Carreteras

CARRETERAS
CLASES
− Autopistas: Separadas para cada sentido, sin cruces a nivel, limitación de accesos, uso automóviles.
− Autovías: Separadas para cada sentido, sin cruces a nivel (los nudos son enlaces), limitación de accesos
parcial, puede ser reservadas a uso exclusivo de automóviles.
− Vía rápida: Calzada única para ambos sentidos, limitación total de accesos, exclusivo automóviles.
− Carretera convencional: las que no reúnan las condiciones anteriores.
− Zona urbana: vía arterial, calle colectora, calle local.
ELEMENTOS DE TRAZADO EN PLANTA
Sucesión de alineaciones rectas, círculos y curvas de transición de curvatura gradualmente variable, permite
enlazar suavemente rectas con círculos o círculos entre si.
• Alineaciones rectas: No se producen cambios de dirección y su radio de curvatura = 0, es aconsejable
que los tramos rectos no excedan de 2 Km. debiendo introducir tramos de curvas circulares de radio
amplio.
• Curvas circulares: alineaciones formadas por arcos de circunferencia, permiten realizar cambios de
dirección, nos la define el radio que nos determina el radio de curvatura y la longitud del tramo.
Condiciones: Curvas que unan alineaciones tienen que tener un radio mínimo y estar peraltadas para
contrarrestar la fuerza centrifuga, las calzadas deberán tener un sobrearco y deben de tener unas
curvas de transición para pasar de un tramo recto a uno curvo y viceversa.
• Curvas de transición: La mas importante es la clotoide cuyo desarrollo es una espiral cuyo radio de
inicio es el de la alineación que la precede y en su punto final debe tener el radio de curvatura de la
alineación siguiente, cuando el radio de curvatura sea >2000m, no es necesario disponer de curvas de
transición para unir las alineaciones.
ELEMENTOS DE TRAZADO EN ALZADO
• Alineaciones horizontales: su pendiente es =0.
• Alineaciones inclinadas. Acuerdos verticales: su pendiente es distinta a 0, es necesario realizar un
acuerdo entre ellas para realizar una transición más confortable. Estos acuerdos se realizan mediante
parábolas dependiendo de las alineaciones a unir. Para determinar la longitud mínima de los acuerdos
verticales es atiende a los siguientes criterios, seguridad, estética y comodidad.
SECCION TRANSVERSAL
Es el entorno geométrico definidos por los elementos de la misma, a lo largo de una sección normal a la
dirección de los vehículos que por ella circulan. Elementos:
• Calzada: por ella circulan los vehículos, esta dividida en carriles, el número de carriles dependerá del
tráfico. La anchura de los carriles dependerá del IMD y oscila normalmente entre 3.00 y 3.75 m. (esta
ultima cuando la velocidad >100Km/h). Cuando son varias calzadas se suele disponer de medianas
(ancho mínimo 5m en terreno llano y ondulado y 2m en accidentado o muy accidentado). Los taludes
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deberán ser suaves <1/3 o 1/4, dotadas de sistemas de drenaje. Cerca de las ciudades se suelen poner
barrearas de hormigón o metálicas.
• Arcenes: franjas longitudinales a ambos lados para caso de avería o accidente. Si son destinadas a
peatones son aceras.
• Bermas: zona longitudinal a la carretera, exteriores al arcén, de suelo compactado permiten el
estacionamiento de vehículos.
La plataforma esta formada por estos 3 elementos anteriores y es la zona de la carretera destinada al uso de
vehículos.
• Márgenes: zonas exteriores de la carretera.
• Cunetas: permite la eliminación del agua de la forma más efectiva posible. Realizadas en el terreno o
de hormigón. La sección transversal de la misma puede ser variable, siendo preferibles las secciones
transversales con taludes suaves 1/6, fondos amplios y aristas redondeadas.
• Taludes: deben ser suaves por seguridad, conservación, estética.
ZONAS ADYACENTES A LA CARRETERA
• Zona de dominio público: a expropiar con el resto de la explanación, no podrá realizarse obras sin la
autorización de la Administración. AA−8, N−3, R−3
• Zona de servidumbre: solo permite a los propietarios los usos compatibles con la seguridad vial.
AA−25, N−8, R−8
• Zona de afección: para ejecutar cualquier tipo de obra e instalaciones fijas o provisionales, cambiar el
uso o destino de las mismas y plantar o talar árboles hace falta autorización de la Administración.
AA−100, N−50, R−30
• Línea de edificación: limita una zona en la que se prohíbe las obras de construcción ,reconstrucción o
ampliación de edificaciones
ESTUDIOS DE INTENSIDADES DE TRÁFICO
Vehículos/hora− Intensidad horaria
Vehículos/día− Intensidad diaria
IMD
Intensidad media diaria anual IMDP =IMD*p*c*k
P=% vehículos pesados
C: coeficiente corrector para carril de proyecto:
C= 0.5 (2 carriles uno por sentido)
C= 1.00 (2 carriles por sentido)
C= 0.85 (3 o + carriles por sentido)
K= ( 1+x/100)t
X: % incremento medio anual de vehículos pesados en un periodo de tiempo `t' considerado.
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t: numero de años transcurridos desde el aforo inicial hasta la puesta en servicio.
Categoría de trafico IMPp
T0 >2000
T1 2000> IMPp>800
T2 800> IMPp>200
T3 200> IMPp>50
T4 <50
CONSTRUCCIÓN DE TERRAPLANES
ZONAS CARACTERÍSTICAS DE UN TERRAPLÉN
• Cimientos: situado por debajo de la superficie natural del terreno.
• Núcleo: constituye el cuerpo del terraplén y esta comprendido entre el cimiento y la coronación.
• Coronación: formada por la parte superior del terraplén y su superficie constituye la explanada sobre
la que se asienta el firme de la calza da y los arcenes.
• Taludes: limitan lateralmente el terraplén con una sección transversal de inclinación uniforme o
variable.
SECUENCIACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN
• Preparación de la superficie del asiento del terraplén: desbroce, excavación y retirada de materiales,
escarificación y compactación. Captación de aguas superficiales y a la ejecución del drenaje profundo
donde sea necesario.
• excavación, transporte y extensión del suelo.
• humectación o desecación del suelo: una vez realizadas las tongadas se procede a la humectación (humedad
baja y tiene que alcanzarla) o desecación (humedad alta hay que bajarla).
• compactación de las tongadas: mediante diferentes maquinarias. Finalidad: alcanzar la densidad seca
mínima para la estabilidad del suelo. El espesor de las tongadas viene delimitado por la maquinaria, el tipo
de suelo y el grado de compactación que se quiera alcanzar.
ESTABILIZACIONES
La estabilización de un suelo cohesivo es una operación encaminada a mejorar su estabilidad. Estas
estabilizaciones pueden ser:
Mecánicas: mezcla y compactación de 2 o mas suelos de propiedades complementarias para corregir
propiedades, plasticidad, cohesión de la mezcla y la granulometría. Operaciones a realizar:
• escarificación y pulverización del suelo
• mezcla intima y homogénea de los suelos pulverizados
• extensión y nivelación de la mezcla
• humectación y compactación.
Mediante aditivos: agentes que actúa física y/o químicamente como aglomerantes, impermeabilizantes,
hidrófugos y correctores de granulometría. Dependiendo del % de aditivos se obtiene: suelo mejorado con
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(Proporción de aditivo pequeña), suelo estabilizado con (Más aditivos el suelo cambia notablemente), fases:
♦ Dosificación en el laboratorio:
♦ caracterización del suelo
♦ determinación del contenido optimo del aditivo
• Empleo en obra (mezcla, extendido y compactación, la mezcla puede hacerse central o `in situ')
• Disgregación y pulverización del suelo
• Mezcla intima con el aditivo
• Humectación
• Operaciones de aireación, almacenamiento
• Extensión y nivelación final de la capa de mezcla tratada
• Compactación
• Curado (a veces)
Las estabilizaciones pueden hacerse con cloruros, ligantes bituminosos y cal. El mas utilizado es el
cemento (suelo−cemento, grava−cemento u hormigón pobre)
EL DRENAJE DE LA CARRETERA
Protección de la carretera contra los efectos perjudiciales del agua.
♦ Drenaje superficial: evacuación del agua propia de la carretera y zonas adyacentes.
Elementos:
◊ Pendiente transversal (entre 1.5 y 2.5% en la calzada y del 4 al 8% en arcenes)
◊ Realizar cunetas recogen aguas de escorrentía procedente de la calzada y de los
taludes de los desmontes adyacentes y conducirlas a los puntos de desguace. Al
proyectar una cuneta han de fijarse:
⋅ sección transversal (tipo `V', tipo `T', reducidas)
⋅ Pendiente longitudinal: evitan el depósito de sedimentos y la velocidad de la
corriente para evitar la erosión.
⋅ Puntos desagüe (cruzan las carreteras, limitando longitud de cunetas)
⋅ Tipo de revestimiento (en caso necesario) revestimiento resistente a la
erosión, habitualmente de hormigón.
• Realizar obras de desagüe (obras de fábrica) restablece la continuidad
de las vaguadas y los cursos de agua que quedan interrumpidos por la
carretera, recogen las cunetas. Clasificacion:
Caños (sección circular), Tajeas (luz < 1m), Alcantarillas (luz<3m), Pontones (3<luz<10), Puentes
(luces mayores)
DRENAJE PROFUNDO
Aminorar las aguas bajo el pavimento, en el suelo que forma la explanación, capas inferiores del
firme o en el propio terreno que soporta o constituye la infraestructura de la carretera. Se interceptan y
desvían las corrientes subterráneas antes que lleguen al lecho de la carretera o haciendo descender el
nivel freático fundamentalmente.
Elementos utilizados:
♦ Drenes subterráneos: constituidos por una zanja se coloca un tubo con orificios perforados,
juntas abiertas o material poroso. Se rodea de un material impermeable y se aísla de las aguas
superficiales por una capa impermeable que ocupe y cierre la parte superior de la zanja.
♦ Geotextiles: superficie textil con aspecto de napa, tela o fieltro, destinada al empleo de obras
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públicas, se incorpora a un terraplén para mejorar sus cualidades hidráulicas y mecánicas
(funciones: actuando como refuerzo de los materiales y separando partículas existentes).
FIRMES DE CARRETERAS
Conjunto de capas de materiales seleccionados colocados sobre la explanada para permitir la
circulación en condiciones de seguridad y comodidad.
Tipos:
♦ Flexible: capas granulares no tratadas, pavimento bituminoso< 15cm. También con mezclas
bituminosas y/o capas tratadas con conglomerante hidráulico siempre que ninguna de estas
capas resista por flexión fundamentalmente.
♦ Semirrigido: base o sub−base tratada con conglomerante hidráulico y pavimento bituminoso.
Firme con espesor total de mezclas bituminosas > 15cm sobre capas granulares no tratadas,
siempre que su comportamiento no sea flexible.
♦ Rígido: pavimento de hormigón cuya misión es la de resistir el trafico.
ÁRIDOS PARA FIRMES DE CARRETERAS
Constituidos por materiales diversos principalmente pétreos. El árido es un conjunto de partículas
minerales de tamaños diversos proceden de la fragmentación natural o artificial de la roca. Para
carreteras los más recomendables son los ígneos.
♦ Áridos naturales: procedente de la explotación de yacimientos.
♦ Áridos artificiales:
◊ Destinados a capas de rodadura por sus propiedades (pedernal calcinado, bauxita
calcinada).
◊ Destinados a capas de firmes (escorias de altos hornos como árido y la escoria
granular de altos hornos que son conglomerantes frente a las gravas)
La diferencia entre los naturales y los de machaqueo: los 1º tal y como vienen de la naturaleza los 2º
es necesario reducir su tamaño para adecuarlo a las necesidades.
CAPAS GRANULARES PARA FIRMES DE CARRETERAS
• Capa filtro o anticontaminante: cuando el suelo de la explanada sea de carácter plástico y exista
peligro de que contamine las capas superiores se construye esta capa cuya misión es impedir esto.
• Sub−bases granulares: característica principal es la resistencia. Su misión fundamental es la de
repartir las cargas del trafico de forma que pueda tolerar las cargas recibidas, sin deformarse de
manera excesiva.
• Bases granulares: tienen que tener los máximos requisitos de calidad y tener las mejores
características físicas y químicas, han de tener: alta capacidad portante, insensibilidad al agua,
inalterabilidad de propiedades ante el trafico y el tiempo. Tipos:
• Bases de macadán: conjunto de áridos de granulometría discontinua, que se obtiene extendiendo y
compactando un árido grueso cuyos huecos se rellenan con un árido llamado `recebo' se compacta por
vibrado (sin agua) o sin vibrado (con agua).
• Bases de zahorra artificial: mezcla de áridos parcial o totalmente machacados la granulometría es de
tipo continuo, compactado adecuadamente tiene muy buenas cualidades. Para conseguir esto hay que
estudiar la granulometría y los áridos de machaqueo tienen que tener buena forma, duros, pocos
degradables y poco o nada plásticos. ( La zahorra natural esta formada por suelos no triturados, suelos
granulares o mezcla de los dos, granulometría continua, se puede emplear para capas de sub−base)
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES MORTEROS Y LECHADAS
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Tienen como finalidad proporcionar una capa de rodadura impermeable, segura y adecuada para lños
vehículos. No colaboran directamente a las características resistentes del firme de carretera.
Clasificacion:
♦ Con riegos:
◊ Sin gravilla:
⋅ En negro (sobre una antigua para mejorarla)
⋅ Antipolvo: aplicación de un ligante para eliminar el polvo.
⋅ Adherencia: ligante bituminoso sobre superficie bituminosa
⋅ Imprimación: aplicar ligante bituminoso sobre superficie porosa sin tratar
⋅ Curado: riegos sin árido de cubrición
• Con gravilla: tratamientos superficiales, aplicación de un ligante
bituminoso en una película uniforme sobre una base y extender sobre
el una gravilla con tamaño de forma que las partículas quedan
fuertemente ligadas por su parte inferior. La superficie debe estar
limpia ser impermeable, tener una base con una resistencia
estructural adecuada y resistir el punzamiento de la gravilla.
⋅ Multicapa: aplicaciones continuas de ligante y de árido, con relación de los
tamaños aplicados unos sucesivamente a otros, durante la construcción no
puede pasar ningún vehículo por ella. Propiedades: tamaño medio del árido =
½ del tamaño medio del árido de la precedente. La distribución del ligante
entre las capas depende
−tiempo calido 60% la 1ª capa y 40% la 2º. −tiempo frío: 40% la 1º y 60% la 2º. Los riegos pueden
hacerse de manera mecánica o manual
Morteros asfálticos: mezclas en caliente o en frío donde el tamaño de los áridos <5mm.
Lechadas bituminosas: mezclas en frío de los áridos de tamaño máximo 2−3mm, filler y una emulsión
asfáltica.
MEZCLAS BITUMINOSAS
Combinación de unos aridos minerales y un ligante bituminoso de manera que todas las partículas
queden cubiertas de una película de ligante. Clasificacion:
♦ Temperatura de trabajo:
⋅ Mezclas en frío: maneja, se extiende y compactan a temperatura ambiente.
⋅ Mezclas en caliente: maneja, extiende y compactan a temperatura muy
superior a la ambiente.
• % de huecos:
⋅ Cerradas o densas: <6%
⋅ Semicerradas: entre 6 y 12%
⋅ Abiertas: entre 12 y 20%
⋅ Porosas o drenantes: >20% (todas una vez compactadas).
FABRICACION Y PUESTA EN OBRA
Pueden ser fijas o móviles. Etapas: transporte a obra por medio de volquetes (a buena temperatura
para la extensión y compactación), extensión (con maquinas especiales, entendedoras le dan a las
capas uniformidad y un cierto grado de compactación), compactación (por medio de rodillos lisos
neumáticos, lisos vibratorios y mixtos)
FIRMES RIGIDOS
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Capa de hormigón cemento de calidad homogénea apoyada sobre otras capas, tiene toda la misión
resistente frente al tráfico y las tensiones que trasmite a los cimientos son muy pequeñas. Tipos:
♦ Hormigón en masa: espesor 20−30cm. Las juntas de contracción no > 6m. mas usados y
economicos, pavimento dividido en losas que se juntan longitudinal y transversalmente.
♦ Hormigón armado: principio de estos radica en un mallazo, la armadura hace que el
pavimento se comporte como una losa continua.
♦ Hormigón pretensazo: fase experimental sus armaduras son previamente tensadas.
Construcción de pavimentos de hormigón: calidad y durabilidad depende de su construcción. Previo
al extendido se prepara una base entre 5−10mm con regla de 3m. Si la base es permeable se debe dar
un riego de imprimación o colocar laminas de plástico. Luego se colocan sobre la base las juntas y las
armaduras, se transporta sobre camiones y la extensión y puesta en obra se hace con maquinas de
encofrados. Una vez extendido el hormigón se debe eliminar la capa superior (sangrado) y se debe
formar una textura rugosa.
VENTAJAS E INCONVENIENTES
Los costes son más o menos iguales, los rígidos tienen mayor duración y mínima conservación peor
vejez y mayor dificultad de reparación. Pueden construirse sobre explanadas de peor calidad, buena
visibilidad nocturna, juntas delicadas de construir y molestas para la rodadura, más resistencia al
tráfico pesado, más ruido y más seguridad.
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