha quede hori· zontal y tensa. En general, una aproximación al de· címetro en la lectura de la huincha es sufi· . / / ciente. Por ejemplo, si la lectura correcta es 27,56 metros, podemos aproximar los 5,6 dec(metros a 6 decímetros y anotar 27,6 metros en la libreta. Si la medición de distancia no re· quiere gran precisión, se puede hacer a pasos, pero previamente hay que determinar la rela· ción que cada persona tiene entre número de pasos V distancia, caminando varias veces sobre una distancia fija de 100 metros para luego calcular el promedio. Es conveniente contar siempre sobre el mismo pie, es decir, cada dos pasos y caminar en forma completamente normal. FIGURA 17 Repeticiones Dinancil(ml p..,. Total Promedio 100 100 100 100 100 500 100 63 61 63 310 62 61 62 27 FIGURA 18 CUADRILLA DE TERRENO El primer paso del trazado en terreno es formar la cuadrilla, compuesta por lo menos de 4 personas para cumplir las si· guientes funciones: JEFE DE CUADRILLA 1. Decide la posici6n del eje del futuro cami· no y sus estaciones. 2. Hace las lecturas correctas de pendiente longitudinal y transversal y del rumbo con la brújula anotando estos datos en una Ii· breta, junto con la distancia entre las esta· ciones IFig. '8). 3. Desarrolla un pequeño croquis frente a las anotaciones donde se indican las estaci~ nes. caracter(sticas del suelo, sentido de la pendiente, corrientes de agua donde es necesario establecer alcantarillas o puentes, depósitos potenciales de ripio, cruces con 28 otros caminos o sendas, tipo de terreno y toda información de valor. Estas caracter(stitas se pueden señalar en el croquis usando signos convencionales. ALARIFE 1. Lleva la mira o pértiga par. guiar las lectu· ras de la brújula y el clin6metro. El alarife se mueve por indicaciones del jefe de cu. drilla. 2. Clava una estaca o varilla de alambre con una tarjeta que lleva el número correspondiente de la estación. HUINCHERO ANTERIOR 1. lleva la huincha hasta la estación siguiente, manteniéndola tensa sobre el punto precio so, lee la distancia en voz· alta para que el jefe tome nota; si la distancia entre estaciones es mayor que la longitud de la huincha, debe controlar al número de huinchadas IUINCHERO POSTERIOR . Mantiene el extremo libre de la huincha tensa sobre la estación anterior, donde se encuentra el jefe de la cuadrilla, hasta que el huinchero anterior indique la distancia de la pr6xima estación. . Se traslada lateralmente para que el jefe de cuadrilla tome lecturas de pendiente transversal en sentido perpendicular al eje longi- tudinal IFig. 19). I _L. _ I I I I I I I I 1 I I ________________________ JI ~. FIGURA 19 1: PENDIENTE TRANSVERSAL 29 Si el bosque o matorral es muy denso, será necesario incluir uno o varios "fajeros". para abrir la faja y permitir el paso y es pareja se puede h8Clllr una lectura de pen- buena visibilidad. El método más común y sencillo pa- chadas y anotando en la libreta la distancia to- ra trazar caminos forestales, si las condiciones topográficas lo permiten, consiste en mantener una pendiente hasta de 100/0. continua a lo largo del trazado. Para ello se fija el brazo móvil del clinómetro en la pendiente de trazaclo, positiva si el recorrido es hacia arriba y negativa si es hacia abajo. El alarife avanza y se mueve hacia los lados, siguiendo las indicaciones del jefe de la cuadrilla hasta que la Hnoa horizontal dentro del tubo coincida con el punto de referencia y la burbuja del nivel esté centrada. El camino debe pasar por el lugar donde se detiene el alarife en este momento, para tener la pendiente previamente fijada. Cuando el trazado incluye cambios de pendiente dentro de I(mites aceptables, se suaviza el punto donde se produce el cambio durante la construcción, usando el clinómetro como instrumento de control. diente con el clinómetro V aumentar la distancia entre las estaciones. tomando varias huintal. Para evitar errores es conveniente anotar en una hoja aparte cada huinchada y después sumar estas distancias oarciales. Para dibujar el perfil transversal durante la cubicación de tierra. es necesario eanacer la pendiente transversal del terreno en cada estación. En general es suficiente una lectura, sin embargo si el terreno es muy ¡rre· guiar se pueden h8Clllr más lecturas para una mejor representaci6n del perfil transversal. Antes de comenzar el trazado hay que anotar en la libreta si las lecturas de pendiente trans-versal se visarán hacia la derecha o hacia la izquierda para que la I(nea transversal del te· rreno sea representada en su posición correcta. Esta direcci60 de lectura se mantiene durante el trazado, indicando el signo correspondiente de la pendiente. Hay que h8Clllr estaciones en todos los puntos de interés, como corrientes de agua, quebradas, cambios bruscos de pendiente y cruces de caminos. Para las lecturas de distancia entre las estaciones, es conveniente medir la distancia horizontal. levantando la huincha si es necesario. Esta distancia permite dibujar directamente la-planta del camino y se emplea para la cubicación de tierra entre las estaciones. En caso contrario, hay que efectuar reducciones que se indican más adelante. Una aproximación de 10 centímetros es suficiente para las lecturas. En general no es necesario estacar estos puntos, especialmente si la estación anterior se encuentra cerca, pero el necesario anotar en el croquis la distancia que los separa. En el caso de una quebrada o corriente Si las condiciones del terreno lo permiten, hay que hacer estaciones separadas por zontales visados con la lbrújula entre los tramos que unen estaciones sean lo más abierto posible, para que el camino sea más recto, evitando curvas cerradas. intervalos fijos de 30, 50 o más metros, esto facilita la cubicación de tierra. Si la pendiente 30 de agua hay que medir su ancho y anotarlo en el croquis. Esto permite conocer en la oficina el número de alcantarillas o puentes y su ancho o largo aproximado. Hay que tratar que los ángulos hori· EXPLICACION DE LAS COLUMNAS Columnl 1. Se anot., lis esteciones conseeutiva El - E2; E2 - E3 ; E3 - E4 , etc. Columna 2. Columna 3. LIBRETA DE TERRENO Los datos deben anotarse con claridad en la libreta de terreno para evitar errores de cálculo en la oficina. Cada págine debe in· dicar la Identificaci6n del camino, nombre del jefe de le cuadrilla y la fecha de ejecuci6n Columna 4. dinal entre las estaciones, con el signo correspondiente (posi· tivo o negativo). Columna 5. rKterfltic8'l de inten!s' mediante signos con· yoncionales (Fig. 21). Es.. croquis mucha _ .1 1 solucionar dudes que se presentan .. I1 oficina. El formul..io incluido en la libreta ISlII1Cillo Ybastante completo parl enotlr los dltos de terreno. Se enotlWl los valores de pendiente transversa! al eje del eamino. El valor frente a la esm- (Fig. 20). En la página opuesta se hace un croquis representativo del trazado, indicando ea- Se tabulan los rumbos de la esteciones ....n lecturas en la brújull, .el rumbo lerdo en El de 520 N indica I1 orientlCióri de E2. Se an<>ten l. distancia hori· zontales o sobre la pendiente entfe las estaciones. Se anota la pendiente longitu· Columna 6. ci6n El - E2 corresponde a la pendiente transversal de El' Se anotlWl otros datos de integeneral. "s Una vez obtenidos estos datos, se puede dibujar la pI.,ta y el perfil longitudinal del camino. Sin embervo, en muchos trazados se puede prncindir de ellos, lo que simplifica el trabajo de oficina. 31 CROQUIS seCTOR, ASERRADERO· LAGUNA I ASERRADERO I NM E, CAMINO, "El PINAR" JEFE CUADRILLA, JOSE GARAY FECHA, 6 OCTUBRE 196B ESTACION El E2 E3 EO E5 E6 E7 -E2 ·E3 ·EO -ES .E6 .E7 -EB RUMBO DISTANCIA S20 OSO 43° 9.7m 3SO 44° 020 5'° ES .Eg 680 ES . E,O E,0· E 11 E11· E 12 E'2- E13 E13· E,0 E'O·E'5 E'5- E'6 E'6· E 17 E17·E'B E'B·E'9 E'9· E20 E20 !lOO 111 0 '2SO '54° CuN. 254° 244° 12,3 B.7 10.0 B.5 5,6 '3.0 10.3 15.6 , 1.2 '2.0 '3.0 } o-rollo PENO, PENO, LONGIT, TRANS\I + 7,()O + 7,50 + S.()O - 2.()O - 5.()O +15.()O + 4,50 + 3.00 - 1.00 + O.()O +- 1,50 + 3.()O +-21 0 + 2.()O +150 +150 +'00 +50 44.1 9.5 11.3 ()OlE 11 +,()O +240 +110 +7° +30 +11 0 +250 +220 +90 +130 - 3,00 + O,()O -ao - 'SO - ao -200 NOTAS Las lecturas de Pendiente Tran",.rsal fueron tomadas hacia l. ilqu ¡..di. La Distancia entre 1.. _Iciones es horizontal. CASA MAYORDOMO E20 ES Alc.,tlrilla ,- " -t.,. E13 Principio de Curv. \ Rumbo Tengente entrada a cuNa 1540, y de salida 254°, Ele Fin de Curva. , .,.:f...,. E12 Camino MMiereo Angula del Centro 1 Radio 25.2 m , , ES Camino Med.reo Trazado Metodo Directo 32 LAGUNA EL PINAR Pe E,,, EIO E l3 , 11 El2 FIGURA 20 33 FIGURA 21 • • • • • • • • • · W'!!'V \V \lI TERRENO PANTANOSO {~W;;'~~i~~~~! TERRENO ARENOSO ·••• • .·•• TERRENO ROCOSO •• ":~qQ:~iJ ~~i~ 0 o 00. ~#v,-oJ 'V'V'V l"'oJ 'V ' V . ~~ ~~~ ~ 34 6- TERRENO ARCiLLOSO DESLINDE DE PROPIEDADES _._._._._.. • • • • • .• • • • • -G-O-O-O- LIMITE DE TERRENO AGRICOLA \U LAGO, LAGUNA RIO, ESTERO ROCA +++ ++~ DEPOSITO DE RIPIO ~tr CASAS LIMITE DE BOSQUES >tffl1""""ji1)t;I"""'" •• • , QUEBRADA SENTIDO DE LA PENDIENTE BIBLIOTECA INSTITU "*+++++++ ••• ••• •• •• •• •• •• •• • • •• • •• • •• •• • • • • • o • •• • FORESTAL FERROCARRIL CAMINO PAVIMENTADO :::J::J:I:I:: CAMINO RIPIADO CAMINO DE TIERRA · ·· · ·· · ro =# '\ / ALCANTARillA / , PUENTE •• •• • • • • ·· 35 ESTACADO LONGITUDINAL Cada estación Que se ha hecho en terreno debe ser estacada para mantener puntos de referencia del trazado y para guiar la cons· trucción posterior. Las mejores estacas son de madera de 7 x 7 cent{metros y 50 centímetros de largo, terminadas en punta para que se puedan enterrar fácilmente mediante un combo. Una cara debe ser lisa para anotar con tinta o pintura el número de la estación (Fig. 22). Estos números deben estar dirigidos en el mismo sentido, para identificarlos en un recorrido posterior del trazado. Es conveniente pintar la estaca de un color vistoso para que se destaque más en el terreno. Desde una estaca siempre debe ser posi~e divisar la estaca de la próxima estación. Cuando el trazado induye numerosas curvas o el terreno es muy irregular, es conveniente usar estacas de alambre proviso· rias, porque generalmente es necesario efectuar pequeños cambios del trazado y señalar en el terreno puntos de las curvas, que posteriormente son retirados (Fig. 23). Estas varillas, de 10 centímetros de largo, se hacen con alam· bre común, haciendo una vuelta en un extre· me para introducirlas y retirarlas con mayor facilidad. Con la varilla se atraviesa una tarjeta donde se anota la estación o punto de interés. La ventaja de estas varillas es su bajo peso, facilidad de introducir en el suelo y comodidad para cambiar su posición. 37 CURVAS Y SÚ TRAZADO Para suavizar el trazado entre los tramos que forman un ángulo en su vértice, es necesario enlazar estos tramos mediante cur- vas (Fig. 24). Estas curvas son arcos de cir· cunferencia, de radio adecuado para el giro del tréfico. En otros casos hay que ganar altu· ra con el camino desde el valle hacia la cum· bre, siJ!ndo necesario recurrir al trazado en Cuando un veh(culo entra en una curva ocupa un mayor ancho, por lo tanto hay que considerar un sobre.ncho del camino. Este efecto es más notorio mientras más largo es el vehfculo y menor el radio de la curva (Fig.25). La fórmula siguiente sirve para calcu· lar el sobreancho aproximado en las curvas según su radio y largo del veh(culo. zig-zag sobre la ladera, con una curva,de retor- no en cada vértice. Las curvas deben ser trazadas con bast.~te precisión, para que no constituyan un obstáculo para la circulación y giro del tréfico. Por el pel ¡gro de accidentes no es recomendable trazar curvas en la proximidad de puentes o cruces con caminos principales. s = s 2R = sobreancho. en metros L = largo del vehfculo, en metros R radio de la curva, en metros = _ _ "~ .~~ 'rv~ ,fA .~ FIGUAA25 39 En la Tabla 5 se indican algunos valores de sobreancho calculados con esta fórmula. TABLAS Longitud veh(culo m 6 7 8 9 10 11 12 13 Radio curva m 10 I 20 1:1> 40150 111 I 70 I III I !Il I 100 0,2 0.3 0,4 0.4 0,6 0.7 0,8 0.9 0,2 0,2 0.3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Sobreancho m 1,8 2.4 3,2 4,0 5,0 6,0 7,2 8,4 0,9 1,2 1.6 2,0 2.5 3.0 3,6 4,2 0.6 0,8 1.1 1,4 1,7 2.0 2,4 2,8 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 1.8 2,1 0,4 0.5 0.6 0,8 1.0 1,2 1.4 1.7 0.3 0,4 0,5 0.7 0,8 1,0 1.2 1,4 0.3 0,4 0.5 0.6 0,7 0,9 1.0 1,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 0.9 1,1 El sobreancho también se puede de· terminar en forma experimP-ntal describiendo una curva de radio dado con el veh lculo en te· rreno abierto. y luego medir el ancho adicional ocupado por el camión. Para 18 cubicaci6n de tierra se inclu· ve 01 sobroancho on 01 perfil transversal de cada estación en la curva (Fig. 26). FIGURA 26 40 1_ ANCHO NORMAL ----.·1 f-S AdemAs del sobreancho en las curvas es indispensable considerar su peralte, o inclinación transversal del camino, especialmente para permitir altas velocidades. El peralte se introduce en forma gradual, hasta alcanzar el valor m'ximo en la mi· tad de la curva. Esto permite un recorrido suave de los vehículos en la curva. Cuando un veh ículo entra en una curva se origina una fuerza centrrfuga que puede causar un deslizamiento lateral y si la velocidad es excesiva, incluso puede producirse un volcamiento. Estos peligros se pueden evitar peraltando la curva. El peralte es la in· clinación del camino hacia el exterior de la curva. que se hace durante la construcción o perfilado del camino. Se expresa en porcenta· je de pendiente, y sus valores alcanzan hasta 100/0 para radios de curva entre '12 y 50 metros (Fig. 27). ,tJi .. : .. ;.' PERALTE FIGURA 27 41 ELEMENTOS DE UNA CURVA P..a Cllcul.. y trlZOr una curva hoy qUl conoc:or sus alomontos b6sicos qua IOn donde: fS 6ngulo interior = rumbo tom.clo dnde le últlme nt. clón hllei. el ~ice ~ = rumbo tornado dOlde el "'rtlce hllll (Fi(¡. 28J: Es el ángulo externo formado por dos tramos del eje longitudinal. ""'0 intlrior +- la pr6xima ostllCión. Las I(neos verticales peralelas signi· fican vllor absoluto de la diferencia, es de- f/ll Es el ángulo intemo formado por dos tramos del eje longitudinal. El ángulo exterior, y el ángulo interior sumon 360 0 . 'Y = L, (3 1 = 3600 Este ángulo es importante para el trazado de curvas, porque permite calcular el ángulo del centro. Con el rumbo de los tramos que forman el vértice (V) se puede calcular directamente el 'ngula interior por la siguiente relación: o FIGURA 28 42 NM O' O' 270' f---='-1'~----190' FIGURA 29 180' cir. si L2 es mayor Que L 1, se resta esta lec· tur. de L2. Si L1 - L2 es mayor que lSOo se il'Nierte la resta, es decir: de la curva. Se determina a partir del ángulo interior: a Rodio IR) Ejemplo: Se quiere trazar una curva para enlazar dos tramos cuyos rumbos son 45° N Y 98° N. ¿Cuál es el ángulo inlerior de estos tramos? (Fig. 29). {J = p = {J = 180 0 - 180 0 - IL l - L2 1 Ig8- 45 1 127 0 El radio de la curva es la distancia desde el centro de la circunferencia hasta el arco o curva del camino. A medida que aumenta el valor del radio aumenta también el desarrollo de la CUT· va y la comodidad de la conducción. En terreno plano en general no hay Iimitaci6n "ara el radio y siempre se elige uno que permita una visibilidad y conducci6n adecuada. Angulo" centro (al A medida que aumentan las dificul· tades topográficas, un mayor desarrollo afecta los costos de construcci6n, por lo tanto exige Este ángUo, junto con el radio, permite e.cuar el desarrollo y las tangentes una limitación del radio. Para condiciones extremas y tráfico de camiones sin acoplado, se pueden trazar curvas con radios de 12-15 43 metros. Para camiones con acoplado el radio m(nimo debe aumentar a 20 metros. El radio mínimo de una curva está determinado por el radio de giro de los ve· h (culos. que depende a su vez del ángulo de giro de las ruedas delanteras. Este radio equivale- más o menos al largo del vehículo y se determina en forma práctica, haciendo un giro completo con el vehículo en terreno blando donde quedan marcadas las huellas y lue· ancho y se ha considerado un sobreancho en la curva de 0,8 metros. A; A; -A-N-:'--2-S 1 [~~N +s)\ [(~ 4+2xO,8 \ 2 + 08\t ' ') go se mide el r!,dio con una huincha (Fig. 30). El radio m(nimo de una curva tamo bién se puede fijar por razones de visibilidad. lo que adquiere bastante importancia en cami· nos para tráfico rápido, donde pueden ocurrir accidentes por esta causa. A 1 5,6 [7.84+ j 2 D: 402J 4 j 1.600] 4 1 A; 73m La fórmula que permite calcular este radio mínimo para un camino de una vía es la siguiente: A; rl(AN AN+ 2S 2 1 L +S\~ J 1 4 J 2 Dv donde: R radio mínimo por razones de visibilidad, en metros. AN = S = sobreancho DV = ancho del camino, en metros. del camino en la curva, en metros (se estima un valor). • distancia de visibilidad, en metros. Ejemplo: lCuál es el radio mlnimo de una curo va para permitir una distancia de visibilidad de 40 metros? El camino tiene 4 metros de 44 FIGUAA30 Si la visibilidad en una curva es reducida, se puede mejorar mediante un corte parcial en el talud o banqueta de visibilidad, hasta una altura tal que permita a los conduc· ~ores fijar la visual adelante en dirección de los posibles encuentros (Fig. 37). Este corte se hace con pala y picota. FIGURA 31 o.-.ollo (DI Es la longitud de la curva comprendida entre el principio (PC) y fin (FC) de la curva. Como la curva corresponde a un arco de circunferencia, su desarrollo se calcula mediante la siguiente f6rmula: 0= lIxRxa 180 donde: O R a 1i = desarrollQ. de la curva, en metros. = radio de la curva, en metros. = ángulo del centro. = constante Pi = 3,1416 Para fi· nes práCticos se aproxima a 3,14. Mientras mayor sea el radio y el ángulo del centro, mayor es el desarrollo de la curva. En el perfil longitudinal la distancia horizontal entre las estaciones extremas· de la curva es et desarrollo calculado para la curva. Son las distancias iguales desde el vértice (VI hasta los puntos de principio (Pe) y fin (FC) de curva donde el arco de cir· cunferencia o curva toca los dos tramos del eje longitudinal, permitiendo asl al tráfico entrar a la curva y salir con comodidad. El c6lculo de estas tangentes permite justamente determinar estos puntos sobre el eje longitudin", entre los cual.. se desorrolla la curvL 41 En los puntos de principio y fin de curva el radio es perpendicular, es decir, forma un ángulo recto con el eje longitudinal. Las tangentes se calculan mediante la siguiente f6rmula: T = R x tgal2 donde: T R tg a/2 = tangente de la curva, en metros = radio de la curva, en metros. = tangente trigonométrica de la mi- tad del ángulo del centro. El trazado de las curvas consiste en calcular los elementos de la curva y luego fijar los puntos relevantes en el terreno. Además de indicar el principio y fin de curva, es hecesario estacar puntos intermedios para guiar mejor la construcci6n posterior. En el Apéndice VIII, Tabla 1, se han incluido valores de tangentes y desarrollos se· gún el ángulo del centró, para evitar el uso d. las fórmulas respectivas. Muchas veces las condiciones del te· rreno ofrecen limitaciones para el trazado de curvas y por lo tanto hay que adaptar el trazado a las características del terreno. Por aproximaciones sucesivas y haciendo variar la tangente y el ángulo interior, es posible fijar un radio mlnimo adecuado para la curva Es18 radio se calcula con la f6rmula para la tan· gente: T =Rx R = tgal2 T tgal2 donde: R = T ;;;; tangente de la curva, en metros. 19a/2 radio de la curva, en metros. tangente trigonométrica de la mi· tad del ángulo del centro. Así por ejemplo, se puede fijar sin cálculo previo. el principio de la curva sobre el eje longitudinal y su vértice. Luego se mide la tangente hasta este vértice donde se instala el jefe de la cuadrilla con la brújula y hace una lectura en dirección al tramo de salida que no ha sido fijado, para luego medir en esta dirección la otra tangente y estacar provisoriamente el fin de la curva. Si el radio es muy pequeño, existen dos formas de aumentar su valor. la primera consiste en medir tangentes de mayor longitud y la segunda en aumentar el ángulo interior o desplazar el tramo de sali· da, con lo cual disminuye el ángulo del centro y el valor de tg a /2. Se l1JOden combinar estos dos procedimientos en terreno. dido un ángulo de 700 hasta el tramo de salida. Estirando la huincha entre la estación 20 hasta el vértice constat6 una tangente de 27 metros. ¿Qué magnitud tendría el radio de es* ta curva? a = a a = R R = R = 1800 - {3 1800 _ 700 110 0 T tg a/2 27 1,43 18,9 m Ejemplo: Es necesario revisar varios métodos para trazar curvas porque en 'determinadas si· tuaciones la dificultad de trazar una curva por un método puede ser resuelta por otro. Para el trazado de un camino fores· tal se ha fijado 15 metros como radio mCnimo en l. curvas. Durante el trazado el jefe de la cuadrilla ha fijado la estación 20 como el principio de una curva y luego en el vértice ha me- Es recomendable ejercitar estos "". todos previamente al trazado de un camino para adquirir mayor expedici6n. Esta práctica se puede hacer trazando y estacando una curva experimental en terreno. con los métooos que se describen a continuaci6n. 47 • FIGURA 32 METODO DIRECTO Este método es el m's sencillo, pr'ctica y recomendable para trazar curvas con radio hOlta de 40 metros cuando las condiciones de terreno permiten ubicar el centro de la CUNa (O) V do all ( describir la CUNa con la huincha (Fíg. 32J. • El primer paso consiste en calcular 1.. tangentes para fijar el principio (Pe) V fin (Fe) de CUNa. En estos puntos se mide perpendicularmente el radio. El punto de intersección de los radios es el centro de la curva 48 (O). Aqu( se instala un huinchero V el olr. estira la huincha hasta la medida del radio y hace el recorrido completo entre el principio V fin delaaJIVII. estacando 3 a 5 puntos intermedios, semejante al trazado de una circunfe- renda con un comp's. Si los 'rboles u obst'culos no permiten trazar en forma continua 18 curva, _ pueden estacar puntos intermedios estirando y recogiendo la huincha. Para lovantar al radio perpandicuil..· al principio y fin de CUNa, • mama datde v 8 R R FIGURA 33 o puede trabajar con la huincha, brújula u otro elemento que permita hacer esta medición. En el primer caso se distinguen dos métodos 2. El otro método consiste en hacer un triángulo con la huincha, en que la hipote- nusa mide 5 metros y los catetos 3 y 4 me- (Fig. 33). tros. Un triángulo con esta relaci6n entre 1. Se miden dos distancias iguales, PC Ay PC - B con la huincha hacia ambos lados sus lados es rectángulo V por lo tanto, el ángulo entre los catetos es recto. Un ca- del principio o fin (le curva en línea con el vértice. Tomando la huincha se describen dos arcos de igual radio, desde los puntos extremos A y B. Finalmente el radio se mi· de desde PC atravesando la intersección de los arcos. teto .debe medirse desde el principio o fin de curva en dirección al vértice. En el segundo caso, el método más sencillo consiste en levantar la perpendicular con la brújula. Para ello se visa el vértice desde la estación correspondiente al principio o fin 49 NM v .+ ~ /<p pe 11 11 o FIGURA 34 o'. la curva y s. gira observando la brújula hasta que la lectura hacia el vértice haya aumentado o disminuido, sagún el sentido del giro, en un ángulo de 900 (Fig. 34). METODO DE ABSCISAS 'Y ORDENADAS Este método es muy práctico para 50 trazar curvas con gra(l[adio, o cuando,eJ cen- tro de la curva ~s ini(\Cesible. lo que no per- mite el trazado por el método anter[pr. El método requiere que la. tangentes puedan ser recorridas por la cuadrilla, y consiste en medir abscisas (X) sobre la. tangentes y levantar perpendicularmente desde los puntos extre· mos de estas abscisas las ordenada. (VI ca- v R o FIGURA 35 rrespondientes, cuyos extremos son puntos de ~ curva (Fig. 35), La longitud de las abscisas elegidas depende del largo de las tangentes. Por ejemplo, si la tangente mide 40 metros se pueden elegir abscisas de lO, 20 Y 30 metros que se miden con huincha sobre cada tangente desde el principio y fin de curva y se estacan provi· das en función de una abscisa elegida arbitrariamente para una curva de radio dado es la siguiente: y =R- vfl2 - X 2 soriamente para luego levantar perpendicular- donde: mente las tres ordenadas correspond ¡entes en el extremo de ceda abscisa. Estas ordenadas van a fijar seis estaciones intermedias sobre la curva, que en general es suficiente para su estacado. Si al principio de curva corresponde a la estación 30 el fin de curva serfa la esta· ción J'l. y = ordenada de la abscisa, en metros. La fórmula para calcular las ordena- R X radio de la curva, en metros. = abscisa elegida, en metros. Para evitar el uso de esta f6rmula se ha incluido en el Apéndice VIII, Tabla 2, abscisas y ordenadas para disti~tos redios de curo va. 51 v -- • • --- -, l' T r' FIGURA 36 METODO DE LAS CUERDAS DE ARCO tro de los limites de la vara. Si el radio de la 40 metros, la abscisa mayor que se puede elegir es de 10 metros, a la cual le corresponde una ordenada de 1,27 metros. En el punto B se levanta perpendicu· larmente la ordenada Be y se clava una estaca provisoria en C. Moviendo la vara graduada desde este punto sobre la misma distancia t:D = ~ y alejando o acercando la huincha sobre la distancia ~ = 2 se hace coinci· curva es, por ejemplo, Este método aproximado y rápido permite trazar curvas de centro inaccesible o cuando no es posible recorrer totalmente las tangentes (Fig. 36). La curva se empieza a trazar desde el principio o fin de la curva. El único elemento aparte de la brújula y huincha que se necesita, es una vara graduada en centrmetros, de unos 2,5 metros de longitud. m. VIII, Tabla 2, se dir la vara con el punto medio O de la cuerda, estacando provisoriamente el f!!nto E. En el ejemplo citado anteriormente CO sería igual a elige una abscisa TB para el radio de la curva, al cual debe corresponder una ordenada den- 1,27 metros y TD igual a 20 metros, En seguida se traslada la vara hasta el punto E y el En el 52 A~ndice v o FIGURA 37 huinc:hero posterior se coloca sobre el punto Repitiendo la operación se hace coincidir la vare con el punto medio F de la cuerda ~' = 2 estacando prO\lisoriamente el punto C', Finalmente se repite la operación deIde C' y E para estacar el punto T', Los puntos C, E y C' son estaciones de I1 curve, e, n, La óltima estaca no siempre va a coincidir con la estación fin de curva, V si el Irror es considerable es necesario repetir el trlz8do con otra abscisa y ordenld1a, Si el mor es m(nimo, se reemplazan las estacas provisorias por estacas definitivas de madera. METODO DE ANGULOS DE DEFLEXION Este método tiene la ventaja, Id1amñ de su pracisión, de permitir el trazado desde el principio y/o fin de la curva, sin necesidad de recorrer l. tangentes O ubicar el centro de le curva, Por lo tanto, es el método mñ recomtl¡, dable cuando estos elementos son inaccesi, bles (Fig, ,37), Para cIdIa arco o tramo de la curva le corresponde un ángulo de deflexión delta 53 v Fe R FIGUAA38 ( {, 1, Que es el ángulo comprendido entre la tangente y la cuerda del arco. El ángulo del centro para este arco es el doble de su ángulo de deflexi6n (Fig. 38). a' = 2 {, El ángulo de deflexi6n expresado en grados sexagesimales está representado por la siguiente fórmula: {, = AA x 28,65 A AR = R = radio de la curva, en metros. arco o tramo de la curva, en metros. El desarrollo calculado de la curva se puede dividir en varios arcos. Asr. por ejemplo, una curva con un desarrollo de 40 metro~ puede ser dividida en cuatro arcos de 10 me· tros. Sin embargo, en el terreno no se puede medir el arco sino que la cuerda de este arco. Esta cuerda es la Irnea recta Que une ambos extremos del arco. Para arcos pequer,os, su cuerda tiene prácticamente el mismo valor y no es necesario hacer diferencias. A medida que crece el arco, aumenta también la dife.rencia de longitud donde: {, = ángulo de deflexi6n, en grados sexagesimales. 54 con su cuerda, pero para un mismo arco esta diferencia disminuye en curvas de mayor desarrollo. la f6rmula de la cuerda en función del ángulo de deflexi6n y el radio de la curva cuerda (C) e, igual a: es: C ; 2R x sen donde: e cuerda del arco, en metros. R radio de la curva, en metros. sen ¡¡ ; seno del ángulo de deflexión. Ejemplo: ¿Cuál es la diferencia entre el arco ~ su cuerda para un ángulo de deflexi6n de 18 en una curva de 45 metros de radio? DEspejando el arco (AR) de la f6rmula para el AR ángulo de deflexi6n tenemos: ; R x ¡¡ AR 28,65 ; AR - C Diferencia ; 28,27 - 27,90 Diferencia ; 0,37 m En el Apéndice VIII, Tabla 3, se han incluido los ángulos de deflexi6n según el arco y el radio de la curva. Bajo el valor del ángulo se ha indicado la cuerda con aproximación a un décimo. Los valores de ángulos en la tabla se han indicado con una décima de aproximación, con el fin de obtener un resultado más preciso en la suma de ángulo, de deflexi6n. El resultado de esta suma se puede aproximar al entero, porque es muy dif(cil fijar en el terreno una fracción de ángulo con una brújula sencilla. El procedimiento de trazado en pri· mer lugar consiste en calcular los elementos de la curva. 28,65 AR Diferencia ; ¡¡ 28,27 m Para calcular la cuerda (e) recurrimos ala fórmula correspondiente. ¡¡ C ; 2R x sen C ; 2x45xO,31 C ; 27,90 m La diferencia entre el arco (AR) y la Si el desarrollo de una CUNa de 40 metros de radio es, por ejemplo, 60 metros, se puede dividir este desarrollo en 5 arcos de 12 metros, es decir que a partir del principio de la curva se van a estacar 5 estaciones sobre la curva cada 12 metros hasta el fin de la curva. Cuando no es posible dividir el desa· Frollo en arcos exactos, se elige una combinétción cuya suma sea igual al desarrollo. Si por ejemplo, el desarrollo es de 35 metros, se pueden elegir arco, de 5 + 15 + 15 ; 35 me- tros. Para estos arcos se toman los ángulos de deflexi6n y la, cuerda, correspondiente'. Volviendo al primer ejemplo. el pr6- 55 ximo paso consiste en hacer una tabulación de los datos para facilitar el trazado. Esta tabula· ción se hace con ayuda del Apéndice VIII, Ta· bla 3. FORMULARIO PARA TRAZAR UNA CURVA POR EL METO DO DE ANGULOS DE DEFLEXION Deflexiones arados I>«D m Cuerda Estación Acumulado Parcial ~(PC) - - - - E21 E22 E23 E24 E25 (FC) 12 12 12 12 12 12 24 8,6 8,6 8,6 8,6 8,6 8,6 17,2 25,8 36 48 60 Con estos datos el jefe de la cuadrilla se instala en la estaci6n de principio de curva y visa con la brújula en direcci6n al vértice, lu~ gira hacia la derecha con un ángulo de 8,6 . En el principio de curva también se han instalado los huincheros, de los cuales uno es· tira la huincha hasta 11,9 metros y hace coincidir el extremo de la huincha con la visual de la brújula, colocando la estaca correspondiente a la estación 21. Enseguida el huinchero posterior se traslada hasta la estación 21, y el ano terior estira nuevamente la huincha hasta 11,9 y sigue las instrucciones del jefe de cuadrilla 56 m Acumulado Partial 34,4 43,0 - 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9 hasta hacer coincidir el extremo de la huincha con el ángulo de deflexi6n acumulado para la estación 22, visado desde la dirección del vér· tice. Este ángulo es 17,2 0 18,6 0 + 8,6°). Este procedimiento continúa hasta la lectura del último ángulo de deflexión acumulado para la estación 25 o fin de curva. Este ángulo debe ser aprox imacJamente igual a la mitad del ángulo del centro. Cuando obstáculos ° accidentes topo· gráficos no permiten lanzar todas las visuales desde el principio de la curva, se puede como v / • • o v FIGURA 39 • • o plementar el trazado desde el fin de la curva FIGURA40 1) Distancia exterior (DE) siguiendo el mismo procedimiento visto anteriormente (Fig. 39). Es la distancia que se mide desde el vértice hacia la curva, en dirección a la bi· PUNTO MEDIO DE LA CURVA IPMI sectriz del ángulo interior ((3)2). El jefe de la cuadrilla se instala en el vértice y visa un ángu- Finalmente se veran dos procedi· lo por ejemplo de 42°, si el ángulo interior es mientos para estacar el punto medio de la cur- de 84°, que se mide a partir de una de las tan· gentes y en esa direcci6n se mide la distancia exterior que se calcula mediante la siguiente va que a veces puede ser útil para tener un punto de referencia para el trazado de la curo vo (Fig. 40). fórmula: 57 R DE cos 0/2 - R = = R punto medio de la curva, mediante las si- guientes fórmulas y proceder según el método donde: DE determinar la abscisa (X) y ordenada (Y) del distancia exterior, en metros. descrito de las abscisas y ordenadas para tralar curvas. radio de la curva, en metros. cos a /2 = coseno de la mitad del ángulo del centro. Ejemplo: ¿Cuál es la distancia exterior de una curva de radio 50 metros, si el ángulo del cen- tro es 860 1 Calcular además el ángulo que hay Que visar en el vértice a partir de una de las tangentes para medir esta distancia. R DE DE cos a /2 = 18,49 m R (1 - cosa/2) donde: X abséisa del punto medio de la curva, en metros. ordenada del punto medio de la Y curva, en metros. R = radio de la curva, en metros. sen a /2 = seno de la mitad del ángulo delcentro. centro. Ejemplo: Con los datos del ejemplo anterior se puede calcular la abscisa y ordenada del punto 0 a +~ = 180 ~ = 1800 ~ 180 ~ = 94 0 0 ~/2 = 47 Y - 50 0,73 DE Rxsena/2 cos a /2 = coseno de la mitad del ángulo del 50 = - R X medio de la curva. a 86 X=Rxsena/2 X = 50 x 0,68 X = 34,0 m El ángulo que se mide en el vértice detde una tangente es de 47 0 y en este sentido se mide le distancia exterior de 18,49 metros. y = 21 AbocisI Y orden... Y = 50 (1 = 13,5 m El otro procedimtento consiste en 58 Y R (1 - cosa/2) 0,73) .- -- ... ~ ~..~ -=" 4 ,. . --' "' : ..~~ '.....=:~ ... y-,---- ... ~i- e "!!"- . _. -::-.. ,(V.. ..... , ," '¿'_-"""'-""":""'..... ..roa'... ~"-""'_ _ A ' FIGURA41 o VERTICE DE LA CURVA INACCESIBLE Cuando el vénice de la curva es inlll> cosible se presenta un problema para fijar en el terreno el principio V fin de curva, porque no se conoce el ángulo interior, y es imposible instalarse en el vértice para medir las tangen- tes. Tampoco se conoce la distancia desde la orilla de un do, si éste fuera la causa de la inaccesibilidad, hasta el vénice IFig. 41). Para solucionar este problema se tra· za una recta auxiliar AB entre los dos tramos del eje longitudinal V se miden los ángulos (J V salida de la curva o mediante la siguiente relaci6n: P+8 + = P= W 0 1800 - (J - W Con los datos conocidos AIl, p, (J V w, podemos recurrir al teorema de loS senos (ver Apénd ice V ~ra calcular los lados desconocidos AV V llV. ÁV =AIl • w. El ángulo interior ( PIse puede determinar por el rumbo del tramo de entrada y 180 IW = AIl • sen w sen P sen (1 sen P 59 FIGURA42 Una vez que se han calculado estas distancias hasta el vértice. mooimos hacía atrás desde los puntos A y B lo que falta para completar las tangentes hasta el principio y fin de la curva. _Si el valor de la t!!!!Jente es 40 metros, AV = 30 metros y BV = 25 metros. Desde el punto A y B hay que medir IOy 15 metros respectivamente hacia atrás sobre el eje longitudinal. Cuando hay que ganar altura sobre una ladera, generalmente es necesario trazar un camino en zig-zag con una curva de retorno en cada vértice (Fig. 42). Los tramos rectos 60 son trazados fijando una pendiente adecuada de subida para el tráfico. La curva de retorno se traza por el método directo si las condiciones de terreno lo permiten. El procedimiento de trazado sobre una pendiente transversal es el mismo que en terreno plano, sin olvidar que la curva y sus elementos deben ser una proyección horizontal sobre el terreno, es decir, que el estacado de la curva sobre una ladera vistl desde arriba, debe ser igual que su repnttentación sobre terreno plano. El estacado de la curva, vista en terreno, es similar a un tramo de espiral. De acuerdo a estos antecedentes, FIGURA43 para trazar una curva sobre pendiente, la medición de las tangentes desde el vértice para ubicar el principio y fin de curva y la medio ción perpendicular desde estos puntos del ra· dio para fijar el centro de la curva para su tra- zado por el método directo o todas aquellas En general, estas curvas van a presentar un exceso de pendiente, que es necesario corregir, debido a que la curva gana bruscamente altura con un bajo desarrollo. Por lo tanto, es conveniente reducir la pendiente del tramo de entrada y salida de la curva, para magnitudes lineales para trazar la curva por absorber el exceso de pendiente que se puede los diferentes métodos, deben ser medidos producir en el desarrollo de la curva. manteniendo la huincha en posición horizontal (Fig. 43). PENDIENTE DE LA CURVA El ángulo interior de la curva trazada en pendiente está determinado por la peno diente transversal del terreno y la pendiente fijada para el camino. A mayor pendiente transversal el ángulo interior disminuye, por· que la lectura de pendiente longitudinal en el vértice va a fijar el tramo de salida o la esta· ción fin de curva en una posición inferior. Cuando se ha trazado una curva sobre pendiente, es necesario determinar la pendiente resultante a lo largo del desarrollo de la curva, a fin de incluirlo en el perfil Ion· gitudinal, o si es excesiva, replantear el trazado de la curva. Para el cálculo es necesario conocer el desnivelo altura (A) entre el princi· 61 BIBLIOTECA INSTITU ro FORESTAL FIGURA« V fin de curva, en metros. pio y fin de la curva. Este desnivel se puede Cllcular haciendo una lectura con el clin6me· tro desde el principio hasta el fin de la curva, o viceversa, y medir la distancia sobre la pendiente entre estos puntos (Fig. 44J. La alture o desnivel se calcula mediante la siguiente fórmula: A = DP • sen a. donde: A 62 = altura o desnivel entre el principio DP = distancia sobre la pendiente entre el principio y fin de curva, en metros. sen a. = seno del ángulo de pendiente en· tre el principio y fin de curva. Si en el terreno no es posible medir la pendiente y distancia directamente entre el principio y fin de curva, se puede hacer un levantamiento longitudinal de las estaciones entre el principio y fin de curva y luego cak:u- lar la altura parcial y acumulada de cada estación igual que para el perfil longitudinal del camino (Fig. 45). Después de calcular la altura o desnivel entre el principio y fin de curva, hay que calctJlar la pendiente resultante en la curva con una fórmula similar a la anterior, donde la distancia sobre la pendiente se reemplaza por el desarrollo de la curva y el sen a por tg a., D desarrollo de la curva, en metros. Ejemplo: porque el desarrollo calculado de la Se quiere determinar la pendiente resultante en una curva con un desarrollo de 40 metros. La lectura del clinómetro desde el principio hasta el· fin de la curva es de 7° y la distancia sobre la pendiente 25 metros. A a. altura o desnivel entre el principio y tin de curva, en metros. Si el resultado se multipl ica por 100, tenemos la pendiente expresada en porcentaje. curva es una distancia horizontal. tg A D DP x sen a. A donde: tg a. = tangente del ángulo de pendiente entre el principio y fin de curva. A = 25x 0,12 A =3m FIGURA 45 , .- E IO '.- -----------,: a'" : .." , , ----------_..1 E. r-a_""' t pe ,lti.¡ I • __ ~ E6 :f ~~ l'A a'" 0." • .J l"- A:-------~ .. .;-----~ . ----------- ------------- ~ .~"'14.- 63 PLANTA CAMINO "EL PINAR" FUNDO LANAL FIGURA 46 NM ESCALA 1: 1000 •i ! ! ! \ I i i ! \. PINO 2. AROS ft,6ha I I i 1 ! i i ¡ J J ! ! ! ! \. . o w Q < &! w ~ ~ ........ / ~ i '.I FUNOO El CANELO iEJa i E7 6 ALCANTARILL , .'t._._._._.... .- .- ... . / ~. ~ ) ~N02eARos / ~, 1,3 ha i / ! i / E,. :L._._._._._. __._._._·_·_·_·_·_·_·_·__·_·_·_·_· I "/",, ·_·--'-'/ / FIGURA47 I I I I , I I _______________ JO I ••. . _ - - - - OH tg II tg II A = ---O = 3 40 tg II = 0,075 %p= 7,5 Si la pendiente resultante de la curva es mayor Que el 1imite aceptable se puede disminuir mediante un mayor desarrollo de la curva, por lo.tanto, si las condiciones de terreo no permiten aumentar el radio o ángulo del centro Que inciden directamente sobre el desarrollo, es recomendable calcular la pendiente resultante de la curva en terreno para corregir el trazado si se presenta un exceso de peno diente. Cuando la curva ha sido trazada sobre una f~e pendiente transversal, en gene111 no es posible aumentar el desarrollo de la • curva y en este caso su pendiente se corrige durante la construcci6n con un corte adecua· do, que se fija mediante la rasante en el perfil longitudinal. PLANTA DEL CAMINO Es el eje del camino visto desde arriba en su proyección horizontal, para lo cual se dibuja el trazado del camino a escala sobre un mapa o papel milimetrado (Fig. 46J. Para dibujar el eje o tramos entre las estaciones, se necesitan los rumbos y las dis· tancias horizontales, por lo tanto es preciso corregir aquellas distancias que han sido medio das sobre la pendiente. El coseno de un ángulo agudo de un triángulo rectángulo (un ángulo recto = 900 ) es igual a la longitud del cateto adyacente al ángulo (El - O) dividido por la longitud de 'a hipotenusa (El - E2 ) (Fig. 47J. Ver Apéndice VI. cos OH a =--Op 65 donde: cos a = coseno trigonométrico del ángulo de pendiente. DH = distancia horizontal entre las esta· DP = ciones, en metros. cias cortas tampoco se incurre en un error muy grande al considerar las dos distancias distancia sobre la pendiente entre iguales. Si el ángulo es de 9,5 0 y la distancia las estaciones, en metros. Despejando la distancia horizontal DH de esta fórl"Q.ula, tenemos: a = OP x cos OH Si la pendiente ~á expresada en por- centaje hay que buscar el ángulo en la Tabla de Funciones Trigonométricas Naturales que co- rresponde a la pendiente expresada en decimal ° tangente del ángulo buscado y luego buscar el valor del coseno para este ángulo (Apéndi- ce VI, Tabla 1). Ejemplo: La distancia entre dos estaciones E1 Y E2 sobie la pendiente es 100 metros. ¿Cuál es la distancia horizontal que las separa si la pendiente longitudinal es 250/07 25 0 /0 = 0,25 = sobre la pendiente 100 metros, el error seria de 1 metro. Para distancias mayores hay que hacer la reducción porque el error acumulado puede ser apreciable. Como se ha dicho anteriormente, 'en general se puede medir directamente en el te· rreno la distancia horizontal entre las estaciones, evitando tener que hacer reducciones posteriores. Para fijar el rumbo de los trazos sobre el plano se emplea un transportador graduado en grados para medir ángulos según la graduación de la brújula. El centro del transo portador se hace coincidir con la última esta· ción y se gira hasta que el cero esté apuntando hacia el norte magnético, que se .ha tomado como referencia en el papel, o el norte magné· tico indicado en el plano. Observando la grao duación del transportador se hace un punto en el papel frente al ángulo que coincide con el 0 tg 14 rumbo tomado en el terreno. Colocando una regla entre el punto y la última estación se marca la distancia horizontal reducida a la es- OH = 0,97 = OP x cos a OH = 100 x 0,97 repitiendo el prOCedimiento hasta completar la última estación del trazado. OH = 97 m Cuando se han trazado curvas en el terreno, éstas se pueden incluir en la planta, con la misma escala, para lo cual se siguen 105 cos 140 Para ángulos hasta 5.5 0 el coseno 66 para fines prácticos es igual a 1, luego la distancia medida sobre la pendiente, es igual a la distancia horizontal. Para ángulos de 5,5 0 has· ta 9,50 el coseno es igual a 0,99 y para distan· cala del papel, entre ésta y la estación que es· tamos representando. Se coloca el número correspondiente y se traslada el transportador mismos pasos que el trazado en terreno, es PERFIL LONGITUDINAL DEL CAMINO decir, se miden las tangentes desde el vértice y en los puntos de principio y fin de curva se le· vanta perpendicularmente el radio de la curva. En el punto de intersección de estos radios O centro, se describe la curva con un compás. Es el eje longitudinal del camino di· bujado en perfil. Consiste en representar entre dos ejes graduados sobre papel milimetrado, de preferencia, la cota o altura de cada estación en relaci6n a la primera, en sentido verti- Es conveniente usar papel milimetra· do O cuadriculado que permite hacer coinci· dir el norte con las líneas verticales u horizontales. En caso contrario, hay Que trazar en la última estaci6n, antes de centrar el transportador sobre ésta, una paralela a la línea N-S considerada para las estaciones' anteriores. Cuando el camino es largo, la escala ~egida debe ser más pequeña para que el pla· no resultante no sea muy grande. En general " puede elegir una escala de 1: 1.000, es de or, 1 centrmetro en el papel equivale a 1(, metros en el terreno. Una vez completado el trazado sobre el papel milimetrado, se puede calcar sobre un papel blanco en el sentido más conveniente indicando la dirección del norte magnético. En el dibujo de la planta se cal del papel y las distancias horizontales de cada estación desde el origen en sentido hori· zontal. El perfil longitudinal permite apreciar mejor la variación de la pendiente del trazado para corregirla si fuera necesario (Fig. 481. La escala vertical es generalmente 5 a 10 veces mayor que la horizontal; por ejem- plo, si la escala vertical es 1: 200, ia horizontal es 1: 1.000 para el caso de cinco; en el ca- so de 10, a una escala vertical de 1: 100 le corresponde una escala horizontal de 1: 1.000. Esto es importante para obtener un perfil proporcionado. El origen de la escala vertical pulide ser cero o si la cota o altura de la pñmera estación sobre el nivel del mar es conocida, se puede empezar a marcar las alturas de las esta· pueden incluir las obras de arte, los cruces de camino y otras caraeter(sticas de interés para orientar la posición y dirección del camino ciones a partir de esta cota. El origen del eje horizontal es cero. dentro del pnedio. necesario calcular la diferencia de altura o des· Para dibujar el perfil longitudinal es 67 ""¡.. ~C*Ql1I~ ¡-n,....... ..l.'Vd1l,: _ , ~, ... .8• • ........~ , -- ----- I t:_ .,:-. ---;,........ / ' ~- ... ~, ...... " .. .- ~ ~ ' -"_._._ 0~- ;" 1/' . ~ -- .. ..• ......... lA. lOlliQlI _ •• .. 'lO, I io~ ,o 1 ,, • 1 ~ •I •1 o 1'· I " I I I I I II I I I I 1 I 0.-"11.I_ I I I t.......... 1~ '1' _ ... 0 ".' .: :f:.s t. " ' :1: ~ :t: I I I I I I I I ·u'I I I I ....I ~, '1' ..." 1.1' ,.. .... " ·Ut c:..-l...... y '." J.,»-u. _ ...u ............... ,lo U. ~~ '." -- . ..... .... ~._ ... FIGURA 48 68 U O rr. .... ....". .. ... . "o""l= • .." ~ I I 1-'" ~'f .. Ót U. I I 111 'f' .,. 'f' .,. U, UJ ,' I I 4." c.p. ... .üt... UI 1,11 .. (In I yo I I I ~ ~ .~ 'lO /- . .. .. ...I ft ... I I 'M.4 . o.» .,., :% .. 010 yo~ '!l _ _ _ _ _ DH nivel entre las estaciones y conocer la distan· tia horizontal que los separa. Esta distancia ya ha sido medida en el terreno o se ha calcu· lado a partir de la distancia sobre la pendiente para dibujar la planta. Supongamos que dos estaciones E1 Y E2 forman un triángulo en que la distancia horizontal está representada por el cateto El - O Y el desnivel por el cateto O - E2 . La pendiente entre las estacíones es igual al án· "lo Alfa ( a I (Fig. 49). Como se sabe (Apéndice VI) la tan· gente de un ángulo agudo de un triángulo rec· tlngulo es igual al cateto opuMto. dividido po< el cateto adyacente, luego: tg a = -AOH Despejando la altura o desnivel (Al entre las estaciones, de esta fórmula tenemos: A = OH x tg a donde: A. ;::; aJtura o desnivel entre dos estacio- nes, en metros. DH = distancia horizontal entre las estacio· nes, en metros. ~ ~ = tangente del ángulo de pendiente. la altura de la última estación en re· 11ICi6n a la altura acumulada de la anterior, se lUma o se resta de ésta, según sea positiva o negativa la pendiente entre estas estaciones. En el eje vertical se busca la altura acumulada _ FIGURA49 desde el origen hasta la estaci6n que se Mtá representando. La intersecci6n de la altura con la distancia permite marcar un punto que re· presenta la posici6n de la estaci6n en el perfil longitudinal del camino. En seguida se busca la diferencia de altura entre la última estación marcada en el gráfico y ti próxima y así sucesivamente hasta completar todas las estaciones. Finalmente el gráfico está formado por una serie de puntos que se unen mediante rectas que representan el perfil longitudinal del camino. Si el camino ha sido trazado con una pendiente continua, el perfil longitudinal Mtá representado por una I rnea recta. En el perfil longitudinal no es necesario incluir la cota de cada estación intermedia de una curva, sino que es suficiente representar la cota de la estación fin de curva en relaci6n a la estación principio de curva. La distancia horizontal entre estas estaciones es el desarrollo de la curva. Al pie del perfil longitudinal se indio ca el número de la estaci6n, la distancia horizontal parcial y acumulada, cota del terreno parcial y acumulada, cota de la rasante parcial y acumulada y diferencia entre estas cotas. Además se puede señalar el kilometraje, obras de arte y clase de suelo. Para la confección de la planta y el perfil longitudinal se puede usar en la oficina el formulario que se indica a continuación para facilitar y ordenar el trabajo. 69 FORMULARIO PARA TRAZAR LA PLANTA Y EL PERFIL LONGITUDINAL "EL PINAR" CBrriro: Calculista: José Garay Octubre 1968 Fecha: (2) (1) Sector: ASERRADERO - LAGUNA (4) (3) (5) (8) Distancia horiZDnllll AJntx¡ Eslaci6n PlwciaI 5'i' 9,7 9,7 ~-E:1 4fP 41' 12,3 22,0 8,7 ~l.7 ;y¡fJ 10,4 41,1 44" 8,5 49,6 4Z' 5,6 55,2 510 13.0 68,2 10,3 78,5 (m) PlwciaI AI:uTUada + 7,cP +- 7,ff' 0,12 +1,16 +1,16 0,13 +1,60 t2,76 +5!P -2!P - 5,cP + 15,cP 4,ff' 0,11I +0,78 +3,54 0,03 -0,31 +3,23 0,11I -O,n +2,46 0,27 +.1,51 + 0,11I +1,04 +3.97 +5,01 + 3!P - l,cP o,m +0,52 +5,53 0,02 -0,31 +5,22 0,07 +0,78 +6,00 0,03 +0,36 +6,36 fJ!J ocP 15,6 94,1 1110 11,2 lm,3 +- 128" 12,0 117,3 +- E12 - E13 E13 · E14 1~ 13,0 1~,3 + 3,cP o,m +0,85 +7,01 E14 - E15 E15 - E16 C" 44,1 174,4 +- 2,cP 0,03 +1,32 +8,33 2540 9,5 183,9 - 3,0 o,m -0,48 +7.85 0 11,3 195,2 + 4,0 0,07 +0,79 +8,64 Eg - ElO E1lT E" E11 - E12 E16 · E17 E17 - E18 E18 - E19 EI9'~ • 70 l. E1 - ~ E:1 - E4 E4 - Es Es-Ea Ea - E7 E7 - Es Es - E9 CDta temlI10 1'llndienl8 Ia-.;tld,. Taruente (m) (8) (7) > U R 4,cP 1,ff' V A 244 TnJZIldo por el mt#todo directo. Datos pBra el trazlJldo de la curva indicBda en el formulario: r. Angulo interior (~), calrolado mediante los rumbos de las tangt1ntes: ~ = 180 - 1254-/541 = ISo-l00 = sil' 2. Con el valor del ángulo interior se CJl/ro/ó el ángulo del centro (Q,) mediante la siguiente rel/ICi6n: o, = 18i1' - ~ = 180-80 = 1000 3. La tangente de 30 metros comprendida entre /a estación 13 o principio de /a curva, fijada erbitrariamente, y el vértice se determinó con la huincha de distancia. 4. Con el valor de la tangente se calculó el radio de la curva y con este valor su desa· "0"0: 3f) 3f) T =25,2 m R =---rgo,l2 1,19 'üxa 0= R = 1,75 x 25,2 = 44,1 m 180 ciones, con el signo correspondiente. EXPLlCACION DE LAS COLUMNAS: Columna 1 Se anota dos estaciones conse- Columna 2 cutivas El - E2 ; E2 - E3 ; E3 - E4 ; etc. Se anota los rumbos de las estaciones en relICi6n al norte ~tico. • Columna 3 se anota la distancia horizontal Columna 6 Colúmna 7 ' parciat entre las estaciones. Columna 4 Se anota la d!stancia acumulada hasta cada estaci6n: As( por ejemplo, la distancia acumulada hasta la estaci6n E", sorra igual a la suma de las distancias horizontales parciales entre El y E4 , es decir, Columna 5 distancia El - E2 t- E2 - E3 t- E3 - E4· Se anota el ángulo de pendien· te longitudinal entre las esta- Se anota la tangente trigonométrica de cada ángulo, de pendiente longitudinal entre las estaciones o el 0/0 de pendiente longitudinal axpresado en de· cimal. Se ,anotlt,la cota o altura de ceda ... ooi6n con _tO"_·'at anteriil!:":.~ cOC!' se ~ multiPli¡:t¡ldo, cada distanc,i,. horizoll1il1 IWcial de la~lurtl:, na 3 lIof la tangente trigll"ométriCa respeCtiva de la'Co,lu~ na 6"conservando el sigiíói:orrespond¡"ente. Columna 8 . Se anota la cota acumulada hasta cada estaci6n, sumando o restando las cotas parciales correspond ientes, ten ¡endo pre· sente el signo. 71 LA RASANTE La rasante es una t(nea con peno diente adecuada que representa la posici6n del eje definitivo del camino. Se incluye en el perfil longitudinal pera suavizar variaciones de pendiente o corregir excesos de pendiente del hacer un corte en el terreno hasta alcanzar el ancho del camino. Mientras mayor ... Ia peno diente literal, mayor debe ser la profundidad de este corte. Corno la pendiente del trazado es adecuada, la rasante o eja del camino terminado es paralelo al eje longitudinal pero en una posici6n bajo ésta((Fig. 501. Esta diferen· eje longitudinal. Representa la posici6n del eje del ""mino construido, en relaci6n al eje longitudinal. Generalmente se traza con lápiz ro- jo, por lo que recibe el nombre de eje rojo pera no confundltlo con el eje longitudinal o negro, que representa el eje del camino, tal como se ha trazado en el terreno. En los caminos forestales trazados con una pendiente fija dentro de limites aceptables, 1I lo largo de una ladera, es necesario FIGURA 50 ,, I 1 I 1 ''''' ,». Ir,e: ,0 ,,, _______________ I ~-------------J RASANTE • 72 ,, ANCHO CAMINO • PERFIL LONGITUDINAL ESCALA V 1'200 H 1,1000 12 lO > < O 8 FORMULA ¡CORRECTOI --------------------------- E, 6 U 4 E~,;;:~::;==_=_~R~A~S?A~N~'E==E~=J ----------------S-~.---i 2 TRANSPORTAOORtlNCORRECTOI O lO 30 DISTANCt" 50 70 90 110 HORIZONTAL M FIGURA 51 ei. de altura se obtiene de los perfiles trans" ...les de cada estaci6n dibujados a escala. Si la pendiente lateral varra a lo largo dertra· zado, la posición de la rasante en cada esta· ción también va a variar, porque el ancho del camino alcanza mayor o menor profundidad. En este ca~ la rasante está representada por Uneas quebradas que se suavizan en el perfil longitudinal con una rasante definitiva. Para fijar la pendiente de la rasante no se puede emplear un transportador, porque las escalas de los dos ejes del perfillongi· ludinal son diferentes. Si por ejemplo, se ha decidido que la rasante entre dos estaciones en el perfil longitudinal a escala V = 1: 200 y H = 1: 1.000, debe tener una pendiente de 10% - 5.5 0 ; se incurre en un error al hacer coincidir el centro del transportador con el punto que representa la grimera estación y marcar un ángulo de 5,5 hasta la segunda estación. El procedimiento correcto consiste en aplicar la f6rmula de la altura o desnivel entre las estaciones (A). vista anteriormente. A = DH x tg a Se multiplica la distancia horizontal entre estas estaciones por la tangente del ángulo de pendiente, lo que es igual al porcentaje de pendiente expresado en decimal. Ejemplo: La distancia horizontal desde el ori· gen del camino hasta la estaci6n 2 es-30 metros .y hasta la estación 4, 90 metros. lQué altura debe tener la rasante en la estaci6n 4 con respecto a la estación 2 para tener una pendiente de 10~0 o 5,50 ? (Fig.51). 73 OH entre E2 y E4 = 90 - 30 = 60 m A = OH x tg a. = 60xO.l0 De acuerdo al trazado de la rasante, ésta puede casr sobre o bajo el eje longitudinal, dando origen a perfilas en terraplén o corte respectivamente (Fig. 52). En el punto Para determinar la pendiente de una de intersección se produce un perfil mixto. En general los caminos forestales trazados sobre terrenos en pendiente presentan un perfil en corte para evitar pel igros de derrumbes y obtener una superficie más compacta. rasante trazada tent3tivamente entre dos estaciones. se despeja la tangente del ángulo de apreciable. la parte del perfil transversal en A A 6m pendiente, en la f6rmula anterior: tg a. = terraplén tiende a desmoronarse y hay que recurrir 8 obras especiales de contención para evitar interrupciones del tráfico o peligros de A OH Ejemplo: Se ha trazado una rasante entre dos estaciones en fbrma tentativa. l Cumple esta rasante con una pendiente adecuada si la distancia horizontal entre las estaciones es de 56 metros y la altura de la rasante en la última estación con respecto a la primera as de 4,4 metros? tg a = Cuando la pendiente transversal es A OH accidentes. El terraplén requiere trabajos extensos de compactaci6n antes de ser usado por el tráfico. El caso típico de un terraplén en un camino forestal es el paso sobre una alcantari· Ila en una quebrada. Hay que evitar cambios bruscos en la pendiente de la rasante, que acarrean problemas de conducci6n y hace necesario incluir curvas verticalas en el perfil longitudinal entre los tramos de la "'sente que presentan un fuerte cambio de pendiente. Las pequellas irregularidadas se suavizan durante la construcción del camino (Fig. 53). Para Incluir la cota percial de la rasante en el perfil longitudinal se pueden pro_nter dos casos: tg a =~ 55 tg a = 0,08; 0/0 P = 8 Para convertir este resultado an porcentaje de pendiente, se multiplica por 100. La pendienta de la rasanta es antonces 8"'0. y adecuada par. el camino. 74 1. Si la pendiente del eje longitudinal del eamino es adecuada, la posición de la rasante está determinada por la profundidad de corte hasta dejar el ancho del camino en corte. Este dato se obtiene en el perfil transversal de cada estación, que se dibuj. pera la cubicación de tierra. Esta distancil se mide bajo la estación en el perfil longitudinal y se indica al pie del mismo. . .. ~ 8 <3 @> : • COAH. lO E o EL TEARAPUN I I • I I I I • • E" 2 Distancia horizontal m FIGURA 52 •• RASANTE: AA' ICQMlf.CTOI ... IINCO'MlCTOI O E • .. • <3 •, ~ ••• " •.. E, .. JO . .. 50 Distancia horizontal m ,JO .. ... FIGURA 53 Todos estos puntos que ind ican la posición de la rasante para cada estación se unen posteriormente. 2. Este caso se produce cuando se ha trazado la rasante para mejorar la pendiente. Aqur se obtiene la cota de la rasante para cada estaci6n obseNando la posición de la fa· sante para cada estación en relación al eje vertical de las cotas en el perfil longitudinal. La diferencia de cota se puede medir directamente en el gráfico o por la diferencia entre la cota del eje longitudinal acumulado y la cota de la rasante, acumulada para cada estación. 75 CUBICACION DE TIERRA Consiste en calcular el volumen de tierra o material que es necesario mover durante la construcción del camino hasta dejar el eje coincidiendo con la rasante y el ancho del camino despejado. Este cálculo es indispensable para establecer el presupuesto de construcción, cuyo rubro más importante es generalmente el movimiento ct.,e tierra. Para comprender mejor el procedi· miento de la cubicación de tierra, es necesario analizar algunos elementos. PERFIL TRANSVERSAL Es la sección de un corte perpendicu· lar al eje del camino (Fig. 54). J-¡I"-t----- ANCHO DE LA FAJA DESPEJADA Corresponde al ancho de una faja dentro de la cual se ha considerado el cami· no, hermas, cunetas y espacio suficiente para permitir la acción del sol sobre el camino después de las lluvias. Esto es indispensable para caminos sobre suelos arcillosos de bajo drenaje, especialmente si están cubiertos de bosque, los cuales deben cortarse para despejar la faja. Si el camino es arenoso o cubierto con una carpeta de rodado, sin problemas de drenaje, no es necesario despejar más allá de la cuneta o borde superior del talud, porque el agua en este caso favorece la consolidaci6n de los materiales constituyentes del camino. c•...., FIGURA 54 78 FIGURA 55 ... ~. PERFIL EN CORTE ...' ........ _,..,.... ........ _, • , ,,,." , .o~:· ~.:::: :·.··.°··0: . ~ o •••• " .' ~b. -•.• " o", . :;... • . .'. • '.. °0 ' '. ',':"::: ~-'. <? o' ••• ~ •••• ...: .. ~ ' •• o .. .,' • ", ." "'QO; .: ;~.: :'. :; '.' .: '.: ...... ",." ', . .. ...: . . .;'0' -.~."". ~.:~ :.',~..: ~.:~.<!> ~:~~ ~~ :~. :. ~ , '." "", .' .. '. :>' . ~ y:~.:.~;:/::.:;.?<.~~/;.: . :::.~~'.,. <:_'.'::~,~ o"':: .. Dentro de esta faja se destronca solamente el ancho del futuro camino. ANCHO DEL CAMINO Hay que fijar un ancho para el .... ~ mino. que permita el tránsito cómodo de los vehfculos sin riesgos de accidentes. A medida que aumenta la velocidad del tráfico el camino debe ocupar un mayor ancho. El ancho total del eje trasero de un camión, ineluyendo dos o cuatro neumáticos, varfa de 2 a 2.5 metros. luego se puede partir de estos valores para fijar el ancho del camino. dejando un margen de 1 a 1.5 metros a cada lado. es decir. un ancho total de ~'a 5,5 metros. Una doble pista de circulación en un camino principal se justifica solamente cuando el tránsito es muy intenso. Para permitir el tránsito continuo sobre un camino de una pista de circulaci6n, es conveniente hacer una berma o distribuir lugares de encuentro cada cierto trecho. BERMA5 Son fajas angostas de 1 - 1.6 metros paralelas al camino, que permiten un ancho .•':2..•:..: .:.&• • •. f .. .. •.:•••::•• o"; .::••':: :••: •••:• • •••..• ••••:.:••• • •:::::.:.: • ••:.: .' adicional par. los vehfculos en caso de encuentros, estacionamiento o para permitir .que un veh(culo se adelante a otro. También sir· ven para los transeúntes y para incorporarlos posteriormente al ancho del camino si el tréfico aumenta. La calidad de las bermas es inferior a la del camino. debido a que el tráfico no va a circular por ellas en forma continua. Las bermas deben al menos tener la misma pendiente transversal del camino par. permitir el escurrimiento del agua hacia las cunetas o terreno adyacente. En el caso de cortes durante la construcción, no se consideran bermas por el mayor costo que ello significa. En general los caminos forestales no incluyen bermas. TALUD Es la cara o pared del corte de UQ camino. Se expresa generalmente como una r. z6n entre la distancia horizontal y la distancia vertical (Fig. 55). Asf un talud de 1/2 significa que por cada unidad de distancia horizontal (anchol. la altura del talud aumenta en dos unidades. También se puede expresar en gr. dos y en este caso es igual al ángulo formado 77 ':.u.~, -. "v- . PERFIL EN TEARAPLEN >< :·~~~i~:·.7;'··'····'::··:·; ..i~~:.··. >. f;¿.·.•··..•. : : é'j'>.':'-' ~ ......• , . , ' ;l.. '., :, FIGURA 56 entre el talud y la horizontal. El talud máximo seria entonces 90°, que corresponde a una pared Yertical. asl disminuyen los costos de construcci6n y se evita la erosión. Esto es notorio sobre taludes de baja pendiente en zonas lIuyiosas Antes de la construcción del camino Un talud con exceso de pendiente puede presentar desmoronam ientos. es necesario fijar la inclinaci6c del talud, que generalmente fluctúa entre 70 y 900 . Debido a que el yalor del talud depende de la textura, estructura. compactación y humedad del suelo, es diffcil seIIalar yalores precisos. El procedimiento más sencillo para fijar valores exactos consiste en realizar una inspección de los taludes ex istentes en el seco toro La pendiente del telud debe ser lo mas próxima al máximo permitido, porque 78 Siempre es conveniente mantener aro bustos y yegetaci6n menor sobre el talud para estabilizarlo y evitar la erosión. En los terraplenes y la parte en terr. plén de los perfiles mixtos se ya a former lateralmente un especie de talud que recibe el nombre de derrame, que se cuantifica igulM que el talud. p<!ro sus yalores son menores por. que dependen del equilibrio o ángulo de roposo de los materi.les sueltos (Fig. 56). Para un terraplén de material eh.,,· cado proveniente de una cantera, se puede asignar un derrame de 1/1 o 45°, en cambio para un suelo arcilloso húmedo este valor puede disminuir hasta 1/0,4 o 220 . Cuando la pendiente lateral del terreno es mayor que el ángulo de reposo del material, es diffci! formar un terraplén y mano tenerlo en equilibrio sin hacer obras de contención o grandes rellenos, porque el material va a rodar pendiente abajo. Esta es una de las causas por las cuales se evitan generalmente los terraplenes y perfiles mixtos en los caminos forestales. - \ Los valores del derrame también se obtienen por inspección en el terreno. El primer paso en lo cubiclCi6n de tierra consiste en dibujar a esc8la el perfil transversal de cada estación, pero solamente la parte afecta a movimientos de tierra Y' sea en corte o terraplén. "I1tf'llJrl COltTl j / CALCULO DEL VOLUMEN DE TIERRA Los elementos necesarios pera el cálculo del volumen de tierra son: pepel mili· metrado. regla. tronsportador y olgunos pllll' tillos de perfiles tipo del comino terminado IOlIÚn seo .n corte. terroplén O perfil mixto. Ellos plontill. . . hocen 010 mismo etCIlo que .1 perfil transversol, en bose el oncho y talud o derram. fijado pero .1 comino. Se dibujen lObre pepel grueso tronsporente y luego .. IICOrten (Fi,. 51). FIGURA 57 Lo etCIlo del perfil transv.rsol es ve.....Iment. 1:50 o 1:100. En el primer COlO un comino de 4 metros de oncho está ropre. .lado por 8 centlmetros en .1 pepe!, porque 1 cent(metro represento 50 centlmetros en ., 79 FIGURA 58 , ,,• ,,• I I P¡;:NDI~NTE TERRENO I -~- I I PROFUNDIDAD DE CORTE EJE PLANTILLA (RASANTE) terreoo. En el segundo caso el ancho del camino estarea representado por 4 centímetros. Para iniciar el dibujo del perfil se marca un punto sobre el papel que correspon· de a la estación del perfilo eje longitudinal. A ,partir de este punto se traza, con la ayuda del transportador, el ángulo de pendiente transversal que fue medido en el terreno. hacia abajo hasta que todo el ancho det cami· no quede en corte (Fig. 58). La profundidad que tiene el eje terminado se puede medir en el perfil, porque está hecho a escala. Si la profundidad, por ejemplo, es 3 centrmetros y estamos trabajando con una escala 1:100, el corte en el terreno, a partir del eje longitu- dinal, debe alcanzar una profundided de 3 metros. Una vez dibujada la 1(nea del terreno debemos fijar en el perfil la profundidad del eje definitivo del camino (rasante) V su ancho. Si se trata de un perfil en corte, que es gene· ralmente lo más recomendable y usual en un camino forestal, se pueden presentar dos ca· sos. El primero para pendientes adecuadas del El segundo caso se presenta cuando la rasante fija la profundidad del eje del camino terminado. Aqu ( la posición de la plantilla para cada estaci6n viene dada por la diferencia de cota entre el eje longitudinal y la rasan· te indicada en el perfil longitudinal del ca· eje longitudinal, consiste en profundizar el corte hasta que el borde exterior del camino mino. coincida con la línea del terreno, para tener 8S( el perfil completo en corte. Para ello se jan uno a continuaci6n del otro en sentido hace coincidir el eje de la plantilla (eje cami· no terminado) con el punto que representa el eje longitudinal, y se traslada verticalmente 80 Los perfiles de cada estación se dibu· vertical y se inl:lica la estación de cada perfil. Además se puede indicar la superficie de cada perfil Y la distancia horizontal entre ellos (Fig. 59). CAMINO EL PINAR PERFILES TRANSVERSALES Eseala: 1: 100 E.l. •• ........1 Talud 1/3 El ~ ~ , A veJEn r ¿;::lE" ~ 13.0m. r-. A dEl3 ~ r. A dE14 E.L. t 44,1 m. A ...n.}E15 EL. \ E.L. : . . .~7 E16 A A E.lo •• '.n.. \ 7E 7 '--_----:.:.:...~ ....7 E 17 A A. ~E9 EL. ~. \ .~ A E. A EL. 11,2 m A ~ 7E10 •••.-~ r- T \. . . . 11'3m.~ 1 \,-=~ ...-:.: !. .~ ~..::::.. E20 9{ m. E.L. A FIGURA 59 -----A 81 SUPERFICIE PAPEL ESCALA _ ESCALA lcM2 l' 100 l' 50 SUPE""FICIE TERRENO • 1,OOm' El próximo paso consiste en calcular la superficie de cada perfil. no, luego si contamos por ejemplo 11,6 cen- t(metros cuadrados en el papel, la superficie dal perfil es 11,6 x 0,25 2,90 m2 . En la escala 1:100, 1 cm2 en el papel representa alm x 1 m = 1 m2 en el tarreno (Fig. 60). Otro método para calcular la super· ficie del perfil consiste en aplicar f6rmula! matemáticas. Los datos que faltan pa.. usar estas fórmulas se pueden medir directamente an el perfil con una regla (Fig. 61). = Si el perfil se ha dibujado sobre papel milimetrado es suficiente contar el número de centímetros cuadrados que caen dentro de sus Hmito<, para obtener el resultado en metros cuadrados. Si la escala del perfil es 1:50 1 centfmetro cuadrado en el paP!'1 es lIluiv. lente a 0,5 m x 0,5 m 0,25 m2 en el tarr.. = CORTE TERRAPlEN ., \ ¡ 7/ B " ¡ 1I B AIBtC) -2-- S ( 1 CORTE '" ·1 AIBfe) 2 A COA S ---2- 82 C l' --- 1I C S- FlGURA60 O.25m' FIGURA61 FIGURA 62 Finalmente 18 calcula el volumen de ti",e entre 101 perfiles. El volumen entre dol pwfiles es iguII a la distancia horizontal entre iIl lItaCiones O perfil.. multiplicado por la semi suma de IUI superficies. Sumando estos iOlúmonn parcial.. 18 ti_ el volumen total de tierra (Fi,. 62). V = DH S, +2 S2 ] [ donde: V = volumen de tierr. entre dos perfil.., en metros cúbicos. DH = distancia S, y S2 = superficie de horizontel entre los perfiles, en metrol. los perfil. tren. ..........secutivos. en metroI cuedredoI. 83 Ejemplo: ¿Cuál es el volumen de tierra total entre las estaciones 1 y 4 si las superficies de los perfiles en corte son las siguientes: 51 = 2,54 m2 ; 52 = 1,50 m2 ; 53 = 1,76 m2 ;54 = 2,30 m2 . Las distancias horizontales entre las estaciones son 15, 8 y 12 metros respectivamente. Vl = OH E l' E2 V2 OH~-E3 51 + ~ 2 52 +53 2 V3 = OH E ,E 3 4 53 +54 = 2,54+1,50 15 2 1,50+1,76 =8 2 1,76+2,30 12 2 2 = 6770 , m3 Volumen total Cuando los perfiles transversales a lo OH = distancia 51 = superficie horizontal entre los perfiles. en metros. largo del trazado son muy similares, se puede calcular la superficie del perfil promedio y multiplicar este valor por la longitud total del camino. Si los perfiles transversales están se- parados por la misma distancia y son exclusi· vamente en corte o terraplén, se puede cubicar todo el tramo mediante la siguiente fórmula: 51t5n V = OH - 2 - + 52 t 53 + 54+ ",5n[ donde: V = volumen 1 total del tramo, en metros cúbicos. 84 J del primer perfil, en metros cuadrados. 5n = superficie del 52; 53; 54, etc. = superficie 5 n_ 1 = último perfil, en metros cuadrados. de los perfiles inter' medios, en metros cuadrados. superficie del penúltimo perfil, en metros cuadrados. Ejemplo: Se han calculado las superficies de 101 perfiles transversales de ~is estaciones que se encuentran separadas por la misma distancia horizontal. lCuál es el volumen de tierra en torte, comprendido entre las estaciones ex- tremas? Las superficies son: SI - 4,34 m2 ; V V SI+% DH [ - 2 - = 20 +~ t S2 S5 = 3,80 m2 ; S3 = 3,55 m 2 . 54= = 2,95 m2; 56 = 2,82 entre las estaciones es 20 metros. S3 + S4 1 + S5J rL' 4 34t-2 82 2' +3,80 + 3,55 t 3,28 + 2,95 Para calcular el volumen de tierra que hay que mover para construir una curva se suman las superficies de los perfiles inter· medios, incluyendo los pérfiles transversales de principio y fin de curva, se divide por el número de perfiles y finalmente se multiplica 3,28 m2 ; mi. La distancia SI J = superficie del perfil de prin· cipio de curva, en metros cuadrados. superficie de los perfiles intermedios, en metros cuadrados. por el desarrollo de la curva. = superficie del perfil de fin de curva, en metros cuadrados. N = número de perfiles considera- dos. Al final de la cubicación de tierra se donde: V = volumen de tierra en la curva, D = desarrollo de la curva, en metros. en metros cúbicos. puede agregar un 3 a 5°10 sobre el volumen totat por concepto de suavizamiento de la fa-sante. Para facilitar y ordenar el cálculo del volumen de tierra, se puede emplear el formu· lario que se indica a continuaci6n. 85 FORMULARIO PARA CUBICACION DE TIERRA Sector: ASERRADERO·LAGUNA "EL PINAR" Carrino: Calculista: José Garay Octubre de 1968 Fecha: Perfil Corte Terraplén Parcial AcurnJIado 0,00 0,00 - (E 1·E2) 1,48 - 7,18· E3 E4 E5 12,3 4,08 8,7 4,75 10,4 1,08 ~ 8,5 E7 El - ~ 9,7 - Volum~~yrraPlén Parcial Ao.m.JIado - - 7,18 - - - 34,19 41,37 :11,45 79,82 - :Jl,37 110,19 - 3,82 4,59 114,78 16,24 16,24 5,6 l,n 119,8) 10,70 26,94 Es Es 13,0 - 4,82 4,28 39,00 159,8) - 15,6 48.10 50,39 208,70 ElO E11 E12 E13 E14 E16 E16 - - 23,74 '151,08 8,83 - 37,'JJ. 318,15 53,17 371,92 - .. 10,3 E18 E19 Ez¡ ! 5,05 1,40 - 11,2 2.83 12,0 3,48 13,0 4,70 - 4,70 - - 4,73 - 4,74 4,15 - 4,82 - - 9,5 1,32 - 29,CJl 610,47 11,3 3,40 - 26,67 637,14 - - - - - - - 44,1 (E 13 ·E 1W E17 • Volume~rrte SUpem'!icie Distancia m 4,79 208,48 - 591,40 - - - - - FIGURA 63 ESTACADO LATERAL Consiste en estlIC8r la. orilla. del C8mino para guiar la construcción y mantener una referencia de l•• estaciones del eje longi· ludinal CUY" estaCaS deIlIpIlr.... n durante el moYimiento de tierra (Fill. 63J. Cuando el perfil transve...r e. en corte, la construcción debe comen..... en 87 5t r : ESTACA , , lA. lERA.L I , ,, , ,,, ,, ,, , -~_. __ ..........• , ___ ..•.. __ .• _ . .i FIGURA 84 R forma parale'a al eje longitudinal, en el punto donde el talud corta la I(l1I'a del terreno y luego profundizar el corte hasta que el eje del camino terminado esté en línea con el eje longitudinal primitivo y a la profundidad indicada en e' perfil longitudinal. ver el número desde abajo. La línea de iniciaci6n se señala en el terreno mediante estacas laterales que se Para la construcci6n de terraplenes se pueden clavar dos estacas laterales en cada eleven al ledo de cada estaca del eje longitudinel. estación (Fig. 65). Estas estacas van a indicar el alcance del derrame hacia cada lado cuando el terreplén estll terminado. También es con· La distancia horizontal o sobre la pandiente que separa estas estacas se mide an el dibujo de cada perfil transversal, con· virtiendo la distancia sobre el papel e distancia real mediante la escala. Esta distancia se mide en el terreno perpendicularmente al eje longitudinal. Es conveniente clavar la estaca un metro má,lejos, para evitar su pérdide durante la construcción (Fig. 64). En todo caso hay que reponer l . estacas laterales removidas durante la construcción. La estaca lateral se marca con el mis- 88 mo número de la estaci6n correspondiente, en el eje longitudinal. Es mejor pintar las estacas laterales de otro color pera evitar posibles confusiones con el eje longitudinal. Se clavan inclinadas hacia el camino, para.que se pueda veniente alejar las estacas para evitar que sean cubiertas por tierra durante la construcci6n. Cuando el terreno es plano se el. van una o dos estacas leterales al lado de cada estación a una distancia igual al ancho madio del camino más un margen de un metro. No hay que olvidar que cualquier distancia útil para controlar el avance de 101 cortes o terraplenes, como por ejemplo ~ profundidad dal corte en relación a la estaca lateral, se puede obtener en los dibujos de 101 perfiles transversales. (~. <::::~~ :.~'..: ~~'TiX\' ~ .:: ·5i/.•. o ·~:·'.: .·~: .~'· ~ ~:. ~.· .·•.·~.:···~.~o·:. ;.::~ : o .:o ·; .~· .· ~.· .. j~o:~p._.:".~ ": vV\J' •• :.C• .·..•.:...·•• ", ...._.,~ .. ::.~. C';l O .· .·.· ·.·.·.·.·:.· · - .:•:.·..·:. :•. •. •..•..•:.•.•......; ...•... . '.' . ~'. ' FIGURA65