trsis

Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Escuela de Construcción Civil
“ANÁLISIS COMPARATIVO PROYECTO
MEJORAMIENTO RUTA T-35,
LOS LAGOS - VALDIVIA”
Tesis para optar al título de:
Ingeniero Constructor.
Profesor Guía:
Sr. Adolfo Montiel Mancilla
Ingeniero Constructor.
ROMINA LORETTO BENAVIDES GATICA
VALDIVIA – CHILE
2009
AGRADECIMIENTOS
¡Gracias!..., especialmente a mi Mamá, Amiga y Consejera que siempre ha
apoyado mi andar y ha sido un ejemplo de perseverancia y fortaleza, me ha
enseñado con amor a aprender de mis errores, a disfrutar de
mis aciertos y a
entender que la vida todos los días tendrá una nueva sorpresa, a mi Tío Gerardo
que con paciencia sin igual me entiende, me respalda y responde con un SI a todo lo
que he necesitado y a mi Hermana Gerita que es un angelito, llora y ríe conmigo.
Esta meta no la habría podido cumplir sin ustedes a mi lado.
¡¡¡LOS QUIERO MUCHO!!!
Agradezco a Gonzalo que ha sido, durante todo el proceso, mi compañero y
mi “pepe grillo” ya que despertaba, incansablemente, la voz de mi conciencia y me
ayudaba a seguir avanzando y concretando.
Les doy gracias también al resto de mi familia y mis amigas que de una u otra
forma me apoyaron.
Además, no puedo dejar de mencionar y reconocer, aunque parezca final de
película, a muchas personas que aportaron información importante para terminar con
este trabajo de titulación, entre ellos están: Juan Carlos Aldunate (Constructora
Tricam),
Jaime Encina y Mario Rocha (C y D Ingenieros Consultores), Claudio
Aravena y Rodrigo Mancilla (Vialidad Valdivia) y Enzo de la Rosa (Vialidad Pto.
Montt).
Por último y eternamente debo agradecer a Dios que siempre ha guiado mis
pasos hacia las puertas del éxito.
INDICE
1.
AGRADECIMIENTOS
2.
RESUMEN
3.
INDICE
4.
INTRODUCCION …………………………………………………................
1-2
5.
OBJETIVOS ……………………………………………………………….....
3
6.
MARCO TEORICO ……………………………………………………………
4
7.
CAPITULO I “ANTECEDENTES DEL PROYECTO” ………………....... 5 - 72
1. Aspectos Generales de la Obra ……………………………………… 5 - 12
1.1 Ubicación del Proyecto …………………………………………………
5-6
1.2 Detalles del Proyecto …………………………………………………... 7 - 12
Factibilidad
Características del trazado y Características Geomorfológicas
2. Aspectos del Tránsito …………………………………………………..
13
3. Mecánica de Suelos y Geotecnia …………………………………… 14 - 34
3.1 Clasificación de los Suelos …………………………………………… 14 - 17
Sistema de Clasificación USCS
Sistema de Clasificación AASHTO
3.2 Relación entre Características Mecánicas y Fallas de los Suelos … 17 - 19
Características Mecánicas de los Suelos
Fallas en los Suelos
3.3 Humedad del Suelo …………………………………………………….. 19 - 21
Origen del Contenido de Humedad
Infiltración
3.4 Estudio de Suelos del Proyecto ………………………………………. 21 – 34
Empréstito Matthei
Empréstito Playa Río Calle Calle (1)
Empréstito Playa Río Calle Calle (2)
Tablas Estratigrafía
4. Aspectos Hidrológicos ………………………………………………… 35 - 42
4.1 Clasificación del Agua y su Acción sobre el Suelo ………………….. 35 - 37
Clasificación del Agua según se presenta en el Camino
Efectos del agua y fallas producidas por ella
4.2 Estudio Hidrológico del Proyecto ………………………………………
38
4.3 Descripción del Camino Proyectado ………………………………….
38
4.4 Precipitaciones de Diseño …………………………………………….. 38 - 39
4.5 Intensidades de Diseño ………………………………………………... 39 - 42
5. Aspectos Generales del Saneamiento del Camino ………………. 43 - 65
5.1 Objetivo y Medidas de Diseño Generales de Saneamiento ………..
43
5.2 Clasificación de los Drenajes …………………………………………. 44 - 45
5.2.1 Drenaje Superficial …………………………………………………... 46 - 54
5.2.1.1 Obras de Captación y Defensa …………………………………… 47 - 52
- Cunetas
- Fosos
- Contrafosos
- Dren Longitudinal de Pavimento
- Soleras
- Obras Anexas
5.2.1.2 Obras de Cruce ……………………………………………………. 52 - 54
- Alcantarillas
- Badenes o Vados
- Sifones
- Obras Anexas
5.2.1.3 Aspectos Geométricos de Diseño ……………………………….
54
- Pendiente Longitudinal
- Bombeo
5.2.2
Drenaje Profundo ó Sub Dren …………………………………… 55 - 57
5.2.2.1 Dren Francés ……………………………………………………….
55
5.2.2.2 Dren de Tubos ……………………………………………………... 55 - 57
- Flexión
- Presión Hidráulica
- Capacidad de Infiltración
- Durabilidad
5.2.2.3 Dren de Paño Filtrante No Tejido ……………………………….
57 - 65
6. Aspectos Ambientales ……………………………………………….. 66 - 71
7. Aspectos Censales de Participación Ciudadana …………………
8.
72
CAPITULO II “DISEÑO PARA ESTRUCTURAS DEL PROYECTO” ...73 - 139
1. Diseño Estructural del Pavimento …………………………………… 73 – 81
1.1 Pavimento Asfáltico ……………………………………………………
73
1.2 Confiabilidad en el Diseño ……………………………………………
74
1.3 Propiedades de las Capas Estructurales …………………………..
74
1.4 CBR de Diseño ……………………………………………………….
74 - 75
1.5 Índice de Serviciabilidad ……………………………………………..
75
1.6 Coeficiente de Drenaje ……………………………………………….
75
1.7 Verificación Estructural ……………………………………………….
75 - 76
1.8 Sobre Sub Rasante …………………………………………………… 76 - 78
1.9 CBR de Diseño / Cuadro de Valores Empresa Consultora ………. 78 - 81
2. Diseño Hidrológico e Hidráulico para Saneamiento y Drenaje… 82 - 105
2.1 Diseño Hidrológico. Caudales de Diseño …………………………… 82 - 89
2.1.1 Obras de Arte de Drenaje ………………………………………...... 82 - 88
2.1.2 Obras de Arte de Riego …………………………………………….
89
2.1.3 Caudales Obtenidos ………………………………………………..
89
2.2 Diseño Hidráulico …………………………………………………….. 90 - 105
2.2.1 Obras de Arte Transversales ……………………………………… 90 - 93
2.2.2 Fosos y Contrafosos (Revestidos y sin Revestir) ……………….
93 - 97
2.2.3 Cunetas de Hormigón ……………………………………………… 98 - 100
2.2.4 Soleras con Zarpa …………………………………………………..101 - 103
2.2.5 Drenaje Subterráneo ……………………………………………….104 - 105
3. Diseño Hidrológico e Hidráulico para Puentes ………………….106 - 139
3.1 Diseño Hidrológico ……………………………………………………106 - 119
3.1.1 Antecedentes Básicos para el Estudio …………………………..
106
3.1.2 Metodología de Cálculo …………………………………………... 106 - 108
3.1.3 Caudal de Diseño ………………………………………………....
119
3.2 Diseño Hidráulico …………………………………………………… 120 - 139
3.2.1 Datos Básicos Utilizados …………………………………………
121
3.2.2 Análisis Hidráulico ………………………………………………... 122 - 139
9.
CAPITULO
III
“ANALISIS
COMPARATIVO
CAUSAS
V/S
PROBLEMÁTICAS DEL PROYECTO” ……………………………… 140 - 170
1. Reconocimiento De Las Falencias Del Proyecto …….. 140 - 145
2. Soluciones Planteadas …………………………………….
141
3. Anexo Ebi – 2006 …………………………………………...
142 - 145
3.1. Generalidades ……………………………………………..
142 - 143
3.2. Evaluación Económica ……………………………………
144
3.3. Licitaciones …………………………………………………
144
3.4. Calendario de Inversiones ………………………………..
145
4. Informe Ejecutivo …………………………………………..... 146 - 152
4.1. Antecedentes Generales ……………………………………
146
4.2. Descripción Global del Proyecto …………………………. 147 - 152
4.2.1. Introducción …………………………………………..
147
4.2.2. Trazado Geométrico ………………………………… 148 - 149
4.2.3. Diseño Sección Transversal ………………………..
150
4.2.4. Diseño Estructural ……………………………………
151
4.2.5. Saneamiento ………………………………………….
151
4.2.6. Señalización y Defensas …………………………….
151
4.2.7. Accesos y Empalmes ………………………………..
152
4.2.8. Paraderos de Buses …………………………………
152
5. Descripción De Las Modificaciones De Obra …………… 153 - 169
5.1. Resumen Justificación Modificaciones de Obra …………
153
5.2. Primera Modificación de Obras …………………………… 154 - 156
5.3. Segunda Modificación de Obras …………………………. 157 - 166
5.4. Tercera Modificación de Obras …………………………… 167 - 169
6. Presupuesto Oficial Y Presupuesto De Obra Ejecutada / Cuadro
170
Comparativo ……………………………………………………
7. Grafico Costos / Partidas Criticas (Para Modificaciones) ……
170
10.
CONCLUSIONES …………………………………………………… 171 - 172
11.
BIBLIOGRAFIA ……………………………………………………...
12.
ANEXOS ……………………………………………………………… 174 - 230
1. Presupuesto Oficial
2. Gráfico Costos Partidas Críticas
3. Planillas de Registro de Datos
4. Planta Camino
5. Monografía Obras de Arte
6. Archivos Fotográficos
173
RESUMEN
El presente trabajo de titulación considera el estudio de un camino que se encuentra
en ejecución entre las localidades de Los Lagos y Valdivia, específicamente los
primeros 16,1 Km. desde Los Lagos a Antilhue, esta Ruta es conocida con el Rol
T – 35 y se analizarán aspectos importantes del Proyecto de Mejoramiento de la
misma.
El análisis aborda en detalle las 3 modificaciones principales que se realizaron
durante la ejecución del contrato y cómo incidieron en el Presupuesto Oficial de la
obra, además se conocerán aspectos importantes de los estudios preliminares del
proyecto, el diseño de pavimento, hidráulico e hidrológico y antecedentes generales
básicos del saneamiento de esta obra vial.
The present graduation work, consider a road study that is in execution between
Valdivia city and Los Lagos city, punctually the first
16, 1 Km. from Los Lagos to
Antilhue, this route is known with the code T – 35 and will be analyze importants
aspects of the self rising Project.
The analysis detail aboard 3 means modifications that were done during the
execution of the contract and how this affect in the official price of the building, else
will be know some importants aspects of the first studies of the projects the concrete
way design, hydraulic and hydrologic and general antecedents basics of the
stabilizing of this way building.
1
INTRODUCCION
La finalidad de la construcción de un buen Sistema de Drenaje es encauzar y drenar
o evacuar las aguas que puedan perjudicar su estructura o la estructura del
pavimento.
Ahora bien, al comenzar a construir un camino, los Sistemas de Saneamiento del
mismo, generalmente, no se consideran entre los problemas más importantes. Esto
se debe, por una parte a que los costos asociados a las obras de drenaje tienen poca
incidencia en el costo total de la construcción de una carretera (excluyendo los
puentes), y por otra parte es difícil determinar la importancia de un sistema de
drenaje adecuado si no se conocen los efectos negativos del agua y la humedad en
las propiedades de los pavimentos, las bases, las sub bases, etc.
Sin embargo y a medida que pasa el tiempo se le asigna mayor importancia a los
Sistemas de Drenajes utilizados, ya que casi en su totalidad, los daños presentes en
las obras viales se deben principalmente a la insuficiencia o carencia absoluta de los
mismos.
Dicho lo anterior podemos deducir que es trascendental, para mantener la vida útil de
un camino, la elaboración de un adecuado Proyecto, este deberá considerar en
primera instancia el emplazamiento del camino en un terreno que contenga suelos
estables y en lo posible naturalmente drenados, en el caso que no se pueda contar
con este tipo de terrenos se diseñarán las Obras de Drenaje necesarias con las
condiciones requeridas. Dentro de estas condiciones se evaluaran la calidad del
suelo y la hidrología del sector que ayudarán en el diseño del sistema de acuerdo a
sus características específicas.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
2
No obstante, la elaboración adecuada de un Proyecto no sólo considera la
construcción de los sistemas de saneamiento si no que existen otros aspectos que
se deben abarcar.
Para conocer en detalle algunos de los aspectos más importantes este trabajo de
Titulación estudiará el Proyecto de Mejoramiento de la Ruta T – 35, Los Lagos Valdivia, esta ruta comprende un total de 44 Km siendo materia de estudio sólo los
primeros 16,1 Km desde Los Lagos a Antilhue. El Proyecto involucra Estudios de
Factibilidad, Características de los Suelos y la Hidrología, Diseño Hidráulico, Diseño
del Pavimento, Sistema de Drenaje adoptado, entre otros.
Además conoceremos los problemas que intervinieron en el normal desarrollo del
Contrato y analizaremos las modificaciones que se realizaron, las cuales se reflejan
en los costos del Proyecto. Este análisis concluirá con la comparación del
Presupuesto Inicial y el Presupuesto Final de la obra, que dará cuenta de los
aumentos considerables que se generaron con cada modificación ejecutada y los
objetivos principales que se persiguen con la reestructuración del Proyecto.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
3
OBJETIVOS
El objetivo principal que propone el siguiente estudio consiste en obtener las
razones por las que el Proyecto de Mejoramiento de la Ruta T – 35, se vio
modificado. Además se analizaran cada una de estas modificaciones con la finalidad
de:
-
Visualizar los mayores problemas que incidieron en que el
desarrollo del proyecto no fuera el programado, e
-
Identificar la o las falencias que se produjeron previo o durante el
contrato.
De esta forma se pretende elaborar un resumen de las modificaciones y los
principales motivos que las originaron, además de un cuadro de costos valorizando y
comparando los montos del Presupuesto Oficial del Proyecto con los montos
posteriores a cada una de las modificaciones de Obra Ejecutada Inmediata
realizadas en el contrato considerando las partidas más incidentes en estos costos.
Este último cuadro nos permitirá visualizar los altos costos que se deben asumir en
los Proyectos Viales cuando se prescinde de Estudios acabados de factores tan
determinantes como la calidad del suelo soportante para la estructura de un camino.
Como objetivo secundario y mediante la estructura de este trabajo de titulación
se evaluarán cada uno de los antecedentes y estudios requeridos en general para un
Proyecto Vial en la zona, ya que se conocerán antecedentes hidrológicos, de
tránsito, de la factibilidad del Proyecto para el sector, entre otros. Además se
entenderá la importancia que tienen estudios como por ejemplo: el Estudio de
Participación Ciudadana, cómo funciona y cuál es el objetivo que persigue el
realizarlo previo a desarrollar un proyecto, de qué se trata un Anexo EBI y cual es su
trascendencia, etc.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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4
MARCO TEORICO
Este trabajo de titulación comenzará con el estudio en detalle de los aspectos más
importantes del proyecto en cuestión como lo son la Factibilidad del Proyecto
conociendo los Beneficios Directos e Indirectos que traerá consigo, los Antecedentes
Generales del Saneamiento de un Camino, el Diseño para las Estructuras del
Proyecto, los Antecedentes Económicos y Modificaciones que implicaron cambios
significativos en el Presupuesto Oficial del Proyecto, entre otros.
Para su desarrollo se contó con la colaboración de la Dirección Regional de Vialidad
de la Región de Los Ríos, específicamente el área de Dirección Proyectos,
Departamento de Planificación e Inspección Fiscal, además del apoyo y colaboración
de la Empresa Constructora Contratista Tricam Ltda. y la Empresa de Asesoría
Técnica Cruz y Dávila Ingenieros Consultores.
Se comenzó el estudio con la recopilación de los antecedentes para darle forma a la
base teórica. Estos antecedentes se obtuvieron tanto del Proyecto que actualmente
se encuentra en su etapa final como de los Estudios que se habían realizado para el
Mejoramiento de esta Ruta en el año 1999 por la Empresa Consultora Axioma. En
conjunto con la parte teórica hubo una parte práctica en la que se visito la obra en
diferentes etapas de su ejecución. Luego, contando con toda la teoría necesaria y
datos trascendentales del Proyecto actual, se procedió a analizar cuáles fueron los
motivos que originaron modificaciones en el Proyecto, cómo se podrían haber
previsto dichas modificaciones y cuáles eran las acciones a seguir para evitar que los
problemas no causen daños mas significativos a la obra o daños que pongan en
peligro la integridad física de los usuarios del camino.
Hecho todo lo anterior se concluirá el trabajo con un cuadro comparativo de resumen
que muestre las modificaciones aplicadas al proyecto y la incidencia que tuvieron
dichas modificaciones en los costos del Presupuesto Oficial de la Obra, finalmente y
para hacer de la conclusión un esquema más didáctico se compararán los valores en
un gráfico que dejara ver que el porcentaje de aumento total del Presupuesto Oficial
en comparación con la Obra Ejecutada se acerca al 40% del total de la obra monto
no menor para la envergadura de la misma.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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CAPITULO I “ANTECEDENDES DEL PROYECTO”
1.- ASPECTOS GENERALES DE LA OBRA
1.1.- Ubicación del Proyecto
El desarrollo del proyecto en cuestión se lleva a cabo en el Sector Los Lagos
– Valdivia XIV Región de los Ríos. Con una longitud aproximada de 44 Km, el estudio
de mejoramiento de la Ruta T – 35 comienza en la Ruta 5 frente a Los Lagos y el
término de este se ubica en la ciudad de Valdivia en la intersección con la calle
Balmaceda frente a la empresa FRIVAL; sin embargo en una primera etapa se
someterán a saneamiento solo los primeros 16.1 Km aproximadamente.
EL proyecto de mejoramiento en toda su longitud
contempla un concreto
asfáltico de superficie en un espesor de 0.06 m. y un ancho de calzada y berma de
7,0 m. Previo a la colocación del concreto asfáltico de superficie se deberá colocar
una sub base granular con un CBR ≥ 40%, y una base granular con un CBR ≥ 80%.
Estas últimas con un espesor de 0.20 m de espesor.
El camino en general, se desarrolla por zonas rurales, incluyendo zonas
urbanas y suburbanas de diversa importancia.
Las zonas urbanas y suburbanas que comprende el proyecto son las siguientes:
-
Zona urbana de Los Lagos, Km (-) 2,05328 al Km 0,40000; L = 2.453 m.
-
Zona urbana de Antilhue, Km 14,369 al Km 15,704; L = 1.335 m.
-
Zona suburbana de Arique, Km 24,58000 al Km 24,69400; L = 114 m.
-
Zona suburbana de Huellelhue, Km 33,10000 al Km 34,20000; L = 1.100 m.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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PC 45
Figura Nº 1. Mapa Ubicación Proyecto Ruta T – 35. Fuente: www.vialidad.gob.cl
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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1.2.- Detalles del Proyecto
1.2.1.-
Factibilidad
Este estudio tiene como objeto evaluar si los beneficios que proporciona
el Proyecto a nivel de usuario son equiparables a los costos del mismo
(razón Beneficio/ Costo). Para ello clasificaremos dichos beneficios en
dos grupos: Directos e Indirectos.
Beneficios Directos
Estos son básicamente los beneficios que involucran a los
usuarios del camino, en el caso de la Ruta T-35 Los Lagos –
Valdivia se contarán beneficios tales como:
-
Economía de transporte. La distancia que deben recorrer
los usuarios desde las localidades rurales ubicadas en las
cercanías de la Ruta T - 35 hasta Valdivia o Los Lagos es
considerablemente menor.
DISTANCIA
RUTA
RECORRIDO
(aproximada)
Ruta T - 35 Los Lagos – Valdivia 57 Km.
Ruta 5
-
Los Lagos – Valdivia
80 Km.
Ahorro del tiempo. Esto tiene directa relación con el ítem
anterior, a menor distancia menor será el tiempo.
-
Disminución de accidentes. Dado que no es una vía de
comunicación principal, la prioridad es acercar a los
usuarios a los servicios básicos (Hospitales, Colegios,
etc.) evitando, gracias a las modificaciones del camino,
posibles accidentes.
-
Agrado del viaje. Este camino tiene particularidades
únicas en cuanto a paisajes, ya que entre otros bordea el
Río San Pedro y la Línea de Ferrocarriles.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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Beneficios Indirectos
Los
Beneficios
Indirectos
son
aquellos
que
principalmente a los no usuarios (p.e.: turistas)
afectan
y los nuevos
usuarios (p.e.: nuevos propietarios), entre otros podemos
mencionar:
-
Aumento del valor de las tierras en la zona de influencia
del camino.
-
Cambio de actividades comerciales.
-
Incentivo para el aumento de producción.
-
Disminución del costo de Servicios Públicos.
Cabe destacar que el mejoramiento de esta vía adquiere una
importancia significativa, debido a que el sector proyectado se
ubica en una zona de alta explotación forestal, cuyos productos
son transportados a través de esta ruta y por otros caminos de la
red colindante, con la finalidad de ser distribuidos a los
respectivos centros de consumo.
1.2.2.-
Características
del
Trazado
y
Características
Geomorfológicas
Infraestructura
- Construcción de terraplenes de altura variable entre 0,2 y 1,0 m en gran
parte del camino y puntualmente entre 1,0 y 5,0 m de altura. Más el
correspondiente escarpe de 0,30 m de espesor mínimo.
- Excavación de cortes alternados en terreno cualquier naturaleza, con
alturas entre 0,2 y 6,0 m. Puntualmente entre 6,0 y 30,0 m.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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Aspectos Geométricos
El tramo (Ruta T-35) se inicia (Km. 0.00) en la intersección con la Vía
Férrea , en la zona urbana de Los Lagos, y su término (Km. 16,600) se
sitúa en el acceso poniente de la localidad de Antilhue .
El camino existente presenta una geometría en planta adecuada en los
sectores bajos, los cuales corresponden al 75% aproximadamente de la
longitud del camino, por lo cual fue posible imponer un trazado para una
velocidad de diseño de 70 Km/h mínima en dichos sectores, el resto, es
decir, en las zonas urbanas y en los sectores de cuestas se proyectó para
una velocidad entre 40 y 70 Km. /h.
El diseño en alzado, en general, mantiene la forma del perfil longitudinal
existente en los sectores bajos para minimizar el movimiento de tierra.
Sin embargo, se mejoran todas aquellas curvas verticales con geometría
inadecuada. Quedando en definitiva una velocidad de 70 Km. /h mínima
en la totalidad dichos sectores. Para los tramos de cuestas se impone
una pendiente mínima de 9%, con lo cual se logra una velocidad de 50
Km. /h mínima.
El proyecto presenta 6 sectores característicos en su trazado, desde
oriente a poniente desde la intersección con la Vía Férrea en Los
Lagos.
El primer sector, corresponde a un tramo netamente urbano
que se
desarrolla desde el Km. 0,000 al Km. 1,520, sector que es muy sinuoso
en planta y en alzado con intersecciones
a desnivel situación que
sumada a las fuertes pendientes generan gran restricción a la vialidad de
la zona.
El segundo sector, posee una geometría de planta muy recta y una
elevación en alzado con suaves pendientes que permiten un perfil
adecuado, longitudinalmente. Lo anterior, permite la definición de un
tramo homogéneo de longitud importante, manteniendo en general la
actual geometría de la ruta.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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Este sector comprende el Km. 1,520 al Km. 5,240, se desarrolla al borde
de la vía férrea y la rivera sur del río San Pedro, no presenta restricciones
en el trazado.
El tramo tercero se desarrolla desde el Km. 5,240 al Km. 6,500 sector que
es muy sinuoso en planta y en alzado con fuertes pendientes generan
gran restricción vial de la zona. En el Tramo se propone mejoramiento al
trazado en planta y en alzado a objeto de mejorar el alineamiento de esta
zona de cuesta y de este modo disminuir las restricciones
de
desplazamiento del tramo que se genera en el Km. 5,240.
El cuarto sector abarca los Km. 6,520 al Km. 10,800, muy similar al
segundo sector también posee una geometría de planta muy recta y una
elevación en alzado con suaves pendientes que permiten un perfil
adecuado longitudinalmente.
Lo anterior, permite la definición de tramos homogéneos: es necesario
mantener el actual trazado y de este modo aprovechar la plataforma
existente ya consolidada,
El quinto sector se presenta una zona de cuestas de longitud importante.
En este tramo que abarca los Km. 10,840 al km. 13,700, se modifica el
trazado en planta con el objeto de dar seguridad al tránsito en su mayoría
forestal en atención a que su trazado actual es demasiado sinuoso, y de
este modo se mejora la geometría existente, con un perfil en corte que
presenta el sector y con especial atención a conseguir la estabilidad de
suelos en los taludes
de corte que se generarán por
la sección
transversal requerida la que quedará desprotegida por el roce que
requiere la construcción en dicho sector.
El sexto sector se desarrolla desde el km.13,700 al km.16,600,
corresponde a un tramo que posee una geometría de planta adecuada
con zonas recta y una rasante plana con suaves pendientes que permiten
un perfil longitudinal adecuado. El sub sector en la zona
urbana en
Antilhue, que se inicia en el Km.14,920 al 15,760, presenta una doble
calzada de 5,00 m y una mediana de 1,00 m, definida con soleras tipo” A”
adecuadas para el sector descrito.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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Plataforma
El presente proyecto contempla para la plataforma del camino lo
siguiente:
- Calzada de 7,0 m y 8,0 m de ancho en los tramos rurales y urbanos
respectivamente, pavimentada con concreto asfáltico y bombeo de 3,0%.
- Bermas pavimentadas con concreto asfáltico de superficie (e= 0,05m) en
un ancho de 1,50 m y pendiente transversal de 3,0% en los tramos
rurales y suburbanos.
- Bermas pavimentadas con concreto asfáltico de superficie (e = 0,08 m)
en un ancho de 1,0 m y pendiente transversal de 3,0% en los sectores
urbanos.
Cabe destacar el estacionamiento proyectado en la zona urbana de
Antilhue (3,0 m de ancho) como continuación de la calzada y como
reemplazo de la berma.
- Sobre ancho de compactación de 0,50 m de ancho con pendiente
transversal de 4,0% en general y 0,20 m de ancho en el borde exterior de
las aceras en los tramos urbanos y suburbanos
- En los tramos urbanos y suburbanos se proyectaron soleras con zarpa
de 0,5 m de ancho y aceras de hormigón de 1,40 m de ancho.
En resumen queda lo siguiente:
Tramos Rurales
Perfil tipo
Ancho de calzada
:
7,00 m
Ancho de berma revestida (T.S.D.)
:
1,50 m
Ancho de s.a.c
:
0,50 m
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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Zonas Suburbanas
Perfil tipo
Ancho de calzada
:
7,00 m
Ancho de berma revestida (T.S.D.)
:
1,50 m
Ancho de zarpa de hormigón
:
0,50 m
Ancho de soleras tipo “A”
:
0,16 m
Ancho de s.a.c.
:
0,20 m
:
8,00 m
Zonas Urbanas
Perfil tipo
Ancho de calzada
Ancho de berma pavimentada
:
1,00 m (0,00 m en zona de
con C.A.S. estacionamiento)
Ancho de zarpa de hormigón
:
0,50 m
Ancho solera tipo “A”
:
0,16 m
Ancho aceras
:
1,40 m
Ancho de s.a.c.
:
0,20 m (borde de las aceras)
Ancho de estacionamiento
:
3,00 m (Solo en zona urbana
pavimentado con C.A.S. de Antilhue)
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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2.- ASPECTOS DE TRANSITO
De acuerdo con el Plan Nacional de Censos del año 2002, el Punto Censal Nº 45
presenta los antecedentes de tránsito que se muestran a continuación:
P. Censal
De/A
AÑO
TMDA
A
B
C
C2E
C + 2E
45 - 01
Directo
2004
449
164
38
162
59
26
8%
7.5%
7.5%
6.5%
5.5%
191
44
187
67
29
Tasas de Crecimiento
Proyección
2006
518
Tabla Nº 1. Antecedentes de Tránsito Punto Censal Nº 45. Fuente:
www.vialidad.gob.cl
Por lo que
el Tránsito Medio Diario Anual y su proyección según las tasas de
crecimiento recomendadas por MIDEPLAN serán como se establece en la tabla.
Código Vehículo
Descripción
A
Automóviles y Station Wagons
B
Buses Medianos y Minibases de Recorrido
C
Camionetas Simples
C 2E
Camiones Chicos y Camiones Medianos de 2 Ejes
C + 2E
Camiones Medianos y Grandes de más de 2 Ejes
Tabla Nº 2. Código Vehículo / Descripción. Fuente: www.vialidad.gob.cl
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
14
3.- MECANICA DE SUELOS Y GEOTECNIA
Los suelos son considerados una de las materias primas principales para la
construcción de caminos, dada su importancia es trascendental conocer las
propiedades de cada tipo de suelos.
Se define el tipo de suelo según su composición química y la naturaleza de su
origen, el que es generalmente mineral u orgánico, en el caso de suelos utilizados
en la construcción son de interés los suelos de origen mineral. Estos, ya sean
sedimentarios o transportados por el viento están constituidos básicamente por
silicatos, con variables cantidades de aluminio, hierro, calcio, magnesio y álcalis
además de pequeñas cantidades de materia orgánica.
Con la finalidad de conocer los diferentes tipos de suelos encontrados en el
terreno del proyecto en cuestión es que se clasificaran según su textura.
3.1.- Clasificación de los Suelos
Existen diferentes tipos de suelos según la textura de los mismos,
entenderemos como textura el porcentaje de grava, arena, limo y arcilla que
contiene el suelo.
El sistema de clasificación de los suelos por textura esta basado en las
propiedades de los granos o del material remoldeado, y no del material como
se encuentra en su estado natural (intacto), es por esto que el sistema de
clasificación debe ser respaldado por la experiencia e información obtenida de
otros campos como la Geología (Cs. que estudia la formación del globo
terrestre, la materia que lo compone, su mecanismo de formación y los
cambios que ha experimentado desde su origen) y la Edafología (Cs. que
estudia la composición y naturaleza del suelo en relación con las plantas y el
entorno que lo rodea).
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
15
Hoy en día los Sistemas de Clasificación de Suelos según lo descrito en el
Manual de Carreteras son dos:
Sistema de Clasificación Unificado (USCS)
Este sistema es de uso muy
difundido, se aplica principalmente para
Proyectos de fundaciones de estructuras, tales como: puentes, muros
de
contención y otros.
Sistema de Clasificación AASHTO
Por su parte el Sistema AASHTO o American Association of State Highway
and Transportation Officials, se utiliza fundamentalmente para el estudio y
diseño estructural de pavimentos.
De los Sistemas mencionados es de interés para el tema en cuestión conocer
con mayor detalle los criterios de clasificación que utiliza el
Sistema
AASHTO.
El Departamento de Caminos Públicos de USA (Bureau of Public Roads)
introdujo en 1929 uno de los primeros sistemas de clasificación, para evaluar
los suelos sobre los cuales se construían las carreteras. En 1945 fue
modificado y a partir de entonces se le conoce como Sistema AASHO y
recientemente AASHTO.
Este sistema describe un procedimiento para clasificar suelos en siete grupos,
basado en las determinaciones de laboratorio de granulometría, límite líquido
e índice de plasticidad. La evaluación en cada grupo se hace mediante un
"Índice de Grupo", el cual se calcula por la fórmula empírica:
IG = (F - 35) (0,2 + 0.005 (Wl - 40)) + 0,01 (F - 15) (IP – 10)
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
16
En que:
F
= Porcentaje de material
que pasa por 0.08 mm, (tamiz)
expresado en números enteros basado solamente en el material
que pasa por 80 mm.
Wl
= Límite Líquido.
IP
= Índice de Plasticidad.
El Índice de Grupo se informa en números enteros y si es negativo se informa
igual a 0.
El grupo de clasificación, incluyendo el índice de grupo, se usa para
determinar la calidad relativa de suelos de terraplenes, material de subrasante,
sub bases y bases. Disponiendo de los resultados de los ensayes requeridos,
se procede a ingresar este dato en una tabla de valores, se ingresa a la tabla
de de izquierda a derecha y el grupo correcto se encontrará por eliminación. El
primer grupo desde la izquierda que satisface los datos de ensaye es la
clasificación correcta. Todos los valores límites son enteros, si alguno de los
datos es decimal, se debe aproximar al entero más cercano.
El valor del índice de grupo debe ir siempre en paréntesis después del símbolo del
grupo, como: A-2-6 (3); A-7-5 (17), etc.
Este método define:
- Grava: material que pasa por 80 mm y es retenido en tamiz de 2
- Arena gruesa: material comprendido entre 2 mm y 0.5 mm
- Arena fina: material comprendido entre 0,5 y 0,08 mm.
- Limo arcilla: material que pasa por tamiz 0,08 mm.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
17
El término material granular se aplica a aquellos con 35% o menos bajo tamiz 0,08
mm; limoso a los materiales finos que tienen un índice de plasticidad de 10 o menor;
y arcilloso se aplica a los materiales finos que tienen índice de plasticidad 11 o
mayor. Materiales limo arcilla contienen más del 35% bajo tamiz 0,08 mm.
Cuando se calcula índices de grupo de los subgrupos A-2-6 y A-2-7, se usa
solamente el término del índice de plasticidad de la fórmula.
Cuando el suelo es NP o cuando el límite líquido no puede ser determinado, el índice
de grupo se debe considerar (0).
Si un suelo es altamente orgánico (turba) puede ser clasificado como A-8 sólo con
una inspección visual, sin considerar el porcentaje bajo 0,08 mm, límite líquido e
índice de plasticidad. Generalmente es de color oscuro, fibroso y olor putrefacto.
3.2.- Relación entre Características Mecánicas
y
Fallas de
los Suelos
Características Mecánicas de los Suelos
Las propiedades mecánicas (físicas) de los suelos corresponden a una de las
características más importantes a considerar al momento de pensar en obras
viales debido a su influencia sobre la estabilidad de las estructuras. Estas
propiedades básicas son las siguientes:
•
Fricción Interna
•
Cohesión
•
Compresibilidad
•
Elasticidad
•
Permeabilidad
•
Capilaridad
•
Contracción e Hinchamiento
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
18
Fallas en los Suelos
De acuerdo a la clasificación de suelos según su textura podemos identificar
fallas recurrentes en suelos principalmente finos, estas fallas se producen
porque el aumento del contenido de agua altera las propiedades mecánicas
de los suelos, en especial del último mencionado.
Esto se debe a que los suelos finos poseen características diferentes a las de
los suelos mas bien gruesos, es así como por ejemplo, la superficie específica
de una arcilla que es de 1 µ, es 1000 veces mayor que la de una arena que es
de 1mm.
Esta diferencia tiene importancia al momento de medir la película de agua
adsorbida que rodea las partículas de estos suelos. El desarrollo de esta
película de agua, que ha perdido sus propiedades mecánicas normales se
produce dado el desarrollo de fuerzas de tipo eléctrico.
Además, y dependiendo del espesor de los granos esta película puede
producir el fenómeno de variación espontánea del volumen del suelo, en este
fenómeno influyen principalmente la capilaridad, la evaporación y la aparición
de napas subterráneas.
En un suelo donde encontramos mayor porcentaje de finos podemos
encontraremos también una mayor cantidad de agua absorbida, lo que reduce
el ángulo de fricción interna (Ø) y podría aumentar de volumen en forma
considerable.
De
manera
contraria
la
desecación
(evaporación
o
deshidratación) podría causar la pérdida de cohesión C.
En resumen podemos decir que los suelos más deformables son aquellos que
tienen más capacidad de imbición (infiltrar o absorber) la que a su vez
dependerá de factores como el clima, la hidrología de la zona y la naturaleza
de los suelos, por ejemplo:
•
Los suelos más peligrosos cuando pensamos en un Proyecto Vial son
los intermedios, vale decir los Limos.
•
Los suelos Muy Impermeables son poco propensos a la imbición (o
infiltración que se verá más adelante)
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
19
•
Los suelos Muy Permeables no se ven muy afectados por el agua si no
más bien por las erosiones (sobre todo en taludes).
3.3.- Humedad del Suelo
Considerando todos los factores que influyen en las propiedades de una mezcla
de suelo cualquiera, el factor más importante sin lugar a dudas corresponde a
las variaciones que se producen en el contenido de humedad de dicha mezcla.
Es así como aquellos suelos que disponen de una resistencia soportante alta
pueden ver alteradas sus condiciones si el porcentaje de humedad varía.
La humedad en cantidades correctas ayuda a mejorar la compacidad del suelo;
sin embargo es perjudicial en exceso ya que reduce la capacidad de soporte del
mismo. En el caso que se produzca el fenómeno de congelamiento, dado el
porcentaje de humedad, se arriesga a cambios de volumen en el terreno y en
consecuencia levantamientos peligrosos y nocivos en el camino.
En este último caso si los terraplenes, pavimentos y vías en general no cuentan
con una base de sustentación adecuada se destruirán no cumpliendo su vida
útil o requerirán una conservación excesiva.
Origen del Contenido de Humedad
Según lo anterior, deducimos la importancia del Contenido de Humedad en los
Suelos y de su origen, es por ello que se explica a continuación la proveniencia
de esta y la relación que guarda con la textura del suelo.
La humedad del suelo proviene de tres orígenes:
•
Presencia de humedad por Acción de la Gravedad
•
Presencia de humedad por Capilaridad
•
Presencia de humedad higroscópica
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
20
El agua que corre por gravedad se encuentra libre para moverse gracias a la
acción de dicha fuerza. Es l a única que puede extraerse mediante drenaje. El
agua libre entra o sale de la subrasante por acción de la gravedad, luego se
filtra por los poros de los distintos suelos, siendo la porosidad del suelo un
factor que regulará la rapidez del escurrimiento.
Las gravas y arenas sobre suelos impermeables ofrecen excelentes canales
subterráneos, siempre que exista alguna pendiente desde la parte alta de la
capa impermeable y que no se intercalen estratos impermeables. Estos
canales subterráneos que alejarán el agua del suelo sirven también para
traerla causando ésta daños a la subrasante. Esto se observa en los cortes y
excavaciones en laderas cuando los mantos freáticos o las capas
impermeables se cortan a causa de la construcción, los más frecuentes
ocurren cerca de las cimas de las colinas o en los puntos de transición de
corte a terraplén. Estos escurrimientos aún cuando se observen más
claramente en primavera, también se notan un poco después de las lluvias
cuando parte de la superficie del camino se ha secado. El tránsito de
vehículos bombea parte de esta agua por las grietas directamente a través de
la superficie del camino.
El agua libre o la humedad proveniente de la gravedad es pues, no sólo de la
mayor importancia, sino que afortunadamente es la más susceptible de
controlarse. El agua capilar se adhiere, por tensión superficial a las partículas
del suelo, llegando a dichas partículas ya sea cuando el agua libre pasa a
través del suelo o por atracción capilar desde un estrato húmedo a otro más
seco. La gravedad no tiene influencia sobre esta agua que puede moverse
hacia arriba o en cualquier otra dirección y aún cuando no pueda extraerse
mediante drenaje, si puede controlarse haciendo bajar el manto freático. El
agua capilar sólo puede extraerse mediante calor, evaporación, congelación y
por medio de grandes presiones.
Infiltración
Este fenómeno juega un papel trascendental en los estudios de drenajes para
obras viales ya que las aguas que caen por precipitaciones, como habíamos
explicado antes, escurren por la superficie, se evapora inmediatamente o
Infiltran en el terreno.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
21
Del agua que penetra en el suelo, una parte se evapora, otra es absorbida por
las plantas y posteriormente se evapora desde las hojas y el resto se convierte
en agua freática. La infiltración del agua dependerá de la repartición de las
precipitaciones, de su intensidad, de la naturaleza del suelo y del
recubrimiento de este último.
A medida que la superficie del terreno sea más plana, áspera y contenga
granulometría más gruesa mayor será la cantidad de agua absorbida por el
suelo.
Al estudiar la escorrentía o descarga de diseño de pequeñas extensiones de
terreno, lo que es corriente en las áreas tributarias de las cuencas asociadas a
caminos es la infiltración que tiene que considerarse como pérdida, por que el
agua freática no aflora dentro de los límites de ella.
La fracción de lluvia precipitada que no se evapora, ni se infiltra en el terreno
si no que escurre por la superficie se llama “coeficiente de escorrentía”, la
exactitud de su evaluación incide de manera directa en los resultados del
cálculo de las descargas de diseño de las áreas a drenar.
El coeficiente de escorrentía (C) depende de varios factores que en general
representan las características de la cuenca, vegetación, permeabilidad y relieve
del terreno, además de los cambios probables en el uso del suelo.
3.4.- Estudio de Suelos del Proyecto
En el desarrollo del camino se realizaron 160 calicatas sobre la plataforma existente
y sobre el terreno de fundación de la plataforma proyectada en las variantes
propuestas. Las calicatas fueron ejecutadas en una profundidad mínima de 1,5 m y
con un mínimo de 4 calicatas por kilómetro. De todas las calicatas ejecutadas, se
obtuvo al menos una muestra representativa de las características locales del suelo.
Las muestras obtenidas se sometieron a los ensayes de: granulometría, límites de
consistencia, clasificación USCS y AASHTO, densidades de terreno, C.B.R. al 95%
de la D.M.C.S. y a densidad natural. En promedio se efectuaron 4,4 C.B.R.
completos por kilómetro.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
22
Con los antecedentes extraídos de las calicatas se procedió a definir el perfil
estratigráfico a lo largo del eje del camino, con el objeto de definir los problemas
relativos a la obra básica y desarrollar posteriormente el diseño definitivo de la
estructura del pavimento.
Las prospecciones efectuadas indican que los principales materiales constituyentes
del suelo natural son limos (en 51% del total de los pozos) y arenas (27%), y en
menor medida gravas (11%) y roca tipo laja firme (11%). Los limos presentan un
índice de plasticidad promedio de 13 y un máximo de 22, los C.B.R. al 95% de la
D.M.C.S. presentan un promedio de 12% y un mínimo de 4%, normalmente entre
9% y 13%. Cabe destacar que los limos presentan humedades variables entre 20%
y 75% a lo largo del camino, por lo que es posible que presenten problemas de
asentamientos en el tiempo además de expansión.
La carpeta de rodadura granular existente en la plataforma actual del camino
presenta un espesor mínimo de 10 cm (excepcionalmente 8 cm), y está compuesta
por gravas limosas de compacidad media. Las calicatas revelan la presencia de
napa freática en los km 29,25 (pozo Nº 117, nivel de la napa 1,7 m) y km 35,50
(pozo Nº 142, nivel de la napa 1,4 m). No se detectó material inadecuado.
En la etapa de prospección de suelos se ubicaron tres pozos de empréstitos en las
cercanías del camino en estudio: Mathei, Playa Río Calle-Calle y Playa Río CalleCalle.
(1) Empréstito Matthei
Ubicado en el camino Los Lagos - Valdivia, Km. 26,98 lado derecho, a 150 m. al
interior, tal como se indica en el plano de ubicación adjunto. Este empréstito es de
propiedad particular, del Sr. Arturo Matthei B., con buen acceso, con recursos de
agua de estero y con posibilidad de energía eléctrica a 300 m.
El material es grava de cantos subredondeados (GP; A-1a(0)), sin plasticidad, con
un C.B.R. igual ó mayor a 74% y un desgaste de Los Ángeles de 28%, con un
volumen de 100.000 m3 aproximadamente. Apto para subbase y base.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
23
(2) Empréstito Playa Río Calle - Calle
Ubicado en el camino Los Lagos - Valdivia, Km. 20,90 lado derecho, a 1.000 m. al
interior, tal como se indica en el plano de ubicación adjunto.
Este empréstito es de propiedad fiscal, con acceso por la propiedad del Sr.
Humberto Matamala K., con recursos de agua de río Calle - Callle y con posibilidad
de energía eléctrica a 1.500 m. aproximadamente.
El material es grava de cantos subrredondeados (GW; A-1a(0)), sin plasticidad, con
un C.B.R. igual ó mayor a 65% y un desgaste de Los Ángeles de 20%, con un
volumen de 500.000 m3 aproximadamente. Apto para subbase, base, hormigones y
pavimentos asfálticos.
(3) Empréstito Playa Río Calle - Calle
Ubicado en el camino Los Lagos - Valdivia, Km. 26,98 lado derecho, a 500 m. al
interior, tal como se indica en el plano de ubicación adjunto.
Este empréstito es de propiedad fiscal, con acceso por la propiedad del Sr. Arturo
Matthei B., con recursos de agua de río Calle - Calle y con posibilidad de energía
eléctrica a 800 m.
El material es grava de cantos subredondeados (Gp; A-1a(0)), sin plasticidad, con
un C.B.R. igual ó mayor a 57% y un desgaste de Los Ángeles de 20%, con un
volumen de 50.000 m3 aproximadamente. Apto para sub base, base, hormigones y
pavimentos asfálticos.
Ahora bien, en relación con lo mencionado al principio de este sub capítulo, las
muestras de suelo que se realizaron en el desarrollo del proyecto permiten conocer
la estratigrafía del terreno mediante el estudio de cada una de las calicatas
extraídas del mismo, a continuación se presentan algunos de estos cuadros de
estratigrafías.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
24
PROYECTO
ETAPA
: CAMINO LOS LAGOS - VALDIVIA
ZONA URBANA DE LOS LAGOS
: PROYECTO DEFINITIVO
REGION
:X
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA
EJE
:1
: - 0,020
: DERECHO
: 4,50 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
0,00
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA
EJE
1,50
0,00
Grava arenosa, color café, sin olor, humedad media, sin
plasticidad, compacidad media, granos de grava de
cantos sub redondeados y bolones de tamaño máximo 4"
en un 5% aprox.
:2
: - 0,240
: DERECHO
: 3,00 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
DESCRIPCION VISUAL
0,14
DESCRIPCION VISUAL
Grava arenosa, color gris, sin olor, humedad media, sin
plasticidad,
compacidad media, granos de grava de cantos sub
redondeados y
Tamaño máximo 3".
Limo, color café oscuro, sin olor, humedad media,
plasticidad baja, consistencia media , presencia de raicillas
en poca cantidad.
Tabla Nº 3. Estratigrafía Km. - 0.020 y - 0.240, Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia.
Fuente: Empresa Consultora
2
0,14
1,50
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
25
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
:3
: -0,540
: IZQ.
: 3,50 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
2
0,00
0,32
0,32
0,70
DESCRIPCION VISUAL
Relleno artificial de bolones de cantos sub redondeados,
cubierto con capa de material vegetal.
Limo arenoso, color café claro, sin olor, humedad media,
plasticidad baja, consistencia media, presencia trozos de
madera en poca cantidad.
Arena, color café claro, sin olor, humedad media, sin
3
0,70
1,50
plasticidad, compacidad media, presencia de bolones
dispersos de cantos
Tabla Nº 4. Estratigrafía Km. - 0.540, Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia. Fuente:
Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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26
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
HORIZ.
Nº
: 4
: -0,720
: EJE
: 0,00 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
(m)
DESDE HASTA
DESCRIPCION VISUAL
1
0,00
0,48
Capa vegetal.
2
0,48
1,50
Limo, color café, sin olor, humedad media, plasticidad
baja, consisten-
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
HORIZ.
Nº
1
: 5
: -0,987
: EJE
: 0,00 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
(m)
DESDE HASTA
0,00
0,22
DESCRIPCION VISUAL
Capa vegetal.
Limo arenoso, color café, sin olor, humedad media, sin
plasticidad, consistencia baja, presencia de raicillas en
2
0,50
1,50
poca cantidad.
Tabla Nº 5. Estratigrafía Km. - 0.720 y - 0.987, Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia.
Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
27
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
: 6
: -1,240
: EJE
: 0,00 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
0,00
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
1,50
DESCRIPCION VISUAL
Grava limosa, color café, sin olor, humedad alta, plasticidad
media, compacidad media, presencia de bolones de cantos
Sub angulares tamaño máximo 6" y raíces en poca
cantidad.
:7
: -1,500
: DERECHO
: 0,50 m. (eje proyectado)
HORIZ.
PROFUNDIDAD
(m)
Nº
DESDE HASTA
DESCRIPCION VISUAL
1
0,00
0,32
Capa vegetal.
2
0,32
0,70
Limo, color café rojizo, sin olor, humedad alta, plasticidad
baja, consistencia media, presencia de raicillas en gran
cantidad.
1,00
Grava arenosa, color café, sin olor, humedad media, sin
plasticidad, compacidad alta, presencia de bolones de
cantos sub redondeados y tamaño máximo 5" en un 10%.
3
0,70
1,00
Grava de alta compacidad.
Tabla Nº 6. Estratigrafía Km. - 1.240 y - 1.500, Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia.
Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
28
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA
EJE
: 8
: -1,740
: EJE
: 0,00 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
DESCRIPCION VISUAL
1
0,00
0,45
Capa vegetal.
2
0,45
0,80
Grava arenosa, color café, sin olor, humedad media, sin
plasticidad, compacidad alta, presencia de bolones de cantos
Sub redondeados y tamaño máximo 5" en un 10%.
0,80
Nivel freático.
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA
EJE
: 9
: -1,980
: EJE
: 0,00 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
2
0,00
0,45
DESCRIPCION VISUAL
0,45
Capa vegetal.
0,74
Grava arenosa, color café, sin olor, humedad media, sin
plasticidad, compacidad alta, presencia de bolones de cantos
sub redondeados y tamaño máximo 5" en un 10%.
0,74
Nivel freático.
Tabla Nº 7. Estratigrafía Km. - 1.740 y - 1.980, Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia.
Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
29
PROYECTO
: CAMINO LOS LAGOS - VALDIVIA
ETAPA
: PROYECTO DEFINITIVO
REGION
:X
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
: 56
:14,280
: EJE
: 0,00 m. (eje proyectado)
HORIZ.
Nº
1
PROFUNDIDAD
(m)
DESDE HASTA
0,00
2
0,30
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
HORIZ.
Nº
1
DESCRIPCION VISUAL
0,30
Capa vegetal.
1,50
Limo arenoso, color café, sin olor, humedad media,
plasticidad media, consistencia media, presencia de
raicillas en poca cantidad.
: 57
:14,500
: EJE
: 0,00 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
(m)
DESDE HASTA
0,00
0,30
DESCRIPCION VISUAL
Capa vegetal.
Arena, color café, sin olor, humedad media, sin plasticidad,
2
0,30
1,50 compacidad baja, presencia de raicillas en poca cantidad.
Tabla Nº 8. Estratigrafía Km. 14.280 y 14.500 Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia.
Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
30
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
: 58
: 14,740
: EJE
: 0,00 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
2
0,00
0,25
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
DESCRIPCION VISUAL
0,25
Capa vegetal.
1,50
Arena, color café, sin olor, humedad media, sin plasticidad,
compacidad baja, presencia de raicillas en poca cantidad
: 59
: 14,980
: EJE
: 0,00 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
DESCRIPCION VISUAL
1
0,00
0,30
Capa vegetal.
2
0,30
1,50
Arena limosa, color café claro, sin olor, humedad media, sin
plasticidad, compacidad baja.
Tabla Nº 9. Estratigrafía Km. 14.740 y 14.980 Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia.
Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
31
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
: 60
: 15,220
: IZQUIERDO
: 0,50 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
2
0,00
0,20
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
DESCRIPCION VISUAL
0,20
Capa vegetal.
1,50
Arena limosa, color café, sin olor, humedad media, sin
plasticidad, compacidad media, presencia de raicillas en
poca cantidad y rocas dispersa de cantos sub redondeados
y tamaño máximo 4" en un 5% aproximadamente
: 61
: 15,540
: EJE
: 0,00 m. (eje proyectado)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
DESCRIPCION VISUAL
1
0,00
0,30
Capa vegetal.
2
0,30
1,50
Arena limosa, color café, sin olor, humedad media, sin
plasticidad, compacidad media, presencia de raicillas en
poca cantidad.
Tabla Nº 10. Estratigrafía Km. 15.220 y 15.540 Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia.
Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
32
PROYECTO
ETAPA
REGION
: CAMINO LOS LAGOS – VALDIVIA ZONA URBANA DE ANTILHUE
: PROYECTO DEFINITIVO
:X
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA
EJE
:1
:14,550
: EJE
: 0,00 m (eje existente)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
2
0,00
0,30
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA
EJE
0,30
Capa vegetal.
1,50
Arena, color café, sin olor, humedad media, sin plasticidad,
compacidad baja, presencia de raicillas en poca cantidad.
: 2
:
14,706
: DERECHO
: 3,00 m. (eje existente)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
2
0,00
0,60
DESCRIPCION VISUAL
0,60
1,50
DESCRIPCION VISUAL
Carpeta de rodado existente. Grava arenosa, color gris, sin
olor, humedad
media, sin plasticidad, compacidad media, granos de grava de
cantos Sub redondeados, con bolones de tamaño máximo 4"
en un 5% aprox.
Limo arenoso, color café, sin olor, humedad media, plasticidad
baja, consistencia media.
Tabla Nº 11. Estratigrafía Km. 14.550 y 14.706 Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia.
Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
33
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA
EJE
:3
: 14,811
: EJE
: 0,00 m. (eje existente)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
2
0,00
0,35
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA
EJE
0,35
1,50
2
3
0,00
0,10
0,90
Carpeta de rodado existente. Grava arenosa, color gris, sin
olor, humedad media, sin plasticidad, compacidad media,
granos de grava de cantos sub redondeados y bolones de
tamaño máximo 4" en un 10% aprox.
Arena limosa, color café, sin olor, humedad media,
plasticidad baja, compacidad media.
:4
: 15,031
: DERECHO
: 4,50 m. (eje existente)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
DESCRIPCION VISUAL
DESCRIPCION VISUAL
0,10
Carpeta de rodado existente. Grava arenosa, color gris, sin
olor, humedad media, sin plasticidad, compacidad media,
granos de grava de cantos sub redondeados tamaño máximo
3".
0,90
Arena limosa, color café oscuro, sin olor, humedad media,
plasticidad baja compacidad media, presencia de grava de
cantos sub redondeados y tamaño máximo 2".
1,50
Arena limosa, color gris, sin olor, humedad media, sin
plasticidad, compacidad media.
Tabla Nº 12. Estratigrafía Km. 14.811 y 15.031 Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia.
Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
34
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
:5
: 15,300
: DERECHO
: 4,50 m. (eje existente)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
0,00
0,10
2
0,10
1,50
CALICATA
KM.
LADO
DISTANCIA EJE
DESCRIPCION VISUAL
Carpeta de rodado existente. Grava arenosa, color gris, sin
olor, humedad media, sin plasticidad, compacidad media,
granos de grava de cantos sub redondeados tamaño máximo
3".
Arena, color café, sin olor, humedad media, sin plasticidad,
compacidad media.
:6
: 15,536
: DERECHO
: 3,50 m. (eje existente)
PROFUNDIDAD
HORIZ.
(m)
Nº
DESDE HASTA
1
0,00
0,10
2
0,10
1,50
DESCRIPCION VISUAL
Carpeta de rodado existente. Grava arenosa, color gris, sin
olor, humedad media, sin plasticidad, compacidad media,
granos de grava de cantos sub redondeados tamaño máximo
3".
Limo arenoso, color café, sin olor, humedad baja, sin
plasticidad, consistencia media.
Tabla Nº 13. Estratigrafía Km. 15.300 y 15.536 Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia.
Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
35
4.- ASPECTOS HIDROLÓGICOS
El objetivo del presente sub capítulo es obtener los valores de caudales de diseño
para las obras de arte existentes o proyectadas en el camino; sin embargo se
mencionaran antes aspectos más generales relacionados con la clasificación de las
aguas y las fallas producidas en los suelos dada la presencia de este elemento de
acuerdo con la zona en que se desarrolla este proyecto.
4.1.- Clasificación de las Aguas y su acción sobre el suelo en
general
Clasificación del Agua según se presenta en el camino
Uno de los elementos naturales que afecta la duración de las características
constructivas de un camino es el agua, los efectos de su acción pueden ser
devastadores, es por ello que mencionaremos las principales formas en que esta
se puede presentar en el terreno y en como puede afectar la mantención de las
vías de comunicación si no se cuenta con sistemas de drenajes adecuados
dependiendo de la zona en que se desarrolle el proyecto.
El agua que precipita en el terreno puede repartirse en tres grupos principales:
una que es devuelta directamente a la atmósfera por evaporación, otra
que
escurre por la superficie del terreno (escorrentía superficial) la que posteriormente
se puede concentrar en surcos de agua y por último esta el grupo de aguas de
escurrimiento subterráneo, esta se infiltra en el terreno, penetrando en el interior
del suelo y pudiendo ser devuelta a la atmósfera por evapotranspiración o
profundizar hasta alcanzar capas freáticas.
De acuerdo a lo mencionado la respuesta del pavimento a la acción del agua por
precipitación
dependerá a su vez de otros factores como el clima y las
características físicas de la zona en que se construirá.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
36
Ahora bien, existe otra forma en que el agua puede llegar a un camino y afectar
su durabilidad y condiciones seguras, esta es a través de la crecida de caudales
de ríos o arroyos adyacentes a la ruta. En resumen, el agua puede llegar al
camino de la siguiente manera:
•
Por precipitación directa
‐
Escurrimiento Superficial
‐
Escurrimiento Subterráneo (el agua filtra a través de baches,
grietas,
escurrimientos
laterales,
absorción
en
terrenos
permeables, etc.)
•
Por crecida de caudales (ríos o arroyos) o escurrimiento de terrenos
colindantes
•
Por infiltración directa en la carpeta de la calzada
•
Por sectores de Aguas Estacionarias (mallines, napas freáticas, etc.
que han aumentado su caudal por aguas infiltradas a través del
subsuelo)
A continuación se muestran un resumen de los efectos del agua sobre el terreno y un
esquema del Ciclo del Agua, elemento en cuestión en este ítem.
Efectos del agua, fallas y problemas producidos por ella
Como ya hemos dicho el agua es un elemento que provoca efectos
perjudiciales o no deseados en el comportamiento de la estructura y la calzada
de un camino en el tiempo, las fallas más significativas son:
•
Exceso de agua en la calzada produce daños en el pavimento los
cuales pueden ser causantes de accidentes
•
La precipitación directa o el escurrimiento lineal (por causes como ríos
o arroyos) provoca la erosión del terreno
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
37
•
La infiltración del agua dado el escurrimiento superficial en cunetas,
pavimentos mal sellados y taludes de corte y terraplenes implica la
variación de la cantidad de agua en el terreno, esto afecta las
condiciones mecánicas del suelo (p.e.: variación de la cohesión)
provocando: en suelos arcillosos entumecimiento (aumentos de
volumen que producen movimientos en la calzada),
disminución o
diferencia de la resistencia al corte para un mismo pavimento,
deformaciones, asentamientos en la calzada y deslizamiento de
taludes.
•
La filtración de agua produce saturación del terreno, en el caso de
taludes de corte y terraplenes ocasionará la erosión de ellos.
•
Ante suelos susceptibles a las heladas la presencia de agua es
altamente peligrosa ya que al producirse el congelamiento se
presentaran también cambios de volumen en el terreno.
Figura Nº 2. Ciclo Hidrológico. Fuente: www.google.com
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
38
4.2.- Estudio Hidrológico del Proyecto
Como ya se menciono el objetivo de este ítem es obtener los caudales de diseño
para cada obra de arte existente o proyectada que pueda presentar problemas
estructurales, de insuficiencia hidráulica o que requieran ser alargadas por
requerimientos del perfil tipo proyectado. Para ello se consideraran estudios de
precipitaciones y caudales de diseño para la Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia que
nos ayuden a determinar las solicitaciones a las que están sometidas las obras
hidráulicas del proyecto.
4.3.- Descripción del Camino Proyectado
En el sistema de drenaje existente, los cauces más importantes del sector en estudio
corresponde a los Ríos Santa Isabel (Km.10,69106), Cuicuileufu (Km.16,89595) y
Pishuinco (Km.25,664), estos ríos son afluentes del río Calle Calle, el cual bordea el
camino en casi toda su longitud.
Es necesario mencionar que el camino en la actualidad cuenta con un sistema de
drenaje regular, recomendándose en esta etapa del estudio, el reemplazo y alargue
de gran parte de las obras de arte y la construcción de otras en aquellos puntos con
problema de inundación.
4.4.- Precipitaciones de Diseño
Los antecedentes básicos recopilados para el estudio son los siguientes:
Estudio de Precipitaciones Máximas en 1, 2 y 3 días. Album de Planos con
trazado de isoyetas de período de retorno 10 años. D.G.A., 1990.
Cartas I.G.M. en escala 1:50.000, denominadas LOS LAGOS y VALDIVIA.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
39
Dada la inexistencia de antecedentes fluviométricos en las cuencas de interés, se
evaluó los caudales de crecida mediante relaciones indirectas que permiten inferir
dichos caudales a partir de antecedentes pluviométricos y parámetros fisiográficos de
las cuencas.
Los métodos aplicados corresponden a la Fórmula Racional en cuencas menores a
10 km2 de superficie.
Para determinar la precipitación representativa de cada cuenca, se replanteó el área
de esta última sobre los planos con las isoyetas de período de retorno 10 años del
estudio de la D.G.A. de 1990.
De acuerdo con el pequeño tamaño de las cuencas, la distribución espacial de las
precipitaciones es prácticamente homogénea sobre todas ellas y puede ser
caracterizada por la isoyeta 101,1 mm cuyo trazado pasa por el área de interés,
como se muestra en la tabla Nº 1.
4.5.- Intensidades de Diseño
Para la determinación de la intensidad de diseño se emplea los factores de duración y
frecuencias
de
la
estación
pluviográfica
Pullinque
(Tablas
3.702.404(2)A,
3.702.404(2)B2 y 3.702.404(2)B3 del Vol. 3 del Manual de Carreteras) para tormentas
de duración igual o superiores a 1 hora. En el caso de tormentas de duración inferior a
1 hora se emplea la expresión propuesta por Bell.
Formulando las ecuaciones, tenemos:
-
Duración igual o superior a 1 hora.
PdT
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
=
K * P2410 * CDd10 * CFdT
Junio 2009
40
Donde :
PdT
:
Precipitación en mm. con período de retorno de T años y
duración d horas (1 < d < 24).
K
:
Coeficiente igual a 1,1 para estimar la lluvia máxima
absoluta en 24 horas en función de la lluvia máxima diaria.
P2410
:
Precipitación máxima diaria con 10 años de período de
retorno, en mm.
P2410
=
101,1 mm
PdT
= 111,21 * CDd10 * CFdT
Luego:
-
(1)
Duración inferior a 1 hora.
PtT
= P110 * (0,54 * t0,25 - 0,50) * (0,21 * Ln T + 0,52)
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
41
Donde
:
PtT
:
Precipitación en mm. con período de retorno T años y
duración t minutos.
t
:
Duración en minutos.
Ln T
:
Logaritmo natural del período de retorno en años.
P110
:
Precipitación (mm.) con 10 años de período de retorno y
duración una hora.
Luego:
P110
= 13,9 mm.
(CD110 = 0,125 ; CF110 1,000)
PtT
= 13,9 * (0,54 * t0,25 - 0,50) * (0,21 * LnT + 0,5 )
(2)
Empleando la información precedente se procede a confeccionar la Tabla Nº 14 que
contiene las intensidades de diseño para los períodos de retorno de 10, 25 y 50 años,
considerando una duración entre 10 minutos y 24 horas.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
42
DURACION
MINUTOS
HORAS
PERIODO DE RETORNO (AÑOS)
10
25
50
10
38,5
45,9
51,5
15
31,4
37,4
42,0
30
21,3
25,4
28,5
45
16,7
19,9
22,3
1
13,9
16,1
17,7
2
11,4
13,2
14,5
4
9,2
10,6
11,7
6
7,9
9,2
10,1
8
6,9
8,0
8,8
10
6,4
7,4
8,1
12
6,1
7,0
7,7
14
5,6
6,6
7,2
18
5,1
6,0
6,5
24
4,6
5,4
5,9
60
Tabla Nº 14. Intensidades de Diseño “I”. Fuente: Estudio Proyecto Ruta T - 35
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
43
5.- ASPECTOS GENERALES DEL SANEAMIENTO DEL CAMINO
Sabemos del sub capítulo precedente que el Agua es uno de los factores naturales
principales que influye en la vida útil de un camino. Tanto el Agua superficial
(precipitaciones) como subterránea (Napas) conllevan a problemas mayores si no se
trata a tiempo su acumulación y retención en el terreno.
Con la finalidad de evitar lo anterior es que estudiaremos en este ítem los
tratamientos que se ven involucrados en el “Saneamiento de un Camino”. Para esto
conoceremos en primer lugar aspectos generales de estos Sistemas de Evacuación
de Agua y el luego en el siguiente capítulo veremos aspectos del Diseño de Drenajes
tanto Superficial como Subterráneo, además de las obras que corresponden a cada
uno los drenajes antes mencionados, destacando aspectos importantes del
funcionamiento y comportamiento de ellos.
5.1.- Objetivo y Medidas de Diseño Generales del Saneamiento
El objetivo del Drenaje de un camino, como ya se menciono es, prevenir la retención
y acumulación de agua en él o en terrenos adyacentes y si esta situación se da,
drenarla eficazmente.
Para conseguir esto se deberán considerar las siguientes
medidas en el diseño:
•
Calcular el volumen y a frecuencia de las escorrentías
•
Determinar los puntos naturales de concentración y descarga de agua además
de otros controles hidráulicos
•
Y por último, remover las aguas subterráneas que son perjudiciales al camino
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
44
5.2.- Clasificación de los Drenajes
Para entender la función del Sistema de Saneamiento, clasificaremos los diferentes
Tipos de Drenajes y además conoceremos los objetivos que cumple la construcción
de estos sistemas en un camino. Estos objetivos son básicamente tres:
Reducción de la cantidad de agua presente en el camino
Reparar la red de drenaje natural del terreno
Evitar que el agua proveniente de napas subterráneas comprometa la
estabilidad de la base, los cortes y los terraplenes del camino.
En relación con el cumplimiento de estos objetivos se deben mencionar también
medidas consideradas en el diseño de estos sistemas:
Calculo del volumen y frecuencia de las escorrentías en el sector
Determinación de los puntos naturales de concentración y descarga de agua
además de otros controles hidráulicos
Y por último, remoción de las aguas subterráneas que son perjudiciales al
camino.
Ahora bien, para que un camino tenga un drenaje adecuado se deberá evitar
también; la circulación de agua en exceso por el mismo destruyendo así el pavimento
y originando la formación de baches, el estancamiento y a su vez reblandecimiento
de las terracerías dado que el agua no escurra adecuadamente por las cunetas,
originando pérdidas de estabilidad y asentamientos perjudiciales en las mismas,
además debe evitarse que los cortes, formados por materiales de mala calidad, se
saturen de agua con peligro de derrumbes o deslizamientos según el tipo de material
del corte, y por último que el agua subterránea reblandezca la sub rasante con su
consiguiente peligro.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
45
Como se puede deducir de lo anterior, parte importante de las fallas que se producen
en un camino, están directa o indirectamente relacionadas con la respuesta de los
suelos al ser expuestos a contenidos de humedad que varían dentro de rangos más
o menos amplios.
Asimismo, el comportamiento de los pavimentos es afectado principalmente por el
contenido de agua en las diversas capas de la estructura; vale decir la evolución del
deterioro del camino esta ligada al efecto del medio ambiente, por lo tanto todo
estudio o investigación deben ser evaluados cuidadosamente antes de ser
adoptados en sectores que muestren diferentes condiciones medioambientales.
Está comprobado que este tipo de condiciones deterioran un camino aún cuando
este no sea transitado.
Por una parte el medio ambiente altera las propiedades de algunos materiales y, por
otra, crea condiciones que aceleran el deterioro.
El agua, como ya se explico en el capítulo anterior, altera la capacidad de soporte de
los suelos, sean de la subrasante o constituyan la carpeta de rodadura; además la
misma junto con el oxígeno contenido en el aire oxidan el asfalto, haciendo que las
mezclas se tornen más rígidas con el tiempo y, por lo tanto, soporten deflexiones
menores; la humedad por su parte y, muy especialmente, los gradientes diarios de
temperatura alabean las losas de los pavimentos de hormigón, haciéndolas más
susceptibles de sufrir agrietamientos; el tiempo que demora en evacuarse el agua
que satura una base es un factor determinante en el proceso de deterioro, tanto de
los pavimentos de hormigón como de los de asfalto, etc.
Dicho lo anterior ya conocemos la importancia de la construcción de un sistema de
drenaje adecuado de acuerdo al camino y sus condiciones, es por ello que a
continuación se clasificarán y describirán cada uno de los Tipos de Drenajes
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
46
5.2.1. Drenaje Superficial
Es fundamental para el diseño de un Saneamiento Superficial considerar
como principal objetivo el mantener la carretera libre de agua, es decir,
seca. Para ello debe actuar evacuando el agua que por precipitación cae al
camino, las bermas y taludes del mismo o que es conducida desde áreas
adyacentes hacia éste. Esta evacuación debe ser inmediata ya que la
permanencia del agua produce daños y contratiempos que perjudican el
adecuado funcionamiento de las vías de comunicación.
Para que el Saneamiento pueda ser funcional respecto lo anterior es que
se deben tener en cuenta los siguientes factores para su construcción:
Adoptar un perfil transversal del camino con la pendiente que
corresponda a la superficie del pavimento e inclinación necesaria de
ambas bermas
Reducción del agua que llega al camino o a los terrenos cercanos
por medio de la captación y encauzamientos longitudinales hasta los
lugares que convenga. Al mismo tiempo se deberán proyectar las
defensas de todas las partes de la plataforma del camino contra la
acción de las corrientes formadas en la superficie o adsorbidas por
ella que posteriormente puedan llegar a afectarla
Prevenir
la infiltración del agua a través de las junturas del
pavimento o de la unión de distintas capas de revestimientos, esto
por medio de una oportuna hermeticidad de la superficie de la
calzada y de sus bermas
Todos
estos factores son importantes y necesariamente se deben
considerar ya que su eventual aparición implica peligros para el
tránsito, sobre todo en sectores climáticamente proclives a heladas.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
47
Es aquí donde el agua se infiltra en la subrasante, provocando
erosiones y dejando sin base al pavimento y la berma lo que disminuye
la vida útil de la carretera.
A continuación y con el fin de conocer más en detalle los tipos de obras
para Drenaje Superficial es que las clasificaremos en las siguientes:
5.2.1.1. Obras de Captación y Defensa
Estas obras son básicamente las que siguen la dirección del camino u obras de
drenaje longitudinal, este tipo de drenajes se construirá a lo largo de ambos bordes
exteriores de los pavimentos de Hormigón, cuando el camino dispone de calzada con
doble bombeo y se encuentra en recta.
En el caso de pavimentos de dos o más pistas con peralte en un solo sentido, el dren
se construirá solamente en el lado bajo del peralte. Entre las más importantes están:
⇒ Cunetas
Las Cunetas corresponden a zanjas paralelas al eje del camino construidas en
ambos lados (contiguas a las bermas), estas tienen el propósito de recibir y a su vez
conducir el agua que precipita en la calzada y en taludes de corte.
De acuerdo al contenido del Manual de Carreteras dichas obras de captación se
subdividen en dos tipos, Cunetas Revestidas y Cunetas no Revestidas, a
continuación
conoceremos
las
principales
fallas
que
pueden
afectar
el
funcionamiento de cada una de ellas
Cunetas Revestidas. Las principales fallas que impiden el funcionamiento
adecuado de estos elementos son los que se enumeran a continuación:
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
48
- El desnivel que se produce entre una berma no tratada y el
revestimiento, que impide el ingreso de las aguas a la cuneta.
- Embanques provocados por derrames de suelos desde los taludes de
los cortes y por la basura arrastrada por las aguas y los elementos
vertidos por lo usuarios.
- Juntas de construcción mal selladas y las grietas que pudieran existir
en igual condición.
Cunetas no Revestidas. Las principales fallas que se originan en las cunetas
excavadas en la plataforma del camino son:
- Pérdida de la sección de escurrimiento por derrames de suelos
provenientes de los taludes de cortes.
- Embancamientos por depositaciones de suelos finos, tramos
erosionados y depósitos de materiales arrastrados por las aguas o
vertidos por el público.
Al reparar estos elementos debe tenerse en consideración que, en
general, la sección original de escurrimiento responde a una necesidad
hidráulica, por lo que es conveniente mantenerla lo más parecida que
sea posible a la original. También conviene tener en consideración
algunos criterios sobre seguridad vial, que indican que las cunetas de
sección triangular no deben tener un ancho total superior a 2,4 m (para
anchos mayores de 2,4 debe utilizarse una sección trapezoidal), y que
las inclinaciones de los lados, taludes, deben ajustarse a una
determinada relación, de manera que un vehículo que ingresa a ella no
pierda el control. Así por ejemplo, según este concepto, si al lado
adosado a la berma de una cuneta en “V” se le da una inclinación de
1:4 (V: H), en el opuesto no debe ser superior que 1:6 (V: H).
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
49
⇒ Fosos
Los Fosos son zanjas trapeciales construidos en sentido longitudinal del camino se
ubican a los pies de los terraplenes, al igual que las cunetas pueden ser revestidos o
no revestidos.
⇒ Contrafosos
Los Contrafosos son zanjas trapeciales que se construyen en los cortes con el fin
de detener el paso de agua que escurre hacia los taludes. Se ubican
aproximadamente en sentido longitudinal del camino, podrán contar o no con
revestimiento.
De las dos últimas obras de Drenaje Superficial (Fosos y Contrafosos) el Manual de
Carreteras indica lo siguiente respecto a sus principales problemas. Las fallas que
afectan a estas obras corresponden fundamentalmente a disminuciones de la
sección de escurrimiento provocadas por:
- Acumulación de sedimentos y basuras.
- Deslizamientos y/o erosiones en taludes y fondo.
- Agrietamiento del revestimiento y fallas de las conexiones con las
obras de descarga.
En la reparación de estos conductos debe considerarse que, en general, la sección
original de escurrimiento responde a una necesidad hidráulica, de manera que es
conveniente reconformarlos dándoles una sección a lo menos igual a la que tenían.
En la mayoría de los casos, sin embargo, la nueva sección resultará mayor que la
original puesto que se debe procurar adaptarla, de la mejor manera posible, a las
condiciones prevalecientes en el terreno.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
50
⇒ Dren Longitudinal de Pavimento
El Dren Longitudinal es un ducto que se ubica en la unión berma – pavimento su
función es la de interceptar las aguas que logran infiltrarse por dicha unión.
⇒ Soleras
Al igual que las cunetas, las Soleras encauzan las aguas que caen en el camino a fin
de evitar la erosión de taludes, bermas y calzada; sin embargo estos son elementos
que proporcionan un nivel de confianza menor con excepción de cuando se colocan
adosadas al pavimento.
En relación con estos elementos, y de acuerdo a lo mencionado en el Manual de
Carreteras, es conveniente hacer presente que los criterios destinados a mejorar la
seguridad en las carreteras señalan que, en general, no es conveniente colocar
soleras, en carreteras de alta velocidad, que serían aquéllas donde se permite
circular a 70 km/h o más. Las razones se encuentran en que estos elementos
favorecerían los volcamientos o, a lo menos, la pérdida del control del vehículo.
Por estas razones se recomienda prescindir de las soleras y de las soleras-cunetas
en carreteras diseñadas para 70 km/h o más; en vez de soleras se pueden colocar
cunetas en «V» que permitan que un vehículo pequeño pueda entrar y salir de ellas.
Las principales fallas que impiden su normal funcionamiento son:
- La grieta que suele quedar o formarse a lo largo de la unión entre una berma,
granular o revestida con un tratamiento asfáltico, y la solera. Las aguas que se
infiltran por estas grietas, normalmente originan deterioros especialmente
graves cuando las soleras están destinadas a captar las aguas superficiales
de una sección en terraplén.
El origen de este problema puede encontrarse en una mala construcción, en la
carencia o deterioro del sello entre cuneta y berma o en un asentamiento del
suelo de fundación, similar al que se describe más adelante.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
51
- La acumulación de desechos, suelos y gravillas provenientes del tratamiento
asfáltico de las bermas, disminuyen la sección disponible para los
escurrimientos, generándose derrames de agua por sobre la solera con lo que
se llega a una situación similar a la descrita en el párrafo anterior.
- Asentamientos de tramos emplazados en secciones en terraplén. Las soleras
normalmente se emplazan al borde de la plataforma, en una zona que
corresponde al denominado sobre ancho de compactación (s.a.c.), faja para la
cual no hay exigencias de compactación en las especificaciones de
construcción. Es por ello que, con frecuencia, algunos tramos sufren
asentamientos, muchas veces acompañados de desplazamientos y grietas,
ello origina alguna de las fallas señaladas en los dos párrafos precedentes o
las dos simultáneamente.
Para evitar que ocurra este fenómeno se debe
excavar el borde del terraplén hasta alrededor de 1 m de profundidad y
reconstruirlo, compactando por capas de espesor no superior a 0,20 m
mediante una placa o rodillo pequeño que asegure que se ha tratado hasta el
borde mismo.
Otra solución es considerar durante la construcción del camino un ensanche
del terraplén en todas las zonas donde se van a emplazar soleras.
⇒ Obras Anexas
Estas obras están destinadas básicamente a complementar las obras mencionadas
en los párrafos anteriores, y se consideran necesarias para captar y disponer las
aguas que escurren sobre la plataforma del camino. Consisten básicamente en la
construcción de Embudos de hormigón para la captación de aguas, y sus
respectivas Descargas (ó Bajadas de Agua) a través de canaletas de hormigón o
elementos de metal corrugado.
Los embudos y sus bajadas respectivas se construirán en las transiciones de corte a
terraplén o viceversa, tanto para descargar las aguas que escurren a través de las
cunetas y otras obras revestidas que forman parte del drenaje superficial del camino
como para proteger los taludes de terraplenes y cortes contra la erosión, transfiriendo
las aguas recogidas por canales laterales e interceptores a causes ubicados al pie de
estos taludes. También se construirán en sectores de terraplén o laderas naturales,
donde la plataforma quede confinada por obras revestidas del drenaje superficial.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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52
Las obras se construirán con las dimensiones y características señaladas en el
Proyecto. Los embudos deberán disponer de una o dos entradas de captación según
corresponda y se construirán en los puntos bajos del camino, pudiendo requerirse
más de una bajada, dependiendo del caudal a evacuar. De acuerdo a información
obtenida en el Manual de Carreteras los embudos corresponden, probablemente, al
punto más débil del Sistema de Saneamiento de un Camino fallando con cierta
frecuencia y causando daños muy severos.
Las descargas que bajan por el talud del terraplén o por una ladera natural, se
construirán con tubos circulares o de media caña, del diámetro señalado en el
Proyecto. Las descargas de hormigón, se construirán preferentemente donde la
pendiente de la canaleta de descarga sea inferior a 25%.
En el caso que
por efectos del caudal o de la pendiente de descarga, puedan
provocarse erosiones del terreno natural, se construirá un revestimiento de
mampostería de piedra (enrocado) u otra obra similar en el punto descarga de la
bajada de agua.
5.2.1.2. Obras de Cruce
Se les llama Obras de Cruce ya que son transversales al camino, por lo tanto
permiten que el agua pase de un lado al otro, ya sea bajo, sobre o por el mismo
camino. A estas obras se les conoce también como Obras de Arte
⇒ Alcantarillas
Son ductos cerrados que permiten el paso del agua bajo la calzada, independiente
del tipo de alcantarilla, constan de tres elementos básicos, estos son: ducto o canal
de la alcantarilla, alas y muros terminales, estos últimos cumplen la función junto con
las alas de guiar el agua, para impedir la erosión y evitar que el terraplén invada el
canal.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Los tipos de alcantarillas se diferencian por su forma y su materialidad, entre ellas
tenemos: Tubos (de base circular o base plana) que podrán ser de metal corrugado,
hormigón simple u hormigón reforzado, Alcantarilla Tipo Cajón (sencilla o múltiple)
construida en hormigón reforzado, Alcantarilla Tipo Puente (sencilla o múltiple) al
igual que la anterior se construye en hormigón reforzado y por último el Arco que
podrá ser de metal corrugado u hormigón reforzado.
La Alcantarilla es la Obra de Arte que por excelencia se construye en un camino,
representa aproximadamente el 10% del costo total del mismo.
Además de los Factores Económicos presentes en la construcción de un camino
existen Factores Estructurales e Hidráulicos que nos ayudarán a determinar el diseño
correcto de Alcantarilla de acuerdo a cada proyecto algunos de estos factores a
considerar son:
Factores Físicos y Estructurales
‐
Durabilidad
‐
Altura disponible para la alcantarilla
‐
Cargas de tierra
‐
Condiciones de apoyo
‐
Rigidez de la alcantarilla, entre otros
Factores Hidráulicos
‐
Descarga de diseño
‐
Forma, pendientes y área de la sección transversal
‐
Velocidad de aproximación
‐
Carga hidráulica total admisible
‐
Arrastre de fondo
‐
Condiciones de entrada y salida
‐
Pendiente
‐
Alineación
‐
Rugosidad del conducto
‐
Longitud del conducto
⇒ Badenes o Vados
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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⇒ Badenes o Vados
Estos permiten el paso del agua por sobre la calzada, se forman rebajando la rasante
del camino a la cota del lecho de la corriente (aproximadamente). Son útiles en
zonas secas y el costo de mantenimiento es mínimo.
⇒ Sifones
Estas obras permiten el paso del agua bajo la calzada, funcionan similar a los vasos
comunicantes pero de manera invertida, este tipo de obras son útiles en zonas
agrícolas con el fin de pasar aguas provenientes de canales de regadío.
⇒ Obras Anexas
Son obras que complementan las Obras de Cruce ayudando al adecuado
funcionamiento del sistema. Estas son: Muros de entrada y salida de la alcantarilla,
alas radieres, desarenadotes o recolectores de sedimentos, disipadores de energía,
entre otros.
5.2.1.3. Aspectos Geométricos de Diseño
⇒ Pendiente Longitudinal
La rasante de la calzada se debe construir con una pendiente longitudinal mínima de
0.5% con el fin de permitir el escurrimiento normal de las aguas que lleguen a ella.
⇒ Bombeo
El Bombeo es la pendiente transversal de la calzada. El objetivo de la existencia de
esta pendiente es que se produzca un adecuado escurrimiento del agua que llega a
la misma, hacia los lados. El bombeo dependerá entre otros factores del tipo de
superficie de la calzada.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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5.2.2. Drenaje Profundo o Sub Dren
Este Sistema de Drenaje tiene por función principal interceptar y desviar el flujo de
agua subterránea
proveniente de napas freáticas antes que lleguen al área de
fundación del camino, con el objeto de evitar que los suelos de la infraestructura se
vean alterados por la presencia de la misma.
Además el Sub Drenaje hace
descender el nivel freático del manto acuífero más allá del límite capilar efectivo. El
agua interceptada por este Sistema será canalizada y evacuada en los puntos que
corresponda.
ª Clasificación de Sub Drenes
Dentro de los Drenajes Profundos más usados están:
5.2.2.1. Dren Francés
Son zanjas rellenas con grava y gravilla. El tamaño del material de relleno va
creciendo a medida que aumenta la profundidad. Esta profundidad debe ser tal que
intercepte la napa subterránea. Se estima que la profundidad puede variar entre 1 m
y 2 m.
La efectividad de este tipo de drenaje guarda relación con la pendiente del mismo. La
pendiente debe ser suficiente para evacuar el agua en un punto bajo del terreno con
el fin de no alterar la estructura del camino.
5.2.2.2. Dren de Tubos
Al igual que el Dren Francés consiste en una zanja; sin embargo este Dren lleva en
su parte inferior un tubo rodeado por material granular controlado para protegerlo, y
en su parte superior el tubo se sella con una capa de arcilla con el fin de
impermeabilizarlo de las aguas que pudieran infiltrarse en las cunetas.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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En el caso de este último tipo de drenaje se consideran ciertas condiciones
especiales para los tubos. El objeto de estos requisitos es lograr duración y
efectividad de la función del tubo en el tiempo. Las condiciones son:
⇒ Aplastamiento
Figura Nº 3. Subdrenaje de Tubos. Fuente: M. C. Vol. 4
En este tipo de drenaje el tubo estará siempre sometido a cargas, por lo cual es
importante protegerlo adecuadamente para evitar que se agriete o se rompa dado
que un tubo agrietado o roto puede provocar una falla del sistema completo.
⇒ Flexión
La construcción de Subdrenes implica suelos húmedos con posibilidades de
deformación por lo que la colocación del tubo debe permitir un cierto margen de
flexión para adaptarse a las potenciales deformaciones del terreno.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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⇒ Presión Hidráulica
Este aspecto requiero una especificación mínima ya que en algunas ocasiones los
tubos pueden llegar a trabajar a presión.
⇒ Capacidad de Infiltración
Como se menciono antes es necesario sellar el tubo para evitar la infiltración del
agua hacia el interior por ranuras, perforaciones o superficies porosas.
⇒ Durabilidad
Es necesario que el material de los tubos sea resistente a la desintegración, erosión
y corrosión para lograr una duración prolongada en el tiempo. Dentro de los tubos
más usados están: hormigón perforado y hormigón poroso.
5.2.2.3. Dren de Paño Filtrante No Tejido
Este Dren consiste en una zanja rellena con material granular controlado (grava o
gravilla). A diferencia de los dos sistemas anteriores en este caso la grava o gravilla
se envuelven en un paño filtrante no tejido que permite el paso del agua e impide la
penetración de un suelo en el otro. Además este Dren puede complementarse con el
Dren Francés; es decir, permite la colocación de un tubo dependiendo del caudal de
agua que se requiera evacuar y se considera el más usado en la actualidad.
Ahora bien, para los diferentes tipos de Drenajes Profundos descritos existen
requisitos que deben cumplirse respecto: el material que se utiliza en su
construcción, las condiciones de filtro de los tubos, la disposición de los drenajes,
entre otros. Estos requerimientos comunes para los sistemas de drenajes son:
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ª Telas del Tipo Geotextil
Las telas del tipo geotextil para drenaje deberán estar conformadas por fibras de
poliéster, polipropileno o de una combinación de ellas, que se ajusten a la norma
AASHTO M 288 y a los requisitos indicados en la Tabla 5.204.202.C de la Sección
5.204, Geotextiles del Manual de Carreteras.
ª Material Permeable
El material permeable estará constituido por gravas naturales limpias, sin aristas
vivas, libre de material fino, materia orgánica, terrones de arcilla u otras sustancias
deleznables (blandas o quebradizas). La granulometría del material deberá estar
comprendida entre 40 mm y 10 mm para la construcción de drenes longitudinales al
borde del pavimento, y entre 80 mm y 10 mm para el relleno de subdrenes.
ª Condiciones de Filtro
Se consideran con el objeto de que los drenes no colapsen por el arrastre de finos y
para evitar la obstrucción de las perforaciones o ranuras de los tubos en el caso que
los haya.
‐
Contacto Filtro Suelo
D15 del filtro <
5
D85 del suelo
D50 del filtro
< D15 del filtro
D15 del suelo
≤ 25
D50 del suelo
‐
Impedir obstrucción de ranuras o perforaciones de tubo
Ranuras:
D85 del filtro
>
1,2
Ancho Ranura
Perforaciones Circulares:
D85 del filtro
>
1,5 – 2,0
Máx. Ø Agujero
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ª Disposición de los Drenes
Los Drenes deben conformar un sistema perfectamente definido para permitir la
evacuación del agua hacia los lugares más apropiados es por ello que la ubicación
de los Subdrenes estará dada de acuerdo al Proyecto, por lo general se construyen
en la zona exterior a las bermas y a lo largo del camino en tramos de corte, para
provocar un descenso de la napa freática bajo la plataforma del camino. Otra
disposición para los subdrenes que van ubicados debajo de las calzadas y bermas
es la llamada “Espina de Pescado” siendo destinada para el mismo fin que las
disposiciones anteriores.
ª Disposición de las Perforaciones de los Tubos
Figura Nº 4. Disposición Espina de Pescado para Sub drenajes. Fuente: M. C. Vol. 4
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ª Disposición de las Perforaciones
Se debe evitar perforar la parte superior e inferior del tubo para no favorecer la
entrada de partículas finas del material del filtro y para no facilitar la salida de
agua captada cuando el gasto disminuya.
Figura Nº 5. Disposición de perforaciones para Tubos. Fuente: M. C. Vol. 4
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Tabla Nº 15. Especificaciones y Capacidad de Conducción Tubo PVC (Lts / seg).
Fuente: M. C. Vol. 4
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ª Materialidad de las Tuberías de Drenaje
- Tubos de Plástico o Similar
Las tuberías de drenaje se ajustarán a las características, diámetros y mínima
superficie de filtración establecidos en el Proyecto.
En su defecto, las tuberías deberán ser de pared lisa, de policloruro de vinilo (PVC)
Rígido de Clase 6, que cumplan, en lo pertinente, con lo establecido en NCh 2252 y
NCh 2282, con respecto a los requisitos de fabricación y manejo, respectivamente.
Estos tubos se utilizarán en la construcción de drenes longitudinales al borde del
pavimento. A no ser que en el Proyecto se disponga de otra manera, su diámetro
exterior deberá ser de mínimo 50 mm para el desagüe de una pista de camino y de
mínimo 75 mm para el desagüe de dos pistas con bombeo único.
Los tubos de 50 mm de diámetro exterior deberán disponer de ranuras
perpendicularmente al eje en su mitad inferior, de mínimo 4 mm de ancho. Estas se
ubicarán alternadas y separadas, aproximadamente en 10 cm por lado, de modo de
asegurar una superficie de filtración no inferior a 28 cm2/m. Las ranuras de los tubos
de 75 mm de diámetro exterior se construirán en la misma ubicación y con el mismo
ancho y espaciamiento antes señalado, debiendo asegurar una superficie de
filtración no inferior a 45 cm2/m. Estos mismos tubos, pero sin ranuras, se utilizarán
para evacuar las aguas del dren longitudinal a través de las bermas del camino hasta
interceptar el talud del terraplén.
Los tubos de PVC también podrán ser instalados a lo largo de subdrenes para
deprimir la napa freática, cuando así se establezca en el Proyecto, ya que en general
no son necesarios en este tipo de subdrén, a no ser que se trate de evacuar aguas
subterráneas de escurrimiento constante y de abundante caudal. El diámetro de
estas tuberías y la superficie de filtración variarán según el caso, debiéndose ajustar
a lo establecido en el Proyecto. Estos tubos de PVC también se podrán instalar en
los últimos tres metros de cada subdrén, para acelerar la descarga de las aguas
captadas.
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Cuando en el Proyecto se establezca la alternativa de poder emplear otra tubería de
drenaje que no sea del tipo policloruro de vinilo (PVC), ésta deberá asegurar una
superficie de filtración no inferior a las establecidas precedentemente para los tubos
de PVC. Asimismo, su capacidad de evacuación será similar a la obtenida con
tuberías de PVC, bajo condiciones iguales.
- Tuberías de Hormigón Simple
Los tubos de hormigón simple se regirán por lo dispuesto en NCh 184.
Similarmente a los tubos de plástico (PVC) descritos anteriormente, los tubos de
hormigón simple también se podrán instalar a lo largo de subdrenes para deprimir la
napa freática, cuando sean requeridos para dicho efecto. Su diámetro y mínima
superficie de filtración requerida según el caso, se ajustarán a lo establecido en el
Proyecto. Asimismo, dichos tubos se podrán instalar en los últimos tres metros del
término de cada subdrén.
Alternativamente, con previa autorización del Inspector Fiscal también se podrán
emplear otras tuberías de características similares, siempre que se cumpla con la
mínima superficie de filtración y capacidad de evacuación requerida.
ª Otras Consideraciones
Las excavaciones en terreno de cualquier naturaleza, excepto roca, se deberán
efectuar en conformidad con lo dispuesto en el M.C. V 5, Sección 5.202, Excavación
para Drenajes, Puentes y Estructuras, y a lo estipulado en NCh 349, Prescripciones
de Seguridad en Excavaciones, procurando conservar los paramentos laterales tan
verticales como lo permita el suelo. La profundidad y ancho de las excavaciones se
ajustarán a lo indicado en el Proyecto. No obstante, el ancho de la zanja no será
inferior a 0,50 m y la pendiente del fondo de la excavación no menor que 0,20%. Las
excavaciones deberán efectuarse en el sentido contrario al escurrimiento longitudinal
de las aguas. Cuando por efectos de lluvia u otras causas inesperadas se formare
lodo en el fondo de la zanja terminada, éste deberá ser retirado oportunamente hasta
encontrar suelo firme y deberá ser reemplazado por material permeable o arena
gruesa, por cuenta del Contratista, previo a proceder con las faenas de colocación de
la tela geotextil.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Una vez aceptados los niveles y pendientes del sello de la excavación de la zanja, se
procederá a colocar la tela tipo geotextil que cumpla con los requisitos establecidos
en el Numeral 5.604.201 del V.5 del Manual de Carreteras.
Su colocación, costurado o traslapes, según corresponda, deberán cumplir en lo
pertinente, con lo establecido en el M.C. V 5, Sección 5.204, referente a los
geotextiles. La tela deberá quedar afianzada a las paredes de la zanja de manera de
poder rellenarla con el material permeable señalado en el Numeral 5.604.202,
evitando que éste se contamine con materiales extraños.
Cuando se especifique en el Proyecto, se colocará una tubería a lo largo de la zanja
del subdrén. Esta aplicación se usará en general en los subdrenes de espina de
pescado. La tubería, según su tipo, deberá cumplir con lo establecido en el Numeral
5.604.203 del V.5 del Manual de Carreteras y se asentará sobre una capa
previamente colocada de material permeable de mínimo 5 cm de espesor. Una vez
instalada la tubería, se procederá con el relleno de la zanja en la misma dirección en
que se colocó la tela, o sea, en el sentido del escurrimiento longitudinal de las aguas
hasta alcanzar el nivel superior establecido en el Proyecto.
El material permeable se compactará hasta alcanzar una densidad relativa no inferior
al 70%, medida según el Método descrito en 8.102.8 del M.C.-V.8 (LNV 96), y se
podrá controlar por número de pasadas del equipo compactador a emplear, vibratorio
o por impacto. Después de esta operación, se procederá a cubrir el material
permeable con la tela geotextil, afianzándola mediante una costura o traslape
transversal según corresponda; este último será de mínimo
0,30 m.
El material de relleno a colocar sobre el material permeable, hasta alcanzar las cotas
de subrasante, deberá estar constituido por arena limpia y deberá quedar
compactado como mínimo al 95% de la D.M.C.S., determinada según el Método
descrito en 8.102.7 del M.C.-V.8 (LNV 95), o con una densidad relativa igual o
superior al 80% según el Método descrito en 8.102.8 del M.C.-V.8 (LNV 96).
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En los tramos de desagüe donde el subdrén se ubique fuera de la plataforma del
camino, los 0,20 m superiores de la zanja se rellenarán con material arcilloso
impermeable, el cual será compactado como mínimo al 90% de la D.M.C.S., medida
según el Método descrito en 8.102.7 del M.C.-V.8 (LNV 95).
Los tramos finales de los subdrenes se desviarán alejándolos del camino para evitar
descargas de agua en las proximidades del terraplén. En el extremo final de cada
subdrén se colocará una tubería colectora de las características establecidas en el
Numeral 5.604.203. El extremo de la tubería de mínimo 200 mm de diámetro y
mínimo 3 m de longitud, quedará empotrado en un muro de hormigón de Grado H20 y con doble malla de acero A63-42H. El acero consistirá en barras de diámetro 8
mm espaciados según lo indique el Proyecto en el sentido vertical y de diámetro 8
mm cada 20 cm en el sentido horizontal. El espesor del muro, sus alas laterales y
base, tendrán un espesor mínimo de 0,20 m. La altura y ancho del muro se ajustarán
a lo señalado en el Proyecto.
La construcción de subdrenes que atraviesen la plataforma del camino en sentido
diagonal o transversal, se regirá por lo establecido en el Proyecto y en lo pertinente,
a lo especificado en el Manual de Carreteras.
Los trabajos de colocación de la tela geotextil, de la tubería a lo largo de la zanja si
corresponde y de los rellenos requeridos, se deberán efectuar por tramos, los cuales
deberán quedar terminados al final de la jornada, a no ser que el Inspector Fiscal lo
autorice de otra manera. Mientras no sea cubierto el subdrén terminado con la capa
superior según Proyecto, el plano superior del subdrén será protegido con polietileno
u otro material impermeable que impida la infiltración de aguas superficiales que
escurran sobre la plataforma del camino.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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6.- ASPECTOS AMBIENTALES
El objetivo de realizar un Estudio Medio Ambiental,
como complemento de la
construcción o conservación de proyectos viales, es establecer cada medida que se
llevará a cabo para tratar los posibles impactos ambientales durante la ejecución de
obras con la finalidad de prevenir, aminorar y en casos compensar los efectos
negativos que pudiera generar en el medio la construcción de obras viales. La mayor
parte de las bases de este estudio estarán presentes en un Plan de Manejo Integral,
específico del Proyecto, que se debe tener en cuenta durante todo el periodo de la
construcción. Esta herramienta de gestión ambiental, como lo considera el Manual de
Carreteras, ayudará a normalizar y organizar los requisitos ambientales que serán
aplicados en cada una de las actividades generales de un proyecto vial, como lo son:
Instalación de Faena, Corta y Reforestación de Bosques, Empréstitos, Planta de
producción de materiales, Botaderos, etc.
Bajo este concepto el Manual de Carreteras estableció parámetros que eviten alterar
las condiciones del espacio físico tanto natural como artificial que se encuentren
cercanos a la obra, estos parámetros son los resguardos directos que se consideran
durante el desarrollo del proyecto y son los siguientes:
ª Protección de la Flora y Fauna
En particular se deberá evitar:
- Colocar clavos, cuerdas, cables, cadenas u otros elementos similares en los
árboles y arbustos.
- Encender fuego cerca de árboles y arbustos.
- Manipular combustibles, aceites y productos químicos en zonas con frondosa
vegetación.
- Apilar materiales contra los troncos de árboles.
- Almacenar materiales en zonas de vegetación o estacionar maquinaria fuera de los
lugares previstos.
- Seccionar ramas y raíces importantes si no se cubrieran las heridas con material
adecuado.
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- Enterrar la base del tronco de árboles.
- Dejar raíces sin cubrir y sin protección, en las zanjas y desmontes.
- Estacionar vehículos catalizados en zonas con pastizales, para prevenir incendios.
- Realizar revestimientos impermeables en zona de raíces.
ª Uso y Resguardo de Cursos de Agua
Para ello deberá proceder de la siguiente forma:
- Realizar las averiguaciones en la oficina local de la Dirección General de Aguas,
respecto al estado legal de los recursos, vale decir, si los derechos de
aprovechamiento de las aguas que pretende usar el Contratista están legalizados o
no. Si así fuera, el Contratista deberá solicitar autorización al dueño de dichos
recursos, estableciendo con éste un contrato o convenio de uso.
- Si los recursos que considera el Contratista no estuviesen legalizados, deberá
elevar la solicitud de derechos de aprovechamiento a la Dirección General de Aguas,
quien definirá el caudal disponible para ser utilizado.
- No se permitirá bajo ninguna circunstancia que residuos tóxicos como derrames de
aceite, grasa, combustibles, asfalto o cualquier otro elemento contaminante sea
vertido en captaciones de ríos, canales, esteros o embalses, como tampoco en las
proximidades de ellos. Asimismo, no se permitirá el lavado o enjuague de equipos
que puedan producir escurrimiento o derrames de contaminantes cerca de los cursos
de agua (por ejemplo, hormigoneras o betoneras).
ª Recuperación de la Vegetación
Cuando se produzca un daño que afecte a una cubierta vegetal importante en
empréstitos, botaderos e instalaciones de faenas, no contemplado en las obras
contratadas, será de cuenta y cargo del Contratista la recuperación de la cubierta
vegetal, creando las condiciones óptimas que posibiliten en el corto plazo la
implantación de especies herbáceas y en el largo plazo la colonización de la
vegetación nativa inicial.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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La vegetación que sea alterada según lo señalado en el Numeral anterior, será
reemplazada con especies nativas, propias de la zona. En este caso, la tasa de
replantación será 2/1, es decir, por cada árbol o arbusto que se retire se plantarán
dos. El lugar donde se destine cada especie y su tipo deberá ser aprobado por el
Inspector Fiscal.
Cuando el Proyecto lo contemple, la vegetación que se utilice para el recubrimiento
vegetal en taludes de cortes y terraplenes deberá ser de rápido crecimiento y
regeneración, para así minimizar los efectos indirectos de los procesos de erosión
incipientes.
ª Restos Históricos o Arqueológicos
Se debe evitar que las obras asociadas al proyecto intervengan o destruyan algún
sitio arqueológico.
Si durante el transcurso de las operaciones de construcción se descubrieran sitios
arqueológicos no identificados en el Proyecto, el Contratista deberá suspender de
inmediato y temporalmente los trabajos en dicha área, dando cuenta del hecho a las
autoridades competentes, de acuerdo con la Ley Nº 17.288 de 1970, y a la
Inspección Fiscal.
ª Transporte Durante las Faenas y Movimiento de Maquinarias
Durante la fase de construcción y especialmente con motivo de los movimientos de
tierra que haya que ejecutar para cumplir las condiciones de diseño del Proyecto, ya
sea durante las etapas de extracción, carga, transporte o de colocación de
materiales, se deberá evitar que estas faenas produzcan contaminación atmosférica
por acción de las partículas de polvo; debiendo el Contratista de la obra tomar todas
las precauciones necesarias para tal efecto (por ejemplo, regar el área afectada o
colocar revestimientos).
El Contratista deberá tomar todas las precauciones para evitar el vertido de material
durante el transporte, como por ejemplo, contar con lonas de recubrimiento, envases
herméticos u otros.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Los trabajos de transporte de materiales para la obra, sean o no producidos por el
Contratista, deberán programarse y adecuarse, de manera de evitar todo daño a
caminos públicos y servicios de utilidad pública.
El Contratista deberá evitar la compactación de suelos debido al tránsito innecesario
de maquinaria, sobre todo en aquellas áreas que no formen parte de la
infraestructura básica de la obra vial. Para tal efecto, los cuidados deberán apuntar a
reducir al mínimo estas superficies y en lo posible seleccionar para el caso de
acopios de materiales, aquellas áreas con menor valor edafológico.
Terminadas
las
faenas,
estas
áreas
deberán
recuperarse
mediante
descompactación, despeje de escombros y reforestación según corresponda
La señalización de faenas deberá regirse por lo dispuesto en la Sección 5.004 del
Volumen N° 5 Manual de Carreteras y por lo indicado en el Capítulo Nº5
“Señalización Transitoria y Medidas de Seguridad para Trabajos en la Vía” del
Manual de Señalización de Tránsito.
ª Construcción y Uso Temporal de Caminos
Sólo se podrá desviar el tránsito usuario del camino hacia rutas alternativas, cuando
haya sido estipulado previamente en el Proyecto, o bien, cuando el Inspector Fiscal
lo autorice. Los desvíos deberán ajustarse a los requisitos señalados en la Sección
5.004, Disposiciones de Seguridad, y a las siguientes consideraciones ambientales:
- Evitar trazado de caminos que crucen cursos de agua, bofedales, vegas y áreas de
vegetación arbórea desarrollada.
- Construir obras de arte temporales para el cruce inevitable de cursos de agua.
- Reducir la remoción de cubierta vegetal en caminos o huellas.
- Definir y diseñar zonas de estacionamiento, minimizando la superficie de éstas y la
remoción de cubierta vegetal.
- Demarcar el trazado de estacionamientos y caminos.
- Diseñar e implementar sistemas de drenaje superficial, adecuados a las
características climáticas de la zona.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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ª Manejo y Transporte de Materiales Peligrosos o Radiactivos
Se presentará, en el Plan de Manejo Integral, una descripción de los flujos de
camiones, los horarios de trabajo y, una estimación de la cantidad y tipo de material
peligroso o radiactivo que se transportaría. Respecto de los materiales peligrosos se
deberán incluir el manejo y transporte de explosivos, los cuales deberán regirse por
los requisitos señalados en el Tópico 5.004.2 Manipulación de Explosivos del Manual
de Carreteras.
En el caso del Proyecto fue necesario desarrollar un Plan de Manejo Integral
específico y un Plan de Manejo para apertura, uso y abandono de botaderos, ambos
relacionados con la mayoría de los resguardos antes mencionados, de acuerdo con
lo que postula el Manual de Carreteras. Estos Planes de Manejo los elaboró la
Empresa Constructora Tricam Ltda. y el objetivo tanto de la Inspección Fiscal como
de la Asesoría Técnica de la obra es dar cumplimiento a los requisitos de los dos
documentos. Para ello se realizarán una serie de visitas a terreno con su
correspondiente informe el que dejará de manifiesto las condiciones de las medidas
medio ambientales de la obra.
El detalle de las observaciones y recomendaciones informadas en la primera visita a
terreno es el siguiente:
‐
Se detecta falencia en la humectación de camino, principalmente en
sectores poblados aledaños al camino, es necesario establecer que la
humectación se realice más veces al día, debido a las condiciones
climatológicas imperantes.
‐
La ITO no cuenta con información de reuniones informativas a la
comunidad (participación ciudadana).
‐
Se observa falta de la utilización de tambores adecuados para depósitos de
basura. La norma establece que éstos deberán estar correctamente
rotulados y con tapa hermética (rojo, azul y verde).
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 71 ‐
‐
La Constructora debe entregar por su parte, el programa de fumigación y/o
desratización en sus instalaciones de faena, oficinas, bodegas, comedores,
etc.
‐
Se detecta la falta de señal ética de prohibición de ingreso a sectores de
botaderos que se encuentran en funcionamiento, así como también los del
sector de empréstitos.
‐
Dado que el Plan de Manejo Integral de la empresa constructora Tricam
Ltda., indica la compensación de 50 álamos presentes antes en el lugar de
empréstito. Su compensación indica que es de reposición 2:1 de esta
vegetación arbórea. Por ello, sería conveniente ir plantando dichos árboles
con anterioridad para asegurar su supervivencia, en los lugares de donde
ya no se realicen faenas.
Estas observaciones junto con otros antecedentes solicitados por la Inspección
Fiscal se evaluarán y controlaran con la finalidad que se cumplan los requisitos
ambientales del Proyecto.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 72 ‐
7.- ASPECTOS CENSALES DE PARTICIPACIÓN CIUDADANA
El objetivo de disponer de antecedentes por medio de encuestas y/ o entrevistas
realizadas en la ciudadanía en donde se lleve a cabo un proyecto, es contar con
información desde los habitantes directamente involucrados que permita identificar
problemas previos, impactos, opiniones y sugerencias del proyecto con la finalidad
de mejorar el mismo.
En el caso del Proyecto de Mejoramiento de la Ruta T-35 Los Lagos – Antilhue, no
registran antecedentes de Participación de la Ciudadanía, siendo este un factor que
influye directamente en los resultados negativos de algunas partidas de la Obra,
como por ejemplo la existencia de tramos en la ruta donde producto de los
deslizamientos del terreno (cortes) se produjeron retrasos y perdida de material
dando esto como resultado más de una modificación de obra. Dicho lo anterior se
puede deducir la importancia de los antecedentes censales de participación
ciudadana previo el comienzo de un Proyecto Vial.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 73 ‐
CAPITULO II “DISEÑO PARA ESTRUCTURAS DEL PROYECTO”
1.- DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO
De acuerdo a lo visto en el capítulo anterior respecto la factibilidad de la obra se
entiende la importancia del camino en cuestión y el tránsito solicitante del mismo
(tránsito propio y desviado), por lo cual la solución de pavimentación adoptada
corresponde a una pavimentación asfáltica para 20 años de vida útil.
Esta se compone de una capa asfáltica, compuesta por Concreto Asfáltico de superficie
sobre una Base Granular CBR > 80% más una Sub base Granular CBR > 40%.
1.1.- Pavimento Asfáltico
Dentro de los diferentes tipos de Asfaltos uno de los más usados en el área de la
construcción es el Cemento Asfáltico, este material posee una gran resistencia a la
mayor parte de los ácidos, sales y álcalis, además se considera altamente
impermeable, resistente y funciona como un aglomerante muy adhesivo, también
presenta una duración prolongada de cada una de la propiedades anteriores.
El Cemento Asfáltico se clasifica de acuerdo a su consistencia, en Nuestro país los
más utilizados corresponden a:
Tipo
Uso
CA 40 – 50
Relleno en uniones (juntas) y grietas de pavimentos
CA 60 – 70
Mezclas en caliente para la construcción de bases, blinder,
CA 85 – 100
CA 120 - 150
y carpetas de rodado
Tratamientos superficiales
Tabla Nº 16. Clasificación Cemento Asfáltico Chile. Fuente: www.vialidad.gov.cl
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 74 ‐
1.2.- Confiabilidad en el Diseño
Se ha puesto un nivel de confiabilidad de 60%, ya que como se indica en el capítulo
anterior, en consideraciones del tránsito el TMDA (año 2002) de vehículos pesados es
menor que 750 veh/día, lo cual implica un Coeficiente de Student igual a 0,253. Para la
desviación Normal en la estimación del tránsito y modelo de deterioro se ha adoptado
So = 0,40 haciendo en conjunto un factor de seguridad igual a 1,26.
El valor se So y nivel de confiabilidad están de acuerdo al instructivo para diseños
estructurales de pavimento correspondiente al Ord. Nº 7848 del 21.08.98.
1.3.- Propiedades de las Capas Estructurales
Capa
Estabilidad (N)
Coef. Estructural
9.000 - 14.000
0.43
Base Granular CBR > 80%
------
0.13
Sub base Granular > 40%
------
0.12
Concreto Asfáltico de Superficie
Tabla Nº 17. Propiedades Capas Estructurales según su Material. Fuente: M. C. V. 5
1.4.- CBR de Diseño
El suelo natural donde será emplazado el camino está compuesto, principalmente por
limos y en forma secundaria por gravas y arenas.
Para la obtención del CBR de diseño, además del suelo natural, se tuvo en
consideración la subrasante proyectada, con lo cual se incorporó en el diseño los
terraplenes respectivos con un CBR de 10% correspondiente al cuerpo de éstos.
Además, se incorporaron los cortes proyectados con sus respectivos reemplazos de
material de fundación de acuerdo a la calidad del material existente. Los cuales se
proyectaron con un espesor de 0.30 m, excepto en las zonas de vegas donde el
espesor mínimo de reemplazo es de 1.0 m.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 75 ‐
Luego de tener incorporado al suelo natural los terraplenes y los reemplazos de
material de fundación, el camino se dividió en cuatro partes iguales obteniendo un CBR
de diseño (percentil 80%) a la D.N. de 8.8%, 8.2%, 8.2% y 8.3% respectivamente,
donde se puede observar que el CBR de diseño por tramos es muy similar. Por lo cual,
para obtener un diseño por el lado de la seguridad se optó por un CBR de 8% (percentil
80%) para todo el camino.
1.5.- Índice de Serviciabilidad
Se ha considerado un índice de serviciabilidad al término de la vida de diseño igual a
Pf = 2 y un índice inicial igual a Pi = 4,2.
1.6.- Coeficiente de Drenaje
El valor del coeficiente de drenaje adoptado para la base es 1,0, considerando un
drenaje de regular a buena calidad y un porcentaje del tiempo expuesto a la saturación
entre 5 a 25%.
1.7.- Verificación Estructural
-
Cálculo del Número Estructural Necesario (NEN)
La expresión de diseño utilizado para el cálculo del número estructural es la siguiente:
EE = (NE + 2,54)9.36 * 10-(9,386+ZR*So) * MR2,32 * (AP/2,7) 1/ß
ß = 0,40 + (9,78/ (NE + 2,54))5,19
En que:
EE =
Ejes Equivalentes de 8,16 ton. para la vida de diseño
NE =
Número Estructural en (cm).
Zr =
Coeficiente de Student
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 76 ‐
So =
Desviación Normal del error combinado con la estimación del tráfico y
modelo de deterioro.
MR =
Módulo Resiliente Kg/cm2
AP =
Pérdida de Serviciabilidad
Con los datos anteriores se tiene lo siguiente:
Vida Útil
= 20 años
1.8.- Sobre Subrasante
TRAMO
EJES
MODULO
EQUIVALENTES
RESILIENTE
CBR
DISEÑO
ACUMULADOS
NEN
(MR)
(%)
KM
KM
0,400 - 41.12795
(20 AÑOS)
(Kg/cm2)
5.088.640
681,2
8
8,44
Tabla Nº 18. Datos Sobre Subrasante Km. 0.40000 – 41.12795. Fuente: Estudio
Proyecto Ruta T – 35
Se optó por el tránsito mayor obtenido, tanto por tramos como por la estratigrafía
obtenida por el Consultor y por la estratigrafía establecida por el MC-V3. Con lo cual se
obtiene un diseño por el lado de la seguridad.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 77 ‐
-
Estructuración
CAPAS
KM. 0,400 - KM. 41.12795
CONCRETO ASFALTICO DE SUPERFICIE
8 X 0.43
BASE GRANULAR; CBR ≥ 80%
20 X 0.13 X 1.0
SUBBASE GRANULAR; CBR ≥ 40%
20 X 0.12 X 1.0
NE SOBRE SUBRASANTE
8.44 = 8.44
Tabla Nº 19. Estructuración Capa Pavimento Km 0.400 – 41.12795. Fuente: Estudio
Proyecto Ruta T – 35
TRAMO LOS LAGOS - RUTA 5 (ZONA URBANA DE LOS LAGOS)
KM 0,40000 - KM (-)2,05328
Tránsito Solicitante
EJES EQUIVALENTES TOTALES
VIDA UTIL: 20 AÑOS
TIPO DE
VEHICULO
ij
TMDA
2002
tj
Tj
EEj
EEA
C.S.
0,065
144
72
1.020
900,90
918.918
T.S.T.
0,055
106
53
675
3.713,60
2.506.680
B.T.B.
0,075
139
70
1.106
1.735,60
1.919.574
TOTAL
5.345.172
Tabla Nº 20. Tránsito Solicitante Km. 0.400 – (-) 2,053. Fuente: Estratigrafía obtenida
de mediciones realizadas por el la empresa consultora del proyecto.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 78 ‐
TIPO DE
VEHICULO
ij
TMDA
tj
2002
Tj
EEj
EEA
C.S.
0,065
144
72
1.020
1.423,70
1.452.174
T.S.T.
0,055
106
53
675
4.055,70
2.737.598
B.T.B.
0,075
139
70
1.106
1.374,50
1.520.197
TOTAL 5.709.969
Tabla Nº 21. Tránsito Solicitante Km. 0.400 – (-) 2,053. Fuente: Estratigrafía para
tránsito medio del Manual de Carreteras Vol. 3
1.9.- CBR de Diseño / Cuadro Resumen Valores Empresa
Consultora
El suelo natural donde será emplazado el camino está compuesto, principalmente,
por limos y gravas y en forma secundaria por arenas. Para la obtención del CBR de
diseño, además del suelo natural, se tuvo en consideración la subrasante
proyectada, incorporando en el diseño los terraplenes respectivos con un CBR de
10% correspondiente al cuerpo de éstos.
Además, se incorporaron los cortes proyectados con sus respectivos reemplazos de
material de fundación de acuerdo a la calidad del material existente. Los cuales se
proyectaron con un espesor de 0.30 m, excepto en las zonas de vegas donde el
espesor mínimo de reemplazo es de 1.0 m.
Lo anterior se resume en el siguiente cuadro:
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
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Calicata Km
CBR
Horizonte Clasificación Clasificación Obs.
U.S.C.S
Nº
Nº
Al
A
AASHTO
la
95% DN
Eje Los Lagos - Valdivia
1
0,203
10
10
CyT
Eje Los Lagos - Ruta 5
1
(-)0,020
10
10
CyT
2
(-)0,240
10
10
C y RF
3
(-)0,540
10
10
C, T y RF
4
(-)0,720
10
10
T
5
(-)0,987
20
6
6
(-)1,240
10
10
CyT
7
(-)1,500
10
10
CyT
8
(-)1,740
10
10
CyT
9
(-)1,980
10
10
CyT
2
ML
A-4(0)
CyT
Tabla Nº 22. CBR de Diseño. Fuente. Empresa Consultora Proyecto
Simbología
C:
Corte
T:
Terraplén
RF:
Reemplazo de Fundación
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 80 ‐
Del cuadro anterior se obtiene que de los 10 valores de CBR a la D.N., 9 corresponden
a CBR: 10% y solamente 1 a CBR: 6%. Por lo cual, se optó como CBR de diseño
(percentil 80%): 10%.
Manteniendo los mismos parámetros utilizados para el tramo Los Lagos - Valdivia,
queda lo siguiente:
Tramo
Ejes
Módulo
Equivalentes
Resiliente
CBR Diseño
NEN
Acumulados
Km
Km
(20 años)
(Kg/cm2)
%
0,40000
(-)2,05328
5.709.969
785,7
10
8,17
Tabla Nº 23. Datos Sobre Subrasante. Fuente: Estudio Proyecto Ruta T – 35
Se consideró el mayor tránsito entre la estratigrafía obtenida de las mediciones
realizadas por el Consultor y la estratigrafía para tránsito medio del MC-V3.
-
Estructuración
CAPAS
KM 0,400 - KM (-) 2,05328
CONCRETO ASFÁLTICO DE SUPERFICIE
8 x 0.43
BASE GRANULAR;
CBR ≥ 80%
SUBBASE GRANULAR; CBR ≥ 40%
NE SOBRE SUBRASANTE
20 x 0.13 x 1.0
18 x 0.12 x 1.0
8.20 > 8.17
Tabla Nº 24. Estructuración Capa Pavimento Km 0.400 – (-) 2.053. Fuente: Estudio
Proyecto Ruta T – 35
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 81 ‐
Teniendo en consideración la mínima diferencia de espesores de capas (2 cm en la sub
base) y la longitud reducida del tramo en cuestión (2.453 m), se optó por mantener el
diseño del sector Los Lagos - Valdivia. Es decir:
CAPAS
KM 0,400 - KM (-)2,05328
CONCRETO ASFÁLTICO DE SUPERFICIE
8 cm
BASE GRANULAR;
CBR ≥ 80%
SUBBASE GRANULAR; CBR ≥ 40%
20 cm
20 cm
Tabla Nº 25. Estructuración Capa Pavimento Km 0.400 – (-) 2.053. Fuente: Estudio
Proyecto Ruta T – 35
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 82 ‐
2.- DISEÑO HIDROLOGICO E HIDRAULICO PARA SANEAMIENTO Y
DRENAJE
Si comparamos el porcentaje del costo total de un Proyecto de Obras Viales con los
costos del Sistema de Drenajes y el Saneamiento en general, podremos notar que
estos últimos valores no tienen mayor relevancia; sin embargo la importancia del
correcto diseño y adecuada mantención de estos elementos del Proyecto no esta ligada
a los costos, si no más bien a su funcionamiento y preservación. Lo anterior podemos
confirmarlo en la mayoría de los estudios sobre fallas de pavimentos. Es por esto que
los estudios de ingeniería y sus complementos que deben sustentar el diseño de los
sistemas de saneamiento, requieren de una profundidad y detalle tal que permitan
establecer, con alto grado de confiabilidad, los parámetros básicos de diseño.
En el presente sub capítulo de obras hidráulicas, se incluye el diseño de obras como:
obras de arte transversales, cunetas revestidas, fosos revestidos y
sin revestir,
contrafosos revestidos y sin revestir, soleras con zarpa, subdrenes y bajadas de agua
cuando corresponda.
2.1.- DISEÑO HIDROLÓGICO. CAUDALES DE DISEÑO
2.1.1.- Obras de Arte de Drenaje
A partir del ajuste realizado a la serie de precipitaciones máximas diarias,
(obteniéndose una precipitación de diseño para cada período de retorno considerado),
se calculan los caudales afluentes en las cuencas con los parámetros definidos en el
presente estudio, utilizando los mínimos períodos de retorno, del rango recomendado
en la tabla 3.702.3 B Volumen 3 del Manual de Carreteras, es decir 25 años para
alcantarillas de diámetro menor a 1,5 m. y 50 años para alcantarillas de diámetro
mayor.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 83 ‐
La información básica utilizada en el estudio está constituida por lo que se describe a
continuación:
Cartografía.
Cartas
del
Instituto
Geográfico
Militar, escala 1:50.000,
correspondientes a la zona del proyecto: Los Lagos (3945 – 7245) y Valdivia (3945 7300).
Monografías. Monografías de obras de arte especialmente realizadas para el presente
estudio, donde se indica entre otra información la ubicación, dimensiones, tipo y estado
actual de funcionamiento de las obras existentes.
Para obtener los gastos de diseño correspondientes a cuencas aportantes, de área
menor a 10 Km2, se utiliza la Fórmula Racional.
La expresión para calcular el gasto de diseño (Q), mediante la Fórmula Racional es la
siguiente:
Q= C*I*A
3,6
Donde:
Q:
Caudal en m3/s.
c:
Coeficiente de escorrentía de la cuenca.
A:
Área aportante en km2.
I:
Intensidad de la lluvia de diseño en mm/hr.
La estimación del Coeficiente de Escurrimiento C, se hizo de acuerdo a la tabla
3.702.404 (1) B del Volumen 3 del Manual de Carreteras. Según lo observado en
terreno, con relación a la diversidad de las características geomorfológicas que
presentan las cuencas, se han definido los siguientes valores para C, cuya estimación
se detalla a continuación:
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 84 ‐
Zonas de praderas
Km. 1,500 - Km. 5,300
Km. 7,300 - Km. 10,500
Km. 13,700 - Km. 24,600
Km. 26,200 - Km. 30,100
Km. 39,900 - Km. 40,680
----------------------------------------------------FACTORES
VALORES DE K
----------------------------------------------------1.
Relieve del terreno
10
2.
Permeabilidad del suelo
10
3.
Vegetación
5
4.
Capacidad de almacenaje de agua
15
----------------------------------------------------Suma de K
Valor base adoptado para C
40
0,43
----------------------------------------------------Tabla Nº 26. Valores de “K” Zona Praderas. Fuente: Estudio Proyecto Ruta T – 35
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 85 ‐
Zonas de Cuestas
Km. 0,000 - Km. 1,500
Km. 5,300 - Km. 7,300 (Cuesta Purey)
Km. 10,500 - Km. 13,700 (Cuesta Antilhue)
Km. 24,600 - Km. 26,200 (Cuesta Pishuinco)
Km. 30,100 - Km. 39,900 (Cuestas Huellelhue a Soto)
----------------------------------------------------FACTORES
VALORES DE K
----------------------------------------------------1.
Relieve del terreno
20
2.
Permeabilidad del suelo
15
3.
Vegetación
5
4.
Capacidad de almacenaje de agua
15
----------------------------------------------------Suma de K
Valor base adoptado para C
55
0,53
----------------------------------------------------Tabla Nº 27. Valores de “K” Zona Cuestas. Fuente: Estudio Proyecto Ruta T – 35
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 86 ‐
Zonas pantanosas
Km. 40,680 - Km. 40,880
----------------------------------------------------FACTORES
VALORES DE K
----------------------------------------------------1.
Relieve del terreno
10
2.
Permeabilidad del suelo
15
3.
Vegetación
10
4.
Capacidad de almacenaje de agua
15
----------------------------------------------------Suma de K
Valor base adoptado para C
50
0,50
----------------------------------------------------Tabla Nº 28. Valores de “K” Zonas Pantanosas. Fuente: Estudio Proyecto Ruta T – 35
Intensidad de la Lluvia de Diseño, I mm /hr: Las intensidades de lluvia correspondientes
al período de retorno respectivo y los tiempos de concentración se extraen de la Tabla
Nº14.
Período de Retorno, T en Años: De acuerdo a la tabla 3.702.3 B, Vol. 3 del Manual de
Carreteras, el período de retorno a considerar en el presente estudio debe ser 25 años
para alcantarillas de diámetro menor a 1,5 m. y 50 años para alcantarillas de diámetro
mayor.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 87 ‐
Tiempo de Concentración, tc en Horas: Los tiempos de concentración se calculan de
acuerdo a las siguientes formulas:
tc
= 0,95 * (L3/H)0,385
tc
= (4 * √A) + (1,5 * L)
(U.S.S.C.S.)
(Giandotti)
0,8 * √h
Con
L
≤
tc
≤
5,4
Donde
L
3,6
:
tc
:
Tiempo de concentración en horas.
L
:
Longitud del cauce principal en Km.
H
:
Desnivel desde la salida de la cuenca al punto hidráulicamente
mas alejado en m.
A
:
Area de la cuenca en Km2.
h
:
Desnivel desde la salida al nivel medio de la cuenca en m.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 88 ‐
Además se calculan los tiempos de concentración mediante el uso de las velocidades
recomendadas por la Technical Publication Navdocks, las cuales se presentan a
continuación:
----------------------------------------------------V (m/s)
Pendiente (%)
----------------------------------------------------1- 2
0,60
2- 4
0,90
4- 6
1,20
6 - 10
1,50
----------------------------------------------------Tabla Nº 29. Valores de “V” Velocidad Media T.P. Navdocks. Fuente: Estudio Proyecto
Ruta T – 35
Basándose en los valores obtenidos de las fórmulas propuestas por Giandotti, el
U.S.S.C.S y de las velocidades medias recomendadas por la T.P. Navdocks se adopta
un tiempo de concentración de diseño, con un mínimo de 10 minutos.
Area de Cuencas: El área de las cuencas se midió en las cartas I.G.M. escala 1:50.000
correspondientes. Las láminas que muestran la ubicación y tamaño relativo de las
cuencas sólo representaran las cuencas de tamaño mayor a 20 hás., ya que no es
posible cuantificar en forma precisa las cuencas pequeñas y su estimación ha sido
realizada en terreno por el profesional especialista.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 89 ‐
2.1.2.- Obras de Arte de Riego
El análisis a desarrollar tiene por objetivo la generación de los caudales de diseño de
las obras de arte transversales de riego.
Se usará la fórmula de Manning para estimar el caudal portante por los canales aguas
arriba de las obras.
Q = A * R2/3 * i1/2
n
Donde:
Q : Caudal de diseño, m3/s
A : Área mojada, en m2
R : Radio hidráulico, en m
i : Pendiente media del cauce, en tanto por uno
n : Coeficiente de rugosidad de Manning
Se evalúa el caudal de diseño de las obras de arte de riego suponiendo que esta es
igual a la capacidad de porteo del cauce de entrada a cada obra de arte.
2.1.3.- Caudales Obtenidos
Según la metodología entregada anteriormente, se obtuvo los resultados que muestran
las planillas de datos que serán agregadas en los anexos.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 90 ‐
2.2.- DISEÑO HIDRAULICO
2.2.1.- Obras De Arte Transversales
ª Situación Existente
El camino en estudio presenta 92 obras de arte transversales, de las cuales 86 son de
drenaje y 3 de riego. Con respecto a su tipo, existen: 3 cajones de hormigón armado, 2
losas, 1 tubo corrugado doble, 52 tubos de cemento comprimido, 16 tubos corrugados,
2 bóvedas, 1 obra de mampostería de piedra y 11 puentes de madera.
Durante la confección de las monografías se detectó obras de artes hidráulicamente
insuficientes, y una cantidad despreciable con daños estructurales importantes,
además, se han identificado 6 obras con diámetro inferior al mínimo (D min. = 0,8 m), D
mínimo recomendado para mantener una adecuada conservación de ellas.
ª Verificación Hidráulica y Proyecto de Obras de Arte
El proyecto considera obras de arte nuevas como reemplazo de aquellas existentes
que resultan insuficientes tras la verificación hidráulica, de diámetro inferior a 0,80 m,
tubos corrugados y que presentan problemas estructurales.
Para revisar la capacidad de las alcantarillas, se efectúa la verificación hidráulica,
calculando la profundidad del agua en la entrada, tanto para la condición con control de
entrada como con control de salida, y se adopta como altura en la entrada el mayor
valor de los dos. Finalmente, para considerar la alcantarilla hidráulicamente suficiente,
se deberá verificar que ésta altura en la entrada sea menor que una altura admisible
igual a la altura de la alcantarilla proyectada.
El procedimiento anterior se ha desarrollado mediante un programa en lenguaje basic,
el que arroja los resultados que se muestran en los cuadros Nº 1 y Nº 2 presentes en
los datos Anexos a este trabajo de titulación.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 91 ‐
El programa recibe la siguiente información:
-
Ubicación y número de la alcantarilla a diseñar.
-
Tipo y dimensiones de la alcantarilla.
-
Caudal de diseño de la alcantarilla, para lo cual se consideran los valores
contenidos en el cuadro Nº 3.
-
Longitud total de la alcantarilla proyectada si se reemplaza, se alarga o se
proyecta una nueva.
-
Altura de agua admisible en la entrada, la cual se adoptó igual a la altura de la
alcantarilla proyectada.
-
Coeficiente de pérdida de carga en la entrada de la alcantarilla, extraído de la
tabla 3.703.302A del Vol. 3-MC.
-
Pendiente de fondo de la alcantarilla.
Los cuadros Nº 1 y Nº 2 muestran la verificación hidráulica de las alcantarillas
existentes y proyectadas respectivamente.
Además, se presenta la verificación hidráulica del sifón la que se realiza mediante el
uso de las fórmulas de conservación de Bernoulli, antes y después de cada cámara de
sifón.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 92 ‐
La verificación hidráulica de los sifones se realiza mediante una comparación entre el
caudal de diseño del canal de llegada y el caudal máximo que es capaz de transportar
el sifón.
El caudal máximo que escurre a través de un sifón queda definido por la velocidad
media de escurrimiento a sección llena del ducto.
La velocidad media es:
v2 =
h
1,5 + n2 * L
2*g
R4/3
En que:
V
=
Velocidad media, en m/s.
h
=
Desnivel entre el canal de entrada y salida, en m.
g
=
Aceleración de gravedad, m/s2.
n
=
Coeficiente de rugosidad de Manning, para conducto lleno. En
hormigón se estima en 0,012.
L
=
Longitud del ducto entre cámaras, en m.
R
=
Radio Hidráulico, en m. En el caso de tubo es igual al 25% del
diámetro.
El cuadro Nº 4 muestra la verificación de los sifones proyectados.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Junio 2009
‐ 93 ‐
ª Resultados Obtenidos
Luego de una exhaustiva inspección en terreno de cada una de las 49 obras de arte
transversales del camino, no se detectó mal estado estructural ni problemas de suficiencia hidráulica en un porcentaje importante de ellas. Sin embargo, y como ya se
ha explicado, dado el nivel de mejoramiento proyectado, el la Empresa Consultora
recomienda el reemplazo de todas aquellas obras de arte de diámetro inferior a 0,80
m, los tubos corrugados y las que resultan hidráulicamente insuficientes tras la
verificación hidráulica. A pesar de las apreciaciones de terreno, los cuadros de
verificación hidráulica indican que en 26 obras de arte la altura de escurrimiento en la
entrada supera la altura admisible definida en la clave de cada una de ellas.
En definitiva, además de proyectar las obras de conservación necesarias se deberá
reemplazar la totalidad de las obras de arte, para mantener la uniformidad de la vida
útil para el cual fue proyectado el camino, lo que corresponde al 100%.
Finalmente, en el cuadro Nº 5, se presenta la situación de las 147 obras de arte
existentes y proyectadas en el camino, indicando las características geométricas finales
de cada una, definiendo los reemplazos y las que se mantienen o se eliminan.
2.2.2.- Fosos y Contrafosos (Revestidos y Sin Revestir)
En el presente párrafo, se incluye el diseño de las obras de saneamiento conformadas
por fosos y contrafosos (revestidos y sin revestir). En la mayor parte del camino se
contemplan fosos y contrafosos sin revestir, con las dimensiones características como
el ancho basal y la altura que se muestra en las láminas tipo adjuntas. Los fosos
revestidos se proyectaron en sectores con restricciones de pendiente y/o faja.
El gasto aportante de los fosos fue calculado utilizando la fórmula racional como sigue:
Q=C*I*A
3.600
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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‐ 94 ‐
Donde:
Q :
Es el gasto aportante en lt/s.
C :
Es el coeficiente de escorrentía de acuerdo con la tabla 3.702.404(1)A y
3.702.404(1)B del Volumen 3 del Manual de Carreteras.
I :
Es la intensidad de lluvia para el tiempo de concentración del tramo de foso o
contrafoso. Para el presente estudio se utiliza la intensidad de diseño para un
tiempo de concentración de 10 minutos y 10 años de período de retorno I = 38,5
mm/hr.
A :
Es el área aportante en m2, calculada como L * B, donde L es la longitud del
tramo de foso o contrafoso y B es el ancho aportante. En este caso los valores
adoptados son los indicados en la tabla anterior.
Para la estimación del coeficiente de escorrentía del terreno natural, se consideraron
los siguientes valores de K:
Factores
K
K
Sector Cuesta Sector Pradera
1.- Relieve de terreno
20
10
2.- Permeabilidad del suelo
15
10
3.- Vegetación
5
5
4.- Capacidad de almacenaje de agua
15
15
Suma de K
55
40
0,53
0,43
Valor adoptado para C1
Tabla Nº 30. Valores de “K” dependientes de características del terreno.
Fuente: Estudio Proyecto Ruta T – 35
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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‐ 95 ‐
De esta forma, los coeficientes de escorrentía toman los siguientes valores:
Sector
Lado
Ancho Aportante
T. Natural
Calzada
(m)
(m)
Coef. De Escorrentía
T. Natural
(m)
C
Calzada
(m)
Cuesta
0,0000 - 1,5000
5,3000 – 7,3000
10,5000 – 13,7000
D/I
40
5
0,53
0,90
0,57
D/I
40
5
0,43
0,90
0,48
24,6000 – 26,2000
30,1000 – 39,9000
Pradera
1,5000 – 5,3000
7,3000 – 10,5000
13,7000 – 24,6000
26,2000 – 30,1000
39,9000 – 40,6800
40,6800 – 41,1000
Tabla Nº 31. Coef. De Escorrentía según valores de “K”. Fuente: Estudio Proyecto
Ruta T – 35
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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‐ 96 ‐
Por lo tanto:
Sector
Lado
C
I (mm/hr)
B (m)
Q (lt/s)
CUESTA
D/I
0,57
38,5
45
0,2743 * L
PRADERA
D/I
0,48
38,5
45
0,2310 * L
Tabla Nº 32. Caudal según sector (Lt/seg). Fuente: Estudio Proyecto Ruta T – 35
Donde:
Q=
Caudal de diseño en lt/s.
L=
Longitud del tramo de foso o contrafoso en metros.
Por otra parte, la capacidad de los fosos y contrafosos fue obtenida utilizando la fórmula
de Manning, suponiendo flujo uniforme. El coeficiente de rugosidad adoptado fue igual
a 0,015 para los fosos y contrafosos revestidos y 0,030 para los fosos y contrafosos sin
revestir. Los criterios utilizados para revestir fosos y contrafosos, se ajustan a lo
indicado en el Volumen 3 del Manual de Carreteras, sección 3.704.102 y tabla
3.703.301.A:
-
Si la pendiente longitudinal es inferior a 0,25%, para evitar el proceso de
sedimentación de finos.
-
Si la velocidad de escurrimiento es superior a 1,0 m/s., para evitar la erosión de
éstos.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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‐ 97 ‐
La sección adoptada para los fosos y contrafosos revestidos y sin revestir, según se
muestran en las láminas tipo adjuntas, poseen las siguientes características:
DIMENSIONES DE LOS FOSOS Y CONTRAFOSOS REVESTIDOS
Ancho basal (m)
b=
0,50
Taludes (H:V)
m=
1:3
Altura mínima (m)
h=
0,50
Coef.de rugosidad
n=
0,015
DIMENSIONES DE LOS FOSOS Y CONTRAFOSOS SIN REVESTIR
Ancho Basal (m)
b=
Taludes (H:V)
m = 1:3
Altura Mínima (m)
h=
Coef. De Rugosidad n =
0,50
0,50
0,030
En el cuadro Nº 6 se presenta la verificación hidráulica de los tramos de fosos y
contrafosos adoptados, revestidos y sin revestir, observándose que en ninguno de los
casos analizados se presentan problemas de insuficiencia hidráulica. Además, se
incluye la verificación de los tramos de fosos existentes que se rehabilitan.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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‐ 98 ‐
2.2.3.- Cunetas De Hormigón
El objetivo de la presente sección es dimensionar las cunetas de hormigón que
recaudarán las aguas superficiales que precipitan sobre la superficie de la calzada,
bermas y superficie adyacente aportante. Se pretende, además, detectar los puntos
donde se deberá proyectar descargas o bajadas de agua para alejar de la estructura
del camino, las aguas que escurren por las cunetas.
Se proyectaron cunetas de hormigón, las cuales se indican en las correspondientes
láminas tipo, con las siguientes dimensiones:
Cunetas
Tipo 1
Tipo 2
Cuneta en
Revestidas
T.C.N
T.C.N
ROCA
Talud 1 (H : V)
mi = 3:1
mi = 10:3
mi = 3:1
Talud 2 (H : V)
md = 2:3
md = 2:3
Altura mínima
h = 0,200 h = 0,150
h = 0,200
Ancho Basal(m)
b = 0,000 b = 0,000
b = 0,000
Ancho de boca (m)
B = 0,730 B = 0,600
B = 0,650
Coef. de Rugosidad
n = 0,015 n = 0,015
B = 0,015
md = 1:4
Tabla Nº 33. Cunetas Proyectadas. Fuente: Estudio Proyecto Ruta T – 35
El gasto aportante de cunetas revestidas fue calculado utilizando la fórmula racional,
como sigue:
Q=C*I*A
3.600
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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‐ 99 ‐
Para el coeficiente de escorrentía (C), se considera cada tipo de superficie presente en
el ancho máximo aportante a las cunetas, considerando la existencia de cortes:
Sector
Lado
Ancho Aportante
T.
Calzada
Coef. De Escorrentía
C
T. Natural Calzada
Natural
(m)
(m)
(m)
(m)
Cuesta
0,0000 - 1,5000
5,3000 – 7,3000
10,5000 – 13,7000
D/I
20
6
0,53
0,90
0,62
D/I
10
6
0,43
0,90
0,61
24,6000 – 26,2000
30,1000 – 39,9000
Pradera
1,5000 – 5,3000
7,3000 – 10,5000
13,7000 – 24,6000
26,2000 – 30,1000
39,9000 – 40,6800
Tabla Nº 34. Coeficiente de Escorrentía. Fuente: Estudio Proyecto Ruta T – 35
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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‐ 100 ‐
Para la intensidad de diseño (I), se utilizará el valor:
I=38,5 mm/hr.
El área aportante (A), fue calculada como L * B, siendo L la longitud de la cuneta y B el
ancho aportante. Este último valor fue estimado en 16,0 metros, según se explicó
recientemente en el cuadro anterior.
Por lo tanto:
Sector
Lado
C
I (mm/hr)
B (m)
Q (lt/s)
CUESTA
D/I
0,57
38,5
45
0,2743 * L
PRADERA
D/I
0,48
38,5
45
0,2310 * L
Tabla Nº 35. Caudal según sector (Lt/seg). Fuente: Estudio Proyecto Ruta T – 35
Donde:
Qdis
=
Caudal de diseño en lt/s.
L
=
Longitud del tramo de cuneta revestida en metros.
La capacidad de las cunetas se calculó usando la fórmula de Manning aplicada a la
sección de diseño.
En el cuadro Nº 7 se presenta la verificación hidráulica de los tramos de cunetas de
hormigón adoptados y la ubicación de las respectivas bajadas de agua consideradas,
observándose que en ninguno de los casos analizados se presentan problemas de
insuficiencia hidráulica.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 101 ‐
2.2.4.- Soleras con Zarpa
Las soleras con zarpa se proyectaron en la zona urbana de Los Lagos, Antilhue y en
sectores con características semi-urbanas.
El gasto aportante (Q) de las soleras con zarpa fue calculado utilizando la fórmula
racional, indicada a continuación:
Q=C*I*A
3.600
Donde
Q
:
Es el gasto aportante en lt/s
C
:
Es el coeficiente de escorrentía, el cual lo conforman dos tipos de
superficies según el siguiente detalle:
I
:
Es la intensidad de lluvia para el tiempo de concentración del
de solera con zarpa.
tramo
Para el presente estudio se utiliza la intensidad de
diseño para un tiempo de concentración de 10 minutos y 10 años de período
de retorno I = 38,5 mm/hr.
A
:
Es el área aportante en m2, calculada como L X B, donde L es la longitud
del tramo de solera en metros y B es el ancho aportante, el cual se
considera para este caso 6,0 m. para la calzada y 10,0 m. para el terreno
natural.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Junio 2009
‐ 102 ‐
Tramo
Km – km
C
Terreno
Calzada
Natural
0.000-14.12795
0,46
Ancho Aportante
Terreno
C. Adopt.
Calzada
Natural
0,90
5,0
4,5
0,67
Tabla Nº 35. Caudal Adoptado para Km. 0.00 – 14.128. Fuente: Estudio Proyecto Ruta
T – 35
De esta forma tenemos:
Q dis.= 0,61 * 38,5 * L * 16 = 0,1044 * L (lt/s)
3.600
Donde:
Q
=
Caudal de diseño en lt/s
L
=
Longitud del tramo de solera con zarpa en m.
Por otra parte, la capacidad de las soleras con zarpa fué obtenida utilizando la fórmula
de Manning, suponiendo flujo uniforme. El coeficiente de rugosidad adoptado fue
igual a 0,015.
La sección adoptada para las soleras con zarpa corresponde a una triangular con las
siguientes características:
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Junio 2009
‐ 103 ‐
DIMENSIONES SOLERAS CON ZARPA
Ancho basal (m)
b =
0,0
Talud Izq.
mi =
3,333
Talud Der.
md = 0,0
Altura (m)
h =
0,15
Coef. De Rugosidad
n =
0,015
En el cuadro Nº 8 se presenta la respectiva verificación hidráulica de los tramos de
soleras con zarpa adoptados y la ubicación de las respectivas bajadas de agua
proyectadas, observándose que en ninguno de los casos analizados se presentan
problemas de insuficiencia hidráulica.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 104 ‐
2.2.5.- Drenaje Subterráneo
En el proyecto se contempla la colocación de drenaje subterráneo longitudinal en los
cortes y en los lugares que se indican en el esquema general de saneamiento con el
objeto de interceptar los escurrimientos de agua profunda, impidiendo que ellas lleguen
a la infraestructura o facilitando su salida cuando han logrado acceder a los niveles
cercanos a la subrasante.
Consiste en la ejecución de un dren profundo del tipo "Francés" con paño filtrante, no
tejido y auto soportante. La estimación de los caudales a evacuar se hizo utilizando la
fórmula propuesta por la Instrucción de Carreteras de España.
=
C L E x 10-4 lts/seg.
Qs
=
Caudal de agua subterránea removido por cada dren en lt/seg.
L
=
Longitud del dren en metros.
E
=
Ancho del área sub drenada en metros.
C
=
Coeficiente del drenaje, el cual representa la cantidad de agua que
Qs
(1)
Donde:
debe drenarse por unidad de superficie (lt/seg./há) y está en
función de la permeabilidad del suelo.
Los sectores a drenar presentan en forma predominante suelos del tipo limos de baja
compacidad. Considerando la topografía de los sectores a drenar, se adoptó un ancho
a sub drenar de 15 metros.
La capacidad del dren tipo Francés, está dada por la expresión:
QD
=
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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K i A (m3/s)
(2)
Junio 2009
‐ 105 ‐
En que:
K
=
Conductividad hidráulica del material pétreo al interior del
paño.
i
=
Pendiente longitudinal (m/m)
A
=
Sección transversal del dren.
Para el material a usar K = 0,2 m/s.
Se debe cumplir:
Qs
≤
QD
(3)
Adoptando un dren de base 0,7 m tenemos A = 0,7 h. Reemplazando los valores y
despejando h se obtiene:
C x L x 15 x 10-4 ≤ 0,2 x i x 0,7 x h x 103
h
>
1,07 x 10-5 CL
i
En el cuadro Nº 9 se verifican los drenes de tal forma que la expresión (3) se cumpla.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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‐ 106 ‐
3.- DISEÑO HIDROLOGICO E HIDRAULICO PARA PUENTES
3.1.- DISEÑO HIDROLOGICO
El presente estudio tiene como objetivo determinar los caudales de crecida
asociados a 10, 20, 50, 100 y 200 años de período de retorno en los esteros
Laureño, Cuicuileufu y Guaquilpo a la altura de los puentes Santa Isabel, Cuicuileufu
y Pishuinco, obras de cruce que forman parte de la ruta T-35, camino rural en la X
Región que comunican la localidad de Los Lagos con la ciudad de Valdivia.
3.1.1.- Antecedentes Básicos para el Estudio
Los antecedentes básicos recopilados para el estudio son los siguientes:
• Estadística de precipitaciones máximas en 24 hrs. registrada en las estaciones
pluviométricas Valdivia, Isla Teja, Llancahue, Reumen, Lago Riñihue y Valdivia
Pichoy, contenida en el "Estudio de Precipitaciones Máximas en 24, 48 y 72 hrs.
en el País. B y F, 1989". (Dirección General de Aguas).
• Estudio de Precipitaciones Máximas en 1, 2 y 3 Días. Album de Planos con
trazado de Isoyetas de período de retorno 10 años. D.G.A., 1990.
• Planchetas I.G.M. en escala 1:50.000 y 1:250.000 denominadas Valdivia y Los
Lagos en el primer caso y Valdivia en el segundo caso, respectivamente.
3.1.2.- Metodología de Cálculo
Dada la inexistencia de antecedentes fluviométricos en las tres cuencas de interés,
se evaluó los caudales de crecida mediante relaciones indirectas que permiten inferir
dichos caudales a partir de los antecedentes pluviométricos y parámetros
geomorfológicos de las cuencas.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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‐ 107 ‐
Los métodos aplicados para estimar los caudales de crecida corresponden a los de
Verni-King, Fórmula Racional e Hidrograma Unitario Sintético.
a)
Parámetros Geomorfológicos de las Cuencas
Sobre la base de los antecedentes cartográficos contenidos en las cartas IGM en
escala 1:50.000, se evaluó los parámetros geomorfológicos más relevantes de las
cuencas de los cauces en estudio, los que se presentan en la Tabla Nº 36.
Tal como se observa en la carta IGM, las cuencas se ubican en el faldeo norte del
cordón de cerros que se desarrolla, de este a oeste, al sur del río Calle Calle, por lo
que sus redes de drenaje desaguan hacia este importante curso.
Valor
Parámetro
U
Est.
Laureño
Est.
Cuicuileufu
Est.
Guaquilpo
Area
Km2
22,8
88,6
46,9
Longitud Cauce Principal
Km
10,5
21,2
12,5
Longitud entre el C.G. de la
Km
5,5
10,8
5,7
Desnivel máximo de la cuenca
m
740
645
567
Desnivel entre el C.G. de la
m
68
35
237
Pendiente media del cauce
%
7,05
3,04
4,54
Pendiente media de la cuenca
%
25,7
20,9
21,8
cuenca y el punto de salida
cuenca y el punto de salida
Tabla Nº36. Parámetros Geomorfológicos de las Cuencas. Fuente: Empresa
Consultora
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‐ 108 ‐
b)
Precipitación
Para determinar la precipitación representativa sobre las cuencas pluviales, se
replanteó el área de estas últimas sobre los planos con las isoyetas de período de
retorno 10 años del estudio de la D.G.A. de 1990, la que presenta además las
estaciones pluviométricas consideradas como base para su generación.
De acuerdo con el replanteo de las cuencas en el plano de isoyetas, la precipitación
media sobre las cuencas es igual a 101,1 mm aproximadamente.
Para determinar la magnitud de la precipitación media máxima en 24 hrs sobre las
cuencas, para períodos de retorno iguales a 20, 50 y 100 años, se utilizó los
coeficientes de frecuencia (C.F.) contenidos en el Album de Planos con trazado de
Isoyetas de período de retorno 10 años. D.G.A., 1990. En la Tabla Nº 37 se muestran
los coeficientes de frecuencia y las precipitaciones máximas en 24 hrs. para los
períodos de retorno considerados, en cada una de las cuencas en estudio.
Cuenca
P.máx. 24 hrs. (mm)
T=10 años
T=20 años
T=50 años
T=100 años
T=200 años
(CF=1,000)
(CF=1,106)
(CF=1,236)
Laureño
101,1
111,8
125,0
135,0
145,0
Cuicuileufu
101,1
111,8
125,0
135,0
145,0
Guaquilpo
101,1
111,8
125,0
135,0
145,0
Estero
(CF=1,335)
Tabla Nº37. Coeficientes de Frecuencia y Precipitaciones Máximas en 24 hrs.
Fuente: Empresa Consultora
Nota: Sobre la base de un papel de probabilidades Gumbel, en el cual se graficó las
precipitaciones de período de retorno 10, 20, 50 y 100 años, se estimó la
precipitación máxima en 24 hrs asociada a 200 años de período de retorno.
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‐ 109 ‐
c)
Caudales de Crecida
En lo que sigue se evalúan los caudales de crecida en base a las tres relaciones
precipitación-escorrentía, estas son: la relación de Verni-King, la Fórmula Racional y
el Hidrograma Unitario Sintético.
c1)
Verni - King
La relación propuesta por Verni y King (III Coloquio Nacional de Ingeniería Hidráulica,
1977) permite estimar los caudales de crecida sobre la base de la precipitación
máxima en 24 hrs. y el área de la cuenca. La relación propuesta es la siguiente:
QT = 0,00618 * Ω p
0 ,88
T
1, 236
* ( Pmax
24 )
Donde:
QT
= Caudal de crecida de período de retorno T años (m3/s).
Ωp
= Area de la cuenca pluvial aportante (Km2).
PT máx. 24
=
Precipitación máxima en 24 hrs de período de retorno T años
(mm/día).
La Tabla Nº 38 muestra los caudales de crecida para período de retorno iguales a 10,
20, 50, 100 y 200 años en los tres cauces en estudio en los puntos de interés.
Período de
Retorno (años)
Caudal de Crecida (m3/s)
Est. Laureño
Est. Cuicuileufu
Est. Guaquilpo
10
29,1
96,1
54,9
20
32,9
108,8
62,2
50
37,8
124,9
71,4
100
41,6
137,3
78,5
200
45,4
150,0
85,7
Tabla Nº 38. Caudales de Crecidas Estimados en Base a la Relación de VerniKing. Fuente: Empresa Consultora
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‐ 110 ‐
c2)
Formula Racional
La fórmula racional permite estimar el caudal máximo de una crecida mediante la
expresión.
QT =
C∗ I T ∗ Ω p
3,6
Donde:
QT
= Caudal de crecida de período de retorno T años (m3/s).
C
= Coeficiente de escorrentía directa.
IT
=
Ωp
= Area de la cuenca pluvial aportante (Km2).
Intensidad de la lluvia de diseño de período de retorno años (mm/hr).
El coeficiente de escorrentía directa (C), definida como aquella parte de la lluvia que se
incorpora al flujo superficial, se estimó en base a las recomendaciones publicadas en el
texto Hidrología Aplicada, Ven Te Chow 1995, los cuales se presentan en la Tabla Nº
39.
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‐ 111 ‐
Característica de la superficie
Áreas desarrolladas
Periodo de Retorno
2
5
10
25
50
100
500
Asfáltico
0.73 0.77 0.81 0.86 0.90 0.95 1.0
Concreto/techo
0.75 0.80 0.83 0.88 0.92 0.97 1.0
Condición pobre (cubierta de pasto menor del 50% del área)
Plano, 0-2%
0.32 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.58
Promedio, 2-7%
0.37 0.40 0.43 0.46 0.49 0.53 0.61
Pendiente, superior a 7%
0.40 0.43 0.45 0.49 0.52 0.55 0.62
Condición promedio (cubierta de pasto del 50 al 75% del área)
Plano, 0-2%
0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53
Promedio, 2-7%
0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58
Pendiente, superior a 7%
0.37 0.4
0.42 0.46 0.49 0.53 0.60
Condición buena (cubierta de pasto mayor del 75% del área)
Plano, 0-2%
0.21 0.23 0.25 0.29 0.32 0.36 0.49
Promedio, 2-7%
0.29 0.32 0.35 0.39 0.42 0.46 0.56
Pendiente, superior a 7%
0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.51 0.58
Áreas de cultivos
Plano, 0-2%
0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.57
Promedio, 2-7%
0.35 0.38 0.41 0.44 0.48 0.51 0.60
Pendiente, superior a 7%
0.39 0.42 0.44 0.48 0.51 0.54 0.61
Pastizales
Plano, 0-2%
0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53
Promedio, 2-7%
0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58
Pendiente, superior a 7%
0.37 0.40 0.42 0.46 0.49 0.53 0.60
Bosques
Plano, 0-2%
0.22 0.25 0.28 0.31 0.35 0.39 0.48
Promedio, 2-7%
0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.56
Pendiente, superior a 7%
0.35 0.39 0.41 0.45 0.48 0.52 0.58
Tabla Nº39. Coeficientes de Escorrentía. Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 112 ‐
De acuerdo a estos antecedentes generales, complementados con la apreciación del
tipo de suelo obtenida en terreno, se pueden obtener coeficientes de escorrentía
para los diferentes periodos de retorno, estos son mostrados en la Tabla Nº 40. Cabe
destacar que se consideró un único coeficiente de escorrentía para las tres cuencas
en estudio, ya que son todas muy similares.
Periodo de Retorno
C
(años)
10
0.41
20
0.44
50
0.48
100
0.52
200
0.54
Tabla Nº 40. Coeficientes de Escorrentía. Fuente: Empresa Consultora
Para efecto de evaluar la intensidad de la lluvia de diseño se ha considerado el método
de los coeficientes generalizados y el tiempo de concentración de las cuencas.
La relación es:
I T tc = CDtc ∗
P T 24
tc
Donde:
ITtc
=
Intensidad de la lluvia de diseño de período de retorno T años (mm/hr).
CDtc
=
Coeficiente de duración.
PT24
=
Precipitación máxima en 24 hr. de período de retorno de T años (mm/día).
Tc
=
Tiempo de concentración de la cuenca (hr).
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 113 ‐
Para evaluar el tiempo de concentración de las cuencas se consideró tanto las
relaciones empíricas propuestas por el U.S. Soil Conservation Service y Giandotti como
aquellas basadas en la velocidad del escurrimiento en la cuenca recomendadas por el
U.S. Navy y el Texas Highway Departament. En la Tabla Nº 41 muestra los tiempos de
concentración calculados con los distintos métodos.
Tiempos de Concentración (hrs)
Autor
Expresión
Estero
Estero
Estero
Laureño
Cuicuileufu
Guaquilpo
1.- U.S. Soil
Conservation
tc=0,95*(L3/h.máx)0,385
1,13
2,68
1,53
Tc =
0,64
2,48
0,24
Service
2.- Giandotti
(4*√A+1,5*L)/0,8*√Hg
1,94<tc<2,92 3,93<tc<5,89 2,31<tc<3,47
L/5,4 < tc < L/3,6
3.- U.S. Navy
1,94
6,54
2,89
4.- Texas
2,43
4,91
2,89
Highway
Departament
Tabla Nº 41. Tiempos de Concentración. Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 114 ‐
De acuerdo a los antecedentes presentados en la Tabla Nº 41, los tiempos de
concentración
de
las
cuencas
estimados
con
los
diferentes
métodos
son
significativamente diferentes, siendo el de menor valor el calculado con la relación 1 por
cuanto los calculados con la relación 2 no cumple con la restricción. En vista que los
otros dos tiempos de concentración son más del doble del tiempo de concentración
calculado con la relación 1 y teniendo presente que tiempos de concentración bajos dan
origen a caudales altos, de modo conservador se adoptó como tiempo de
concentración para los esteros Laureño, Cuicuileufu y Guaquilpo son 1,13, 2,68 y 1,53
hr respectivamente. Con los tiempos de concentración calculados se evaluó los
coeficientes de duración, para lo cual se utilizó los coeficientes de duración de
Pullinque, resultando ser iguales a:
Estero Laureño
CDtc = 0,135
Estero Cuicuileufu
CDtc = 0,248
Estero Guaquilpo
CDtc = 0,167
Con todos los parámetros definidos de la fórmula racional se evaluó los caudales de
crecida en los tres cauces para períodos de retorno iguales a 10, 20, 50, 100 y 200
años, los que se presentan en la Tabla Nº 42.
Caudal de Crecida (m3/s)
Período de
Retorno
Est.
Est.
Est.
(años)
Laureño
Cuicuileufu
Guaquilpo
10
31,4
94,4
58,9
20
37,3
112,1
69,9
50
45,4
136,6
85,3
100
53,1
159,9
99,8
200
59,2
178,3
111,3
Tabla Nº 42. Caudales de Crecida Estimado en Base a la Formula Racional.
Fuente: Empresa Consultora
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Junio 2009
‐ 115 ‐
c3)
Hidrograma Unitario Sintético (HUS)
El hidrograma unitario sintético es otra de las metodologías que permite estimar
caudales de crecidas en función de la geomorfología de la cuenca y del hietograma
de la tormenta de diseño.
De acuerdo con Arteaga F. y Benitez A. (1985), los parámetros del hidrograma
unitario para la zona comprendida entre los ríos Itata y Chamiza pueden ser
calculados en forma sintética con las siguientes expresiones:
-
Zona Itata - Chamiza
tp
=
1,315 (L x lg/√s)0,241
qp
=
1713 tp-0,829
B
=
5,45 tp0,714
td
=
0,18 tp
Donde:
tp
=
Tiempo de retardo, desfase o tiempo transcurrido entre el centro
de gravedad del hietograma y el momento en que se produce el
caudal máximo en el H.U.S.
qp
=
Caudal máximo del hidrograma unitario para una lluvia de 1 cm.
(l/s/Km2).
B
=
Tiempo base del hidrograma unitario (hrs).
td
=
Tiempo de duración de la lluvia (hr).
L
=
Longitud del cauce principal (Km).
lg
=
Longitud entre el centro de gravedad de la cuenca y el punto de
salida (Km.).
S
=
Pendiente media de la cuenca (0/1) la que puede expresarse
como:
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Junio 2009
‐ 116 ‐
h ⎡ lo n −1
l ⎤
S = * ⎢ + ∑ li + n ⎥
Ω ⎣ 2 i =1
2⎦
Donde:
Ω
=
Área pluvial de la cuenca (m2).
h
=
Diferencia de cota entre curvas de nivel adyacentes (m).
li
=
Longitud de la curva de nivel i (m).
Estos parámetros permiten deducir el hidrograma unitario para una lluvia efectiva de
duración:
td = 0,18∗tp (hr)
En caso que se consideren lluvias efectivas mayores que td el valor del tiempo de
retardo debe modificarse de acuerdo con la siguiente expresión:
tp′ = tp + (td′ - td)/4
Donde td′ es la duración real en horas.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Junio 2009
‐ 117 ‐
La distribución temporal o forma del hidrograma unitario, se calcula con los valores
adimensionales que se indican en la Tabla Nº 43.
.
t/tp
q/qp
0,0
0,0
0,30
0,20
0,50
0,40
0,60
0,60
0,75
0,80
1,00
1,00
1,30
0,80
1,50
0,60
1,80
0,40
2,30
0,20
2,70
0,10
Tabla Nº 43. Hidrograma Unitario Adimensional. Fuente: Empresa Consultora
Para determinar los caudales de crecida este consultor dispone de un modelo
computacional hidrológico de crecidas denominado KADEK, el cual evalúa el
hidrograma unitario en base a la metodología descrita anteriormente Para
confeccionar la tormenta de diseño el software genera tormentas sintéticas basado
en las curvas de distribución acumuladas de tormentas típicas deducidas del análisis
de 296 tormentas registradas en las estaciones pluviográficas de Embalse Paloma,
Santiago, Rapel, San Fernando y Concepción (Varas, 1985).
Con la finalidad de maximizar el caudal “peak” (punto crítico) de la crecida se
probaron los 4 grupos de tormentas posibles, lo que equivale a considerar que el
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Junio 2009
‐ 118 ‐
mayor volumen de agua de una tormenta precipita durante las primeras 6 hr. (Grupo
1), entre las 6 y las 12 hr. (Grupo 2), entre las 12 y las 18 hr. (Grupo 3), y entre las 18
y 24 hr. (Grupo 4), asociado a una infiltración constante igual a 2 mm/hr.
De este análisis resultó que el grupo 3 es el que maximizó el caudal de crecida. En la
Tabla Nº 44 se presentan los caudales de crecida determinados.
Período de
Retorno
(años)
Caudal de Crecida (m3/s)
Est. Laureño
Est. Cuicuileufu
Est. Guaquilpo
10
22,9
86,4
46,8
20
26,7
101,0
54,6
50
31,4
119,1
64,1
100
34,9
132,8
71,4
200
38,4
146,3
78,6
Tabla Nº 44. Caudales de Crecida Estimado en Base al Hidrograma Unitario Sintético
. Fuente: Empresa Consultora
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‐ 119 ‐
3.1.3.- Caudal de Diseño
De acuerdo con los resultados obtenidos, los caudales derivados de la Fórmula
Racional resultan ser superiores a los obtenidos con los otros dos métodos
utilizados, pero como la aplicación de esta relación se recomienda a cuencas de área
menor a 20 Km2, se consideró que las estimaciones realizadas con esta relación no
son representativos de los caudales de crecida en los cauces en estudio.
Por otra parte, los caudales inferidos con la relación de Verni-King resultaron ser en
general levemente superiores a los calculados con el Hidrograma Unitario Sintético.
En vista que las áreas de las cuencas en estudio son más bien pequeñas (fluctúan
entre los 22,8 y 88,6 Km2) y que tanto la relación de Verni-King como el Hidrograma
Unitario Sintético se recomiendan para ser aplicadas en cuencas de área superior a
los 80 a 100 Km2, para los tres cauces en estudio se adoptó como caudales de
crecida de diseño, el promedio de los caudales inferidos con ambas relaciones, los
cuales se presentan en la Tabla Nº 45.
Período de
Retorno
(años)
Caudal de Crecida (m3/s)
Est.
Est.
Est.
Laureño
Cuicuileufu
Guaquilpo
10
26
91
51
20
30
105
58
50
35
122
68
100
38
135
75
200
42
148
82
Tabla Nº 45. Caudales de Crecida de Diseño Adoptados. Fuente: Empresa
Consultora
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Junio 2009
‐ 120 ‐
3.2.- DISEÑO HIDRAULICO
En esta etapa se aborda en forma definitiva el estudio hidráulico de los esteros
Laureño, Cuicuileufu y Guaquilpo en el entorno de los puentes Santa Isabel,
Cuicuileufu y Pishuinco, ubicados en la Ruta T-35 que comunica la localidad de Los
Lagos con la ciudad de Valdivia en la X Región.
El estudio hidráulico tiene por finalidad evaluar los principales parámetros que
definen el escurrimiento para los caudales de crecida de diseño considerados, y
estimar a través de éstos, los niveles de aguas máximas y la magnitud de la
socavación en los estribos, para diseñar hidráulicamente las estructuras.
En este sentido, cabe destacar que se evaluaron los principales parámetros para la
situación con proyecto, para períodos de retorno iguales a 10, 20, 50, 100 y 200
años, con el objeto de tener una estimación de los ejes hidráulicos.
Este estudio contiene los antecedentes, las metodologías de cálculo, los resultados y
los valores de diseño adoptados tanto para la crecida de diseño de los cauces como
para el análisis hidráulico de ellos.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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‐ 121 ‐
3.2.1.- Datos Básicos Utilizados
a)
Caudales de Diseño
Los caudales de diseño considerados para el estudio hidráulico corresponden a los
determinados en el estudio hidrológico para los puentes. Ver en la Tabla Nº 45 se
presentan los caudales de crecida de diseño adoptados.
b)
Topografía
Para efectos de contar con información topográfica se realizó un levantamiento
taquimétrico en cada cauce. La faja del levantamiento incluyó el puente existente, el
cauce principal y las áreas de inundación tanto aguas arriba como aguas abajo de
los puentes en una longitud superior a los 350 m.
La faja del levantamiento taquimétrico realizado en el estero Laureño tiene un ancho
promedio del orden de los 85 m y una longitud de 451 m, de los cuales 151 m se
ubican aguas arriba del puente y los restantes 300 m aguas abajo de este último
En el caso del estero Cuicuileufu, la faja del levantamiento taquimétrico tiene un
ancho promedio del orden de los 100 m y una longitud de 588 m, 238 m se ubican
aguas arriba del puente y los restantes 350 m aguas abajo de este último.
Por último, la faja del levantamiento taquimétrico realizado en el estero Guaquilpo
tiene un ancho promedio del orden de los 70 m y una longitud de 361 m, de los
cuales 294 m se ubican aguas arriba del puente y los restantes 67 m aguas abajo de
este último.
De dichos levantamientos, dibujado en escala 1:500, se extrajo los perfiles
transversales a los cauces, distanciados en promedio en alrededor de 50 m, y el
perfil longitudinal del fondo de ellos.
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‐ 122 ‐
3.2.2.- Análisis Hidráulico
a)
Metodología
Para el desarrollo del análisis hidráulico se utilizó un software computacional que
permite calcular, en base a la metodología del escurrimiento gradualmente variado y
a los factores de conducción hidráulica, ejes hidráulicos en cauces naturales. Dicho
programa requiere de información topográfica (perfiles transversales al escurrimiento
por el cauce y pendiente media del lecho) e hidráulica (caudal de diseño y coeficiente
de rugosidad). Como resultado el software entrega para cada perfil transversal los
principales parámetros que definen el escurrimiento tales como: cota, área, perímetro
mojado, radio hidráulico, velocidad, froude, etc. del escurrimiento.
b)
Coeficientes de Rugosidad y Pendientes.
El coeficiente de rugosidad de Manning se estimó en base a las recomendaciones
propuestas por Ven Te Chow en la publicación "Open Channel Hydraulics".
Dado que los cauces en estudio se presentan relativamente bien definidos, con
vegetación en sus ribera, la que podría llegar a ser bastante abundante durante los
años húmedos, y lechos que se caracterizan por presentar una granulometría más
bien fina con pozas y algo de vegetación, se consideró un coeficiente de rugosidad
único, válido para todos los cauces, igual a n=0,048, valor característico de cursos
naturales de llanura (pendiente suave), de sección natural relativamente definida con
vegetación en sus riberas y en su lecho, en presencia de una granulometría fina.
Sobre la base de los levantamientos taquimétricos realizados en los cauces, se
confeccionó el perfil longitudinal del fondo de ellos, lo que permitió estimar las
pendientes medias de los tramos. Es así como finalmente se obtuvo para los esteros
Laureño, Cuicuileufu y Guaquilpo pendientes medias iguales a 0,31, 0,12 y 0.10%
respectivamente.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Junio 2009
‐ 123 ‐
c)
Resultados Obtenidos
Los resultados del análisis hidráulico realizado en los esteros en estudio, se presenta
en las Tablas Nº 46 a la Nº 60, en donde se presentan los niveles y principales
parámetros del escurrimiento en cada perfil transversal. El análisis hidráulico
desarrollado en los cauces indica que el régimen de los escurrimientos es sub crítico
o de río, razón por la cual el cálculo de los ejes hidráulicos se realizó comenzando
desde aguas abajo imponiendo altura normal. Esta información fue extraída del
Estudio realizado por la Empresa Consultora.
Tabla Nº 46
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Laureño en Puente Santa Isabel
CAUDAL
26.000 (m^3/s)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
10
AÑOS
PERF
ZFON
ZEGV
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
FROU
FCH
#
(m)
(m)
11
30.340
32.830 .0480 .0000 39.049 72.097
.542 69.691
.666
.560
2.490
.284
540.540
10
30.390
32.963 .0480 .0000 25.606 26.969
.949 25.066
1.015
1.022
2.573
.321
515.337
9
30.580
33.038 .0480 .0000 19.091 17.416
1.096 14.847
1.362
1.286
2.458
.383
422.832
8
30.860
33.220 .0480 .0000 21.198 23.704
.894 21.500
1.227
.986
2.360
.394
409.937
7
30.850
33.403 .0480 .0000 22.453 26.860
.836 24.494
1.158
.917
2.553
.386
415.079
6
31.350
33.633 .0480 .0000 45.034 86.261
.522 84.000
.577
.536
2.283
.252
608.288
SAL.PUENTE 31.310
33.651 .0480 .0000 15.122 11.607
1.303
8.138
1.719
1.858
2.341
.403
375.815
ENT.PUENTE 31.320
33.658 .0480 .0000 14.557 10.383
1.402
7.943
1.786
1.833
2.338
.421
379.890
3
31.390
33.976 .0480 .0000 44.294 66.597
.665 63.379
.587
.699
2.586
.224
703.120
2
31.460
34.060 .0480 .0000 41.449 71.384
.581 69.970
.627
.592
2.600
.260
601.010
1
31.160
34.124 .0480 .0000 51.767 81.836
.633 79.337
.502
.652
2.964
.199
794.719
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 124 ‐
Tabla Nº 47
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Laureño en Puente Santa Isabel
CAUDAL
30.000 (m^3/s)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
20
AÑOS
PERF
ZFON
ZEGV
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
FROU
FCH
#
(m)
(m)
11
30.340
32.883 .0480 .0000 44.065 74.975
.588 72.461
.681
.608
2.543
.279
644.125
10
30.390
33.016 .0480 .0000 26.965 27.856
.968 25.946
1.113
1.039
2.626
.348
549.723
9
30.580
33.110 .0480 .0000 20.229 19.377
1.044 16.757
1.483
1.207
2.530
.431
433.691
8
30.860
33.346 .0480 .0000 24.361 30.609
.796 28.390
1.231
.858
2.486
.424
435.856
7
30.850
33.547 .0480 .0000 26.239 32.144
.816 29.703
1.143
.883
2.697
.388
477.449
6
31.350
33.759 .0480 .0000 55.634 86.513
.643 84.001
.539
.662
2.409
.212
863.505
SAL.PUENTE 31.310
33.750 .0480 .0000 15.925 12.012
1.326
8.190
1.884
1.944
2.440
.431
400.405
ENT.PUENTE 31.320
33.757 .0480 .0000 15.344 10.582
1.450
7.944
1.955
1.931
2.437
.449
409.537
3
31.390
34.119 .0480 .0000 53.709 71.397
.752 68.033
.559
.789
2.729
.201
925.513
2
31.460
34.180 .0480 .0000 49.923 72.481
.689 70.939
.601
.704
2.720
.229
811.161
1
31.160
34.229 .0480 .0000 60.108 82.287
.730 79.666
.499
.754
3.069
.183 1015.686
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 125 ‐
Tabla Nº 48
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Laureño en Puente Santa Isabel
CAUDAL
35.000 (m^3/s)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
50
AÑOS
PERF
ZFON
ZEGV
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
FROU
FCH
#
(m)
(m)
11
30.340
32.945 .0480 .0000 50.211 78.295
.641 75.655
.697
.664
2.605
.273
777.921
10
30.390
33.079 .0480 .0000 28.628 28.903
.991 26.985
1.223
1.061
2.689
.379
592.638
9
30.580
33.208 .0480 .0000 22.042 23.583
.935 20.928
1.588
1.053
2.628
.494
438.966
8
30.860
33.522 .0480 .0000 30.387 47.990
.633 45.750
1.152
.664
2.662
.451
466.806
7
30.850
33.743 .0480 .0000 33.627 46.667
.721 44.083
1.041
.763
2.893
.380
563.066
6
31.350
33.928 .0480 .0000 69.881 86.853
.805 84.001
.501
.832
2.578
.175 1259.411
SAL.PUENTE 31.310
33.893 .0480 .0000 17.108 12.603
1.357
8.267
2.046
2.069
2.583
.454
436.948
ENT.PUENTE 31.320
33.901 .0480 .0000 16.488 10.869
1.517
7.946
2.123
2.075
2.581
.471
453.472
3
31.390
34.309 .0480 .0000 67.228 77.781
.864 74.225
.521
.906
2.919
.175 1270.854
2
31.460
34.352 .0480 .0000 62.208 74.044
.840 72.320
.563
.860
2.892
.194 1153.915
1
31.160
34.386 .0480 .0000 72.648 82.961
.876 80.159
.482
.906
3.226
.162 1385.322
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 126 ‐
Tabla Nº 49
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Laureño en Puente Santa Isabel
CAUDAL
38.000 (m^3/s)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
100
AÑOS
PERF
ZFON
ZEGV
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
FROU
FCH
#
(m)
(m)
11
30.340
32.980 .0480 .0000 53.847 80.168
.672 77.457
.706
.695
2.640
.270
860.390
10
30.390
33.115 .0480 .0000 29.616 29.716
.997 27.795
1.283
1.066
2.725
.397
615.624
9
30.580
33.273 .0480 .0000 23.506 27.357
.859 24.699
1.617
.952
2.693
.529
442.590
8
30.860
33.598 .0480 .0000 33.964 50.186
.677 47.936
1.119
.709
2.738
.424
545.428
7
30.850
33.794 .0480 .0000 35.928 47.438
.757 44.800
1.058
.802
2.944
.377
621.913
6
31.350
33.977 .0480 .0000 73.975 86.950
.851 84.001
.514
.881
2.627
.175 1383.731
SAL.PUENTE 31.310
33.931 .0480 .0000 17.424 12.760
1.365
8.287
2.181
2.102
2.621
.480
446.768
ENT.PUENTE 31.320
33.940 .0480 .0000 16.800 10.948
1.534
7.947
2.262
2.114
2.620
.497
465.623
3
31.390
34.397 .0480 .0000 73.868 80.729
.915 77.084
.514
.958
3.007
.168 1450.429
2
31.460
34.435 .0480 .0000 68.258 74.803
.913 72.991
.557
.935
2.975
.184 1337.840
1
31.160
34.466 .0480 .0000 79.093 83.305
.949 80.411
.480
.984
3.306
.155 1591.747
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 127 ‐
Tabla Nº 50
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Laureño en Puente Santa Isabel
CAUDAL
42.000 (m^3/s)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
200
AÑOS
PERF
ZFON
ZEGV
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
FROU
FCH
#
(m)
(m)
11
30.340
33.024 .0480 .0000 58.635 82.542
.710 79.742
.716
.735
2.684
.267
972.526
10
30.390
33.171 .0480 .0000 31.258 32.990
.948 31.065
1.344
1.006
2.781
.428
628.222
9
30.580
33.369 .0480 .0000 26.151 33.762
.775 31.100
1.606
.841
2.789
.559
459.511
8
30.860
33.699 .0480 .0000 38.894 51.728
.752 49.408
1.080
.787
2.839
.389
669.999
7
30.850
33.864 .0480 .0000 39.075 48.472
.806 45.762
1.075
.854
3.014
.371
705.113
6
31.350
34.042 .0480 .0000 79.391 87.079
.912 84.001
.529
.945
2.692
.174 1555.131
SAL.PUENTE 31.310
33.982 .0480 .0000 17.846 12.970
1.376
8.314
2.353
2.146
2.672
.513
459.953
ENT.PUENTE 31.320
33.993 .0480 .0000 17.214 11.052
1.558
7.948
2.440
2.166
2.673
.529
481.881
3
31.390
34.517 .0480 .0000 83.366 84.766
.983 80.999
.504
1.029
3.127
.159 1717.623
2
31.460
34.548 .0480 .0000 76.583 75.836
1.010 73.904
.548
1.036
3.088
.172 1605.934
1
31.160
34.575 .0480 .0000 87.893 83.774
1.049 80.753
.478
1.088
3.415
.146 1890.647
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 128 ‐
Tabla Nº 51
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Cuicuileufu en Puente Cuicuileufu
CAUDAL
91.000 (m^3/s)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
10
AÑOS
PERF
ZFON
ZEGV
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
#
(m)
(m)
15
23.930
28.903 .0480 .0000 119.447 107.368
1.113 102.501
14
23.970
29.973 .0480 .0000 113.053 100.314
13
24.010
12
FROU
FCH
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
.762
1.165
4.973
.225 2671.790
1.127 95.001
.805
1.190
5.003
.236 2550.671
29.043 .0480 .0000 136.538 128.718
1.061 123.751
.666
1.103
5.033
.203 2958.624
24.030
29.073 .0480 .0000 145.432 131.937
1.102 126.882
.626
1.146
5.043
.187 3233.052
11
24.060
29.108 .0480 .0000 134.124 127.419
1.053 123.131
.678
1.089
5.048
.208 2891.450
10
24.090
29.143 .0480 .0000 105.468 90.792
1.162 86.631
.863
1.217
5.053
.250 2428.065
9
26.070
29.272 .0480 .0000 79.427 72.839
1.090 71.223
1.146
1.115
3.202
.346 1753.056
SAL.PUENTE 24.170
29.368 .0480 .0000 123.698 35.133
3.521 28.754
.736
4.302
5.198
.113 5964.248
ENT.PUENTE 24.170
29.370 .0480 .0000 123.748 35.136
3.522 28.754
.735
4.304
5.200
.113 5967.874
6
25.850
29.326 .0480 .0000 58.842 23.761
2.476 18.480
1.547
3.184
3.476
.277 2243.837
5
25.850
29.333 .0480 .0000 58.971 23.775
2.480 18.480
1.543
3.191
3.483
.276 2251.169
4
25.170
29.500 .0480 .0000 114.102 46.654
2.446 43.001
.798
2.653
4.330
.156 4315.087
3
25.440
29.524 .0480 .0000 156.710 76.906
2.038 72.501
.581
2.161
4.084
.126 5247.445
2
25.400
29.528 .0480 .0000 124.304 70.718
1.758 67.001
.732
1.855
4.128
.172 3771.784
1
25.050
29.519 .0480 .0000 74.067 31.987
2.316 29.517
1.229
2.509
4.469
.248 2700.726
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 129 ‐
Tabla Nº 52
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Cuicuileufu en Puente Cuicuileufu
CAUDAL
105.000 (m^3/s)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
20
AÑOS
PERF
ZFON
ZEGV
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
#
(m)
(m)
15
23.930
29.008 .0480 .0000 130.258 107.579
1.211 102.501
14
23.970
29.079 .0480 .0000 123.075 100.525
13
24.010
12
FROU
FCH
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
.806
1.271
5.078
.228 3082.815
1.224 95.001
.853
1.296
5.109
.239 2934.438
29.149 .0480 .0000 149.702 128.931
1.161 123.751
.701
1.210
5.139
.204 3445.334
24.030
29.178 .0480 .0000 158.840 132.148
1.202 126.882
.661
1.252
5.148
.189 3740.964
11
24.060
29.214 .0480 .0000 147.079 127.629
1.152 123.131
.714
1.194
5.154
.209 3368.030
10
24.090
29.247 .0480 .0000 114.463 91.000
1.258 86.631
.917
1.321
5.157
.255 2778.677
9
26.070
29.379 .0480 .0000 87.162 75.935
1.148 74.295
1.205
1.173
3.309
.355 1990.715
SAL.PUENTE 24.170
29.478 .0480 .0000 126.858 35.353
3.588 28.755
.828
4.412
5.308
.126 6194.515
ENT.PUENTE 24.170
29.480 .0480 .0000 126.908 35.356
3.589 28.755
.827
4.413
5.310
.126 6198.147
6
25.850
29.424 .0480 .0000 60.658 23.958
2.532 18.480
1.731
3.282
3.574
.305 2347.516
5
25.850
29.432 .0480 .0000 60.818 23.975
2.537 18.480
1.726
3.291
3.582
.304 2356.687
4
25.170
29.638 .0480 .0000 120.058 46.931
2.558 43.001
.875
2.792
4.468
.167 4678.474
3
25.440
29.667 .0480 .0000 167.093 77.192
2.165 72.501
.628
2.305
4.227
.132 5825.124
2
25.400
29.670 .0480 .0000 133.827 71.002
1.885 67.001
.785
1.997
4.270
.177 4254.174
1
25.050
29.655 .0480 .0000 78.187 33.493
2.334 30.905
1.343
2.530
4.605
.270 2866.456
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 130 ‐
Tabla Nº 53
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Cuicuileufu en Puente Cuicuileufu
CAUDAL
122.000 (m^3/s)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
50
AÑOS
PERF
ZFON
ZEGV
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
#
(m)
(m)
15
23.930
29.129 .0480 .0000 142.661 107.821
1.323 102.502
14
23.970
29.199 .0480 .0000 134.546 100.767
13
24.010
12
FROU
FCH
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
.855
1.392
5.199
.231 3582.047
1.335 95.002
.907
1.416
5.229
.243 3398.838
29.272 .0480 .0000 164.904 129.177
1.277 123.751
.740
1.333
5.262
.205 4042.865
24.030
29.302 .0480 .0000 174.486 132.395
1.318 126.882
.699
1.375
5.272
.190 4369.647
11
24.060
29.336 .0480 .0000 162.205 127.875
1.268 123.131
.752
1.317
5.276
.209 3959.837
10
24.090
29.367 .0480 .0000 124.853 91.239
1.368 86.631
.977
1.441
5.277
.260 3206.020
9
26.070
29.497 .0480 .0000 96.073 77.406
1.241 75.664
1.270
1.270
3.427
.360 2311.594
SAL.PUENTE 24.170
29.597 .0480 .0000 130.266 35.590
3.660 28.756
.937
4.530
5.427
.140 6445.548
ENT.PUENTE 24.170
29.598 .0480 .0000 130.315 35.593
3.661 28.756
.936
4.532
5.428
.140 6449.188
6
25.850
29.524 .0480 .0000 62.516 24.159
2.588 18.481
1.951
3.383
3.674
.339 2454.872
5
25.850
29.536 .0480 .0000 62.737 24.183
2.594 18.481
1.945
3.395
3.686
.337 2467.713
4
25.170
29.796 .0480 .0000 126.824 47.245
2.684 43.002
.962
2.949
4.626
.179 5103.361
3
25.440
29.830 .0480 .0000 178.954 77.520
2.309 72.502
.682
2.468
4.390
.139 6512.105
2
25.400
29.833 .0480 .0000 144.802 71.330
2.030 67.002
.843
2.161
4.433
.183 4836.563
1
25.050
29.812 .0480 .0000 83.147 34.794
2.390 32.000
1.467
2.598
4.762
.291 3096.283
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 131 ‐
Tabla Nº 54
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Cuicuileufu en Puente Cuicuileufu
CAUDAL
135.000 (m^3/s)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
100
PERF
ZFON
ZEGV
#
(m)
(m)
15
23.930
29.217 .0480 .0000 151.691 107.997
1.405 102.502
14
23.970
29.287 .0480 .0000 142.830 100.941
13
24.010
12
AÑOS
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
FROU
FCH
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
.890
1.480
5.287
.234 3963.540
1.415 95.002
.945
1.503
5.317
.246 3750.393
29.361 .0480 .0000 175.864 129.354
1.360 123.752
.768
1.421
5.351
.206 4496.427
24.030
29.389 .0480 .0000 185.620 132.570
1.400 126.882
.727
1.463
5.359
.192 4839.914
11
24.060
29.424 .0480 .0000 172.946 128.049
1.351 123.132
.781
1.405
5.364
.210 4402.408
10
24.090
29.451 .0480 .0000 132.122 91.407
1.445 86.632
1.022
1.525
5.361
.264 3518.803
9
26.070
29.579 .0480 .0000 102.258 77.692
1.316 75.851
1.320
1.348
3.509
.363 2558.602
SAL.PUENTE 24.170
29.677 .0480 .0000 132.593 35.752
3.709 28.756
1.018
4.611
5.507
.151 6618.578
ENT.PUENTE 24.170
29.681 .0480 .0000 132.691 35.758
3.711 28.756
1.017
4.614
5.511
.151 6625.847
6
25.850
29.594 .0480 .0000 63.807 24.299
2.626 18.481
2.116
3.453
3.744
.364 2530.156
5
25.850
29.608 .0480 .0000 64.057 24.326
2.633 18.481
2.107
3.466
3.758
.361 2544.836
4
25.170
29.909 .0480 .0000 131.713 47.473
2.775 43.002
1.025
3.063
4.739
.187 5418.051
3
25.440
29.948 .0480 .0000 187.478 77.755
2.411 72.502
.720
2.586
4.508
.143 7023.017
2
25.400
29.950 .0480 .0000 152.635 71.563
2.133 67.002
.884
2.278
4.550
.187 5268.945
1
25.050
29.922 .0480 .0000 86.656 35.013
2.475 32.001
1.558
2.708
4.872
.302 3303.240
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 132 ‐
Tabla Nº 55
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Cuicuileufu en Puente Cuicuileufu
CAUDAL
148.000 (m^3/s)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
200
PERF
ZFON
ZEGV
#
(m)
(m)
15
23.930
29.302 .0480 .0000 160.401 108.167
1.483 102.502
14
23.970
29.372 .0480 .0000 150.909 101.111
13
24.010
12
AÑOS
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
FROU
FCH
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
.923
1.565
5.372
.235 4345.513
1.493 95.002
.981
1.588
5.402
.248 4105.988
29.447 .0480 .0000 186.583 129.527
1.440 123.752
.793
1.508
5.437
.206 4957.982
24.030
29.477 .0480 .0000 196.695 132.745
1.482 126.882
.752
1.550
5.447
.193 5326.007
11
24.060
29.509 .0480 .0000 183.479 128.220
1.431 123.132
.807
1.490
5.449
.211 4853.999
10
24.090
29.536 .0480 .0000 139.459 91.577
1.523 86.632
1.061
1.610
5.446
.267 3845.761
9
26.070
29.661 .0480 .0000 108.509 77.981
1.391 76.041
1.364
1.427
3.591
.365 2817.598
SAL.PUENTE 24.170
29.758 .0480 .0000 134.899 35.912
3.756 28.757
1.097
4.691
5.588
.162 6791.210
ENT.PUENTE 24.170
29.761 .0480 .0000 134.996 35.919
3.758 28.757
1.096
4.694
5.591
.162 6798.498
6
25.850
29.658 .0480 .0000 64.983 24.426
2.660 18.482
2.278
3.516
3.808
.388 2599.275
5
25.850
29.673 .0480 .0000 65.261 24.456
2.668 18.482
2.268
3.531
3.823
.385 2615.707
4
25.170
30.020 .0480 .0000 136.451 47.693
2.861 43.002
1.085
3.173
4.850
.194 5729.054
3
25.440
30.063 .0480 .0000 195.827 77.985
2.511 72.502
.756
2.701
4.623
.147 7537.151
2
25.400
30.065 .0480 .0000 160.301 71.792
2.233 67.002
.923
2.392
4.665
.191 5705.166
1
25.050
30.030 .0480 .0000 90.110 35.229
2.558 32.001
1.642
2.816
4.980
.312 3511.144
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 133 ‐
Tabla Nº 56
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Guaquilpo en Puente Pishuinco
CAUDAL
51.000 (m^3/s)
PERF
ZFON
ZEGV
#
(m)
(m)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
10
AÑOS
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
FROU
FCH
7
20.920
25.108 .0480 .0000 48.720 23.589
2.065 15.782
1.047
3.087
4.188
.190 1646.155
6
20.820
25.181 .0480 .0000 115.720 70.940
1.631 67.823
.441
1.706
4.361
.108 3340.775
SAL.PUENTE 21.000
25.171 .0480 .0000 73.524 27.028
2.720 24.213
.694
3.037
4.171
.127 2984.933
ENT.PUENTE 20.700
25.173 .0480 .0000 73.456 26.536
2.768 23.907
.694
3.073
4.473
.126 3017.010
3
21.130
25.203 .0480 .0000 99.853 66.093
1.511 64.270
.511
1.554
4.073
.131 2738.979
2
21.090
25.214 .0480 .0000 86.724 40.227
2.156 38.264
.588
2.266
4.124
.125 3015.201
1
21.180
25.230 .0480 .0000 83.524 49.474
1.688 47.152
.611
1.771
4.050
.146 2467.155
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 134 ‐
Tabla Nº 57
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Guaquilpo en Puente Pishuinco
CAUDAL
58.000 (m^3/s)
PERF
ZFON
ZEGV
#
(m)
(m)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
20
AÑOS
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
FROU
FCH
7
20.920
25.429 .0480 .0000 53.846 24.969
2.157 16.058
1.077
3.353
4.509
.188 1872.483
6
20.820
25.506 .0480 .0000 138.160 73.753
1.873 70.517
.420
1.959
4.686
.096 4373.988
SAL.PUENTE 21.000
25.493 .0480 .0000 81.662 29.307
2.786 26.363
.710
3.098
4.493
.129 3368.814
ENT.PUENTE 20.700
25.494 .0480 .0000 81.304 27.866
2.918 25.051
.713
3.245
4.794
.126 3458.506
3
21.130
25.524 .0480 .0000 120.593 66.957
1.801 64.706
.481
1.864
4.394
.112 3719.029
2
21.090
25.532 .0480 .0000 99.272 42.758
2.322 40.676
.584
2.441
4.442
.119 3626.264
1
21.180
25.546 .0480 .0000 99.214 54.490
1.821 52.100
.585
1.904
4.366
.135 3082.034
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 135 ‐
Tabla Nº 58
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Guaquilpo en Puente Pishuinco
CAUDAL
68.000 (m^3/s)
PERF
ZFON
ZEGV
#
(m)
(m)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
50
AÑOS
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
FROU
FCH
7
20.920
25.882 .0480 .0000 61.326 27.094
2.263 16.532
1.109
3.710
4.962
.184 2202.483
6
20.820
25.963 .0480 .0000 171.230 77.714
2.203 74.309
.397
2.304
5.143
.084 6040.316
SAL.PUENTE 21.000
25.947 .0480 .0000 94.218 31.910
2.953 28.763
.722
3.276
4.947
.127 4039.904
ENT.PUENTE 20.700
25.948 .0480 .0000 93.053 29.751
3.128 26.673
.731
3.489
5.248
.125 4146.151
3
21.130
25.977 .0480 .0000 150.010 68.110
2.202 65.240
.453
2.299
4.847
.095 5290.368
2
21.090
25.980 .0480 .0000 118.279 46.329
2.553 44.080
.575
2.683
4.890
.112 4602.911
1
21.180
25.994 .0480 .0000 124.140 61.595
2.015 59.110
.548
2.100
4.814
.121 4126.499
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 136 ‐
Tabla Nº 59
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Guaquilpo en Puente Pishuinco
CAUDAL
75.000 (m^3/s)
PERF
ZFON
ZEGV
#
(m)
(m)
CMAN DMAN
PERIODO DE RETORNO
100
AÑOS
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
FROU
FCH
7
20.920
26.234 .0480 .0000 67.980 29.502
2.304 17.249
1.103
3.941
5.314
.177 2470.713
6
20.820
26.314 .0480 .0000 197.847 80.760
2.450 77.226
.379
2.562
5.494
.076 7490.484
SAL.PUENTE 21.000
26.299 .0480 .0000 104.631 33.740
3.101 30.432
.717
3.438
5.299
.123 4635.498
ENT.PUENTE 20.700
26.300 .0480 .0000 102.661 31.211
3.289 27.928
.731
3.676
5.600
.122 4730.413
3
21.130
26.328 .0480 .0000 172.990 69.003
2.507 65.654
.434
2.635
5.198
.085 6650.898
2
21.090
26.330 .0480 .0000 134.144 49.111
2.731 46.731
.559
2.871
5.240
.105 5460.829
1
21.180
26.342 .0480 .0000 145.655 67.110
2.170 64.552
.515
2.256
5.162
.109 5086.800
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 137 ‐
Tabla Nº 60
Cálculo del Eje Hidráulico
Estero Guaquilpo en Puente Pishuinco
CAUDAL
82.000 (m^3/s)
PERF
ZFON
ZEGV
#
(m)
(m)
PERIODO DE RETORNO
CMAN DMAN
200
AÑOS
AREA
PMOJ
RHID
LSUP
VELOC
HMED
HESC
(m2)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
FROU
FCH
7
20.920
26.565 .0480 .0000 74.721 31.761
2.353 17.922
1.097
4.169
5.645
.172 2753.601
6
20.820
26.643 .0480 .0000 223.686 83.612
2.675 79.956
.367
2.798
5.823
.070 8980.775
SAL.PUENTE 21.000
26.627 .0480 .0000 115.233 38.391
3.002 34.961
.712
3.296
5.627
.125 4995.401
ENT.PUENTE 20.700
26.627 .0480 .0000 111.989 32.568
3.439 29.096
.732
3.849
5.927
.119 5315.232
3
21.130
26.656 .0480 .0000 194.592 69.838
2.786 66.041
.421
2.947
5.526
.078 8027.301
2
21.090
26.658 .0480 .0000 151.754 58.646
2.588 55.878
.540
2.716
5.568
.105 5958.927
1
21.180
26.668 .0480 .0000 167.552 72.282
2.318 69.654
.489
2.405
5.488
.101 6113.920
Nota:
ZFON =
Cota del punto más bajo de la sección
ZEGV =
Cota del nivel de escurrimiento gradualmente variado en
la sección.
CMAN =
Coeficiente de rugosidad de manning
AREA =
Area de la sección de escurrimiento
PMOJ =
Perímetro mojado de la sección del escurrimiento
RHID =
Radio Hidráulico de la sección del escurrimiento
LSUP =
Ancho superficial de la sección del escurrimiento
VELOC =
Velocidad media del escurrimiento
HMED
=
HESC =
Altura máxima del escurrimiento
FROU=
Número de Froude del escurrimiento
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Altura media del escurrimiento
Junio 2009
‐ 138 ‐
Según se desprende de los resultados obtenidos, el nivel del escurrimiento en
crecida en los tres esteros en estudio en el entorno de los puentes, no se ve alterado
por la presencia de estas obras. En efecto, el análisis hidráulico realizado indicó que
estas secciones no alteran el escurrimiento por cuanto no se aprecia que se
desarrolle aguas arriba de estas obras un remanso o apozamiento del agua, lo que
indicaría que la luz de los puentes es adecuada.
En la Tabla Nº 61 se presentan los niveles de aguas máximas en las secciones de
los puentes proyectados asociados a las crecidas de 100 años de período de retorno,
la revancha mínima recomendada por el Departamento de Puentes de la Dirección
de Vialidad del Ministerio de Obras Públicas y la cota inferior mínima a que deben
ubicarse las vigas de la losa de los puentes.
Puente
Nivel de Aguas
Revancha
Cota Inferior Viga
Máximas (m)
(m)
Losa Puente (m)
Santa Isabel 33,94
1,0
34,94
Cuicuileufu
29,68
1,0
30,68
Pishuinco
26,30
1,0
27,30
Tabla Nº 61. Niveles de Aguas Máximas, Revancha y Cota Inferior Mínima de las
Vigas de las Losas de los Puentes. Fuente: Empresa Consultora
Con motivo de las crecidas ocurridas en el período pluvial del año en que se
realizaron los primeros estudios (1999), se constató en terreno que los niveles del
escurrimiento en el estero Laureño a la altura del puente Santa Isabel se peraltan
algo más que lo determinado por los ejes hidráulicos, alcanzando la carpeta de
rodado de éste último, por lo que se adoptó una revancha mínima de diseño igual a
1,5 m. En la Tabla Nº 62 se presentan los niveles de aguas máximas en las
secciones de los puentes proyectados asociados a las crecidas de 100 años de
período de retorno, la revancha de diseño considerada y la cota inferior mínima a que
deben ubicarse las vigas de la losa de los puentes.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 139 ‐
Puente
Nivel de Aguas
Revancha
Cota Inferior Viga
Máximas (m)
(m)
Losa Puente (m)
Santa Isabel 33,94
1,5
35,44
Cuicuileufu
29,68
1,0
30,68
Pishuinco
26,30
1,0
27,30
Tabla Nº 62. Niveles de Aguas Máximas, Revancha y Cota Inferior Mínima de las
Vigas de las Losas de los Puentes de Diseño. Fuente: Empresa Consultora
Cabe señalar que las cotas a que se deberá ubicar la parte inferior de las vigas de
los puentes pueden ser superiores a las recomendadas en la Tabla Nº 62 si la
rasante del camino así lo determina para poder cumplir con los criterios geométricos
de diseño.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 140 ‐
CAPITULO
III
“ANALISIS
COMPARATIVO
PROBLEMÁTICAS DEL PROYECTO”
CAUSAS
V/S
En este Capítulo se abordan las principales etapas desarrolladas posteriores al Estudio
de Ingeniería del Proyecto en cuestión. En estos items se consideran antecedentes
entregados por: Vialidad específicamente por el Departamento de Planificación, Cruz y
Dávila Ingenieros Consultores y por último por la Constructora Contratista Tricam Ltda.
1.- RECONOCIMIENTO DE LAS FALENCIAS DEL PROYECTO
Los problemas que se pueden suscitar en un Proyecto de esta envergadura no son en
su totalidad predecibles; sin embargo hay herramientas de observación (visuales), de
estudio y de cooperación ciudadana que nos pueden ayudar a reconocer a tiempo un
problema.
La información entregada tanto por la Inspección Fiscal de la Obra como por la
Empresa Consultora del proyecto mediante una minuta, describe los hechos relevantes
que se dan en el desarrollo de la obra y que nos permiten deducir el mayor problema al
cual se vieron enfrentados los profesionales que ejecutaron trabajos en ella. Se indica
en la minuta mencionada que el día 26 de Octubre del 2007 se inician los trabajos de
escarpe en el terreno, aproximadamente un mes más tarde el día 15 de Noviembre se
reconoce el principal problema que a lo largo del Proyecto provocaría modificaciones en
el mismo, me refiero a la Mala Calidad del Suelo que conllevaría posteriormente a la
Inestabilidad de los Taludes.
Es vital para un Proyecto Vial conocer con antelación la calidad del suelo en donde se
desarrollará la obra, es por ello que se postula como falencia para esta obra en
particular la falta de muestras o calicatas extraídas para ser analizadas en el Estudio de
Suelos del mismo.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 141 ‐
2.- SOLUCIONES PLANTEADAS
De acuerdo a lo anterior y teniendo en cuenta que la obra ya habría comenzado, la
solución al problema de calidad del suelo debía relacionarse con lograr estabilidad y
evitar la erosión y desmoronamiento de los taludes en los sectores más críticos del
camino, como los son curvas cerradas y tramos donde la calzada presentaba menor
ancho. Dicho lo anterior se recomendó: Extensión de los taludes, Incorporación de un
sobre ancho en la carpeta asfáltica sobre todo en los sectores de curvas cerradas,
Seguridad
Vial
e
imprimación
y
base
granular
C.B.R.
80%,
entre
otras
recomendaciones que se consideraron tanto en la segunda como la tercera
modificación de la Obra de Ejecución Inmediata (O.E.I)
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 142 ‐
3.- ANEXO EBI - 2006
El Gobierno destina anualmente una cantidad específica de recursos económicos para
la Construcción de Proyectos Viales. La prioridad de cada Proyecto estará determinada
por el grado de necesidad de la ciudadanía y contará con un Valor Restringido ($X
Proyecto)
para su construcción, dicho lo anterior y con la finalidad de determinar la mejor
propuesta se llama a licitación. Posteriormente la Empresa que se adjudica el Proyecto
presenta el Presupuesto Oficial ($Y). Ahora bien, los valores de X e Y darán lugar a
una tercera variable, a esta le llamaremos Z (Z= X-Y) y estará dada por la diferencia a
favor disponible para cualquier modificación del Proyecto.
Si Y+Z > X entonces la modificación no se puede llevar a cabo y se deberá buscar una
solución alternativa donde Y+Z ≤ X.
El Anexo EBI tiene como objetivo determinar si el monto de la(s) modificación(es) se
ajusta al valor de la ficha del Proyecto ($X Proyecto).
3.1.- Generalidades
Este proyecto postulaba inicialmente la pavimentación de la Ruta T-35, entre las
ciudades de Los Lagos y Valdivia, de una longitud total aproximada de 44 kilómetros.
Debido al costo que presentaban las obras en concordancia con las restricciones
presupuestarias del Servicio, el diseño desarrollado en el período 1998-1999, perdió
su validez, debiendo ser actualizado.
Los resultados del tramo comprendido entre las localidades de Los Lagos y Antilhue
fueron actualizados por administración directa en la Dirección Regional de Vialidad,
en coordinación con la División de Ingeniería de la Dirección de Vialidad (NC). Se
adjunta resumen del informe ejecutivo.
El tramo comprendido entre Antilhue y Valdivia, ha sido postulado a Diseño para el
proceso 2007, ya que los antecedentes existentes correspondían a un proyecto que
no concuerda con los nuevos perfiles definidos para el camino. El estudio fue
desarrollado para una doble calzada con una velocidad de diseño mucho mayor.
En la actualidad, se pretende aprovechar al máximo la carpeta existente y consolidar
una calzada simple con una pista por sentido. Además, las intervenciones ejecutadas
por conservación, han modificado la línea de tierra, razón por la cual los
antecedentes topográficos perdieron su validez.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 143 ‐
Hoy en día, de acuerdo a lo solicitado por el sectorialista y para lograr un mejor
desarrollo del proyecto, éste ha sido dividido en dos tramos, los cuales se observan el
cuadro siguiente:
TRAMO
LONGITUD CODIGO BIP
ETAPA
ACTUAL
PROCESO
LOS LAGOS - ANTILHUE
16,1
20113894-0 EJECUCION
2006
ANTILHUE - VALDIVIA
27,1
30061661-0
2007
DISEÑO
Tabla Nº 63. Tramos del Proyecto. Fuente: Dpto. de Planificación, Vialidad XIV
Región
Esta iniciativa de inversión, postula la pavimentación de la Ruta T-35, en el sector
comprendido entre Los Lagos y la localidad de Antilhue, en la provincia de Valdivia, X
Región, de una longitud aproximada de 16,1 kilómetros.
Cabe señalar que el financiamiento de este proyecto, contempla un aporte privado,
equivalente a M$ 1.000.000 que será regularizado a través de un convenio, el cual se
encuentra en trámite.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 144 ‐
3.2.- Evaluación Económica
La Evaluación Económica Simplificada, se efectuó según metodología HDM-3. Se
adjunta copia de la corrida HDM-3. Los indicadores económicos son los siguientes:
Evaluación
Perfil Año 2006
Tipo de Obra
Pavimentación Asfáltica Económica
Tránsito Base Año 2004
449
Longitud del Proyecto (Km)
16,1
Vida Util (Años)
20
Inversión Privada
M$ 3.459.700 (Moneda: 31/12/04; IB: 116,84)
Inversión Social
M$ 2.594.775 (Moneda: 31/12/04; IB: 116,84)
Valor Residual
M$ - 2.075.820
V.A.N.
M$ 2.774.276
T.I.R. (%)
16,5 %
Año Optimo
2006
Tabla Nº 64. Evaluación Económica. Fuente: Dpto. de Planificación, Vialidad
XIV Región
El análisis de sensibilidad entrega los siguientes resultados:
Sensibilidad a la inversión
+ 40 %
V.A.N.
M$ 1.736.366
T.I.R. (%)
12,1%
Tabla Nº 65. Sensibilidad a la Inversión. Fuente: Dpto. de Planificación,
Vialidad XIV Región
3.3.- Licitaciones
El Estudio de Ingeniería original, desde Los Lagos hasta Valdivia, fue postulado en la
etapa de diseño y fue adjudicado a la Empresa AXIOMA S.A, por un valor de M$
94.800 (IB: 97,77, Julio 98) para ser ejecutado entre el 03/11/98 y el 01/07/99. Debido
a modificaciones en el contrato, el valor aumentó a M$ 108.800 (IB: 97,77, Julio 98). El
primer tramo de este estudio desde Fin Pavimento Urbano (Los Lagos) - Antilhue, fue
actualizado por administración directa.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 145 ‐
3.4.- Calendario de Inversiones. (M$. Dic. ‘04; I.B: 116,84)
Este proyecto considera un aporte privado de M$ 1.000.000 el cual será
materializado a través de un convenio.
AÑOS
ITEM
TOTAL
2006
2007
2008
EXPROPIACIONES
10.000
92.000
OBRAS (APORTE SECT)
10.000
1.800.000
322.700
2.132.700
OBRAS (APORTE PRIVADO)
10.000
700.000
290.000
1.000.000
1.000
192.864
31.136
225.000
TOTAL SECT
21.000
2.084.864
353.836
2.459.700
TOTAL CON APORTE PRIVADO
31.000
2.784.864
643.836
3.459.700
ASESORIA
102.000
Tabla Nº 66. Calendario de Inversiones. Fuente: Dpto. de Planificación, Vialidad XIV
Región
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 146 ‐
4.- INFORME EJECUTIVO
4.1.- Antecedentes Generales
El presente Informe Ejecutivo entrega una descripción del Proyecto de
Mejoramiento del camino cuyas características principales son las siguientes:
CAMINO
ROL
LONGITUD
REGION
(km)
Ruta T-35
Los Lagos – Valdivia, S: Fin
Pavimento Urbano Los Lagos –
Antilhue, Km. 0,000 al Km.
16.098,65.
T-35
16.098,653
Los Ríos
Tabla Nº 67. Antecedentes Principales. Fuente: Dpto. de Planificación,
Vialidad XIV Región
El objetivo final del proyecto es el cambio de estándar (mejoramiento) del camino
actualmente ripiado, mediante la colocación de una estructura de pavimento en
base a concreto asfáltico y las obras de saneamiento necesarias.
Cabe destacar que el mejoramiento de esta vía adquiere una importancia
significativa, debido a que el sector proyectado se ubica en una zona de alta
explotación forestal, cuyos productos son transportados a través de esta ruta y por
otros caminos de la red colindante, con la finalidad de ser distribuidos a los
respectivos centros de consumo.
El presente informe ejecutivo presenta la descripción del proyecto correspondiente
al mejoramiento del camino Los Lagos - Antilhue, el cual fue necesario realizar una
reingeniería, con el propósito de adecuar el diseño a los requerimientos reales de
esta ruta, minimizando al mismo tiempo la inversión pública.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 147 ‐
4.2.- Descripción Global del Proyecto
4.2.1.- Introducción
El proyecto consiste en un mejoramiento del trazado y colocación de capas
granulares, conformando una plataforma estructural compuesta por materiales como
sub bases y bases, sobre la cual se consulta la colocación de un concreto asfáltico
de superficie. Lo indicado precedentemente se materializará en un sector de la Ruta
T-35, correspondiente al tramo comprendido entre los kms. 0,000 al 16.098,653 del
camino Los Lagos – Valdivia, lo que constituiría las obras de mejoramiento
necesarias para la pavimentación del camino.
El punto de inicio se le asignó el km 0,000, el cual coincide con el fin de límite urbano
(semiurbano) de la ciudad de Los Lagos, en el camino Los Lagos - Valdivia.
El término del proyecto se ubica en el km 16.098,653, ubicado en el sector de
Antilhue.
La longitud total del proyecto es de 16.098,653 km.
El camino se desarrolla principalmente por zonas rurales, en sentido Este – Oeste.
En toda la longitud del camino se distinguen 3 sectores con características
homogéneas, cuyas ubicaciones son las siguientes:
SECTOR DE KM.
A KM.
LONGITUD
OBSERVACIONES
(km)
1
0,000
1.500,00
0
1.500
Zona Semiurbana perteneciente a
la localidad de Los Lagos
2
1.500
14.800
13.300
Zona Rural
3
14.800
16.098,6
53
TOTAL
1.298,653 Zona Semiurbana perteneciente al
sector de Antilhue
16.098,653
Tabla Nº 68. Características del Proyecto por tramos. Fuente: Dpto. de
Planificación, Vialidad XIV Región
Las características particulares más importantes del proyecto se entregan en el
resumen descrito a continuación.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 148 ‐
4.2.2.- Trazado Geométrico
a) Velocidad de diseño:
Teniendo presente el análisis realizado en terreno y gabinete y de acuerdo a la
velocidad de operación que actualmente presenta el camino, el diseño geométrico
se efectuó considerando una velocidad de 50 (km/h) para todo el tramo proyectado.
Cabe destacar que dicha velocidad se encuentra acorde con el nuevo estándar
asignado al camino.
b) Planta:
El alineamiento en planta utilizará la plataforma actual disponible, situación que se
ve reflejada al considerar que el eje proyectado coincide con el eje del camino
existente, para gran parte del camino, en el tramo proyectado. En general, el eje
definitivo del camino, se emplazó considerando las expropiaciones (faja de 30 m a
50 m) el cual depende de los sectores de corte, con el objeto de mejorar el diseño
geométrico, además se considera utilizar la plataforma existente desde un punto de
vista estructural en el diseño de pavimento.
En general los radios de curvatura se ajustan en algunos sectores a la topografía
existente, cuyos valores se enmarcan, en su totalidad, a la velocidad de diseño
adoptada, de acuerdo a la versión vigente de MC-V3, por lo tanto, de acuerdo al
alineamiento horizontal, en algunos tramos del camino existe restricción de
velocidad en el camino proyectado.
c) Alzado:
La rasante proyectada se eleva lo necesario para dar cabida a la estructura de
pavimento calculada; de esta forma se procuró, en gran parte del camino, que la
subrasante sea similar a la rasante existente con el objeto de evitar cortar la
plataforma actual.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 149 ‐
También se tuvo presente en el diseño de la rasante, la compensación de
movimiento de tierra en lo que respecta al corte y terraplén.
Cabe destacar que en algunos sectores específicos se subió la rasante para dar
solución a problemas de saneamiento que presentaba la ruta.
La rasante proyectada no genera restricción de velocidad en alzado, en toda la
longitud del camino. Con excepción del tramo comprendido entre los Kms 10.900 y
11.200, sector del camino que presenta un alineamiento vertical con valores de
pendientes cercanas al 9,5 % (pendiente máxima del estudio).
De acuerdo a la versión vigente del MC-V3, la velocidad de diseño para este sector
sólo alcanza los 40 (km/h) El diseño geométrico también consideró los siguientes
mejoramientos en alzado, en particular en los siguientes sectores:
UBICACIÓN
LONGITUD
DE KM.
A KM.
(m)
600
1.500
900
MOTIVO DEL MEJORAMIENTO
Mejoramiento en alzado para dar
uniformidad al perfil longitudinal del
camino.
8.200
9.300
1.100
Levante de rasante para solucionar
problemas de saneamiento
10.100
10.600
500
Levante de rasante para solucionar
problemas de saneamiento
10.900
13.700
2.800
Mejoramiento en alzado para dar
uniformidad al perfil longitudinal del
camino.
13.800
14.500
700
Levante de rasante para solucionar
problemas de saneamiento
Tabla Nº 69. Modificaciones según el Diseño Geométrico. Fuente: Dpto. de
Planificación, Vialidad XIV Región
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 150 ‐
4.2.3.- Diseño Sección Transversal
La sección transversal considerada para el camino está constituida por las
siguientes características:
TRAMOS:
Km. 0,000 al km.
14.920
Km. 15.640 al km.
16.098,653
Nº de calzadas
SECTOR
ANTILHUE
km. 14.920 al km.
15.640
1
2
Ancho calzada (m)
7,0
-
Ancho por calzada
-
5,0
0,5
-
-
2,0
Bombeo Calzada
(%)
3%
3%
3%
-
Bombeo Berma (%)
0,5
-
S.A.P. (m)
H:V = 3:2
H:V = 3:2
Talud Terreplén
H:V = 2:3
H:V = 2:3
Ancho berma (m)
Mediana
Talud Corte T.C.N.
Tabla Nº 70. Diseño de la Sección Transversal. Fuente: Dpto. de
Planificación, Vialidad XIV Región
Este perfil tipo contempla algunas reducciones con respecto al proyecto original,
con la finalidad de ajustarlo a las actuales disponibilidades presupuestarias para
éste proyecto.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 151 ‐
4.2.4.- Diseño Estructural
El proyecto original contemplaba la pavimentación del camino con un tratamiento
superficial doble, y una carpeta asfáltica en el sector urbano.
Para esta primera etapa del proyecto, se decidió reemplazar la solución estructural
inicialmente propuesta, por una estructura de pavimento representada por la
colocación de: subbase granular CBR ≥ 50 % de espesor 0,25 m, base granular
CBR ≥ 100 % de espesor 0,20 m y una capa de espesor 0,06 m de concreto
asfáltico de superficie.
4.2.5.- Saneamiento
Para el óptimo funcionamiento del saneamiento transversal, el proyecto consulta la
colocación de tubos de hormigón base plana y la confección de cajones de
hormigón armado.
Para el saneamiento longitudinal se proyectan:
9 Fosos y contrafosos sin revestir.
9 Fosos y contrafosos revestidos.
9 Cunetas revestidas.
9 Soleras con zarpa en el sector de Antilhue.
4.2.6.- Señalización y Defensas
El proyecto considera la colocación de señales nuevas del tipo informativo,
preventivo y reglamentario. Se consulta además la demarcación de pavimento y la
colocación de tachas reflectantes.
Se proyectaron defensas camineras en diferentes sectores del camino.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 152 ‐
4.2.7.- Accesos y Empalmes
En el inicio y término del camino, se efectuará un mejoramiento geométrico de los
empalmes y/o intersecciones.
4.2.8.- Paraderos de Buses
El proyecto contempla la instalación de casetas de paraderos de buses nuevas.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 153 ‐
5.- DESCRIPCIÓN DE LAS MODIFICACIONES DE OBRA
5.1.- Resumen Justificación Modificaciones de Obra
En el desarrollo de la obra se produjeron
tres modificaciones principales que se
resumirán en los siguientes párrafos teniendo como referencia los antecedentes
indicados por la Inspección Fiscal de Vialidad de Valdivia.
Primera Modificación
Esta modificación se ocasiono como resultado de la reformulación del proyecto
basada principalmente en: mejorar la geometría del mismo y ampliar las obras que
inicialmente contemplaban sólo hasta el Km. 13.500 y que fueron extendidas hasta el
Km. 15.760. La modificación se origino el 17.12.2007 e implicó un aumento efectivo de
obras de $597.156.688.
Segunda Modificación
La modificación Nº 2 tiene lugar producto de los desmoronamientos y
deslizamientos ocurridos a lo largo de todos los cortes efectuados en el contrato, esto
dado el hecho de que el suelo de fundación de la estructura del camino resultó ser de
mala calidad en la mayor parte de su desarrollo. Se origina la modificación el día
26.05.2008 e implica un aumento efectivo de la obra de $451.545.054.
Tercera Modificación
Esta modificación esta directamente relacionada con la modificación anterior ya
que dada la Inestabilidad de los Taludes la Empresa de Asesoría Cruz y Dávila
Ingenieros Consultores debió elaborar un Plan de Emergencia que obligó la
reformulación del Proyecto requiriendo éste la construcción de obras que ayuden a la
protección de los taludes como por ejemplo enrocamiento e hidro siembra controlada.
Se origina la modificación el día 11.02.09 e implicó un aumento efectivo de la obra de
$79.348.473.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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5.2.- Primera Modificación de Obras
A)
AUMENTOS DE OBRAS A PRECIOS DE CONTRATO
Despeje y limpieza de la faja.
Excavación de escarpe.
Remoción de material inadecuado.
Excavación de corte en TCN.
Formación y compactación de terraplenes.
0.24
Km.
9.504
m3.
885
m3.
80.743
m3.
17.312
m3.
Preparación de la subrasante.
62.802
m2.
Sub base granular CBR ≥ 40%(e=0.25m).
13.680
m3.
6.720
m3.
30.240
m2.
Concreto Asfáltico de Rodadura
1.815
m3.
Aceras de hormigón e = 0.08 m.
0.50
m2.
1.477
m.
56
m.
1
Nº.
Base granular CBR ≥ 80% (e=0.20m).
Imprimación
Soleras Tipo “A “
Construcción de fosos y contrafosos sin revestir
Señalización vertical lateral
Demarcación de pavimento, línea central continua
4.19 Km.
Demarcación de pavimento, línea central segmentada
0.69 Km.
Demarcación de pavimento, línea lateral continua
0.43 Km.
Tachas reflectantes
783
Nº.
El aumento de obras se produce principalmente por cambios propuestos en el diseño
geométrico tanto en planta como en alzado, hecho que permite mejorar la
transitabilidad por esta vía de comunicación y junto con ello aumentar
significativamente la cantidad de kilómetros de camino pavimentado atendiendo a la
necesidad de conectar por una ruta pavimentada las localidades de Los lagos y
Antilhue.
En efecto, el proyecto original, el cual se entendía referencial en conformidad con los
antecedentes de licitación, permitía la ejecución de obras solamente hasta el km.
13,5 aproximadamente teniendo en cuenta la disponibilidad presupuestaria en
conformidad con la oferta presentada por el contratista adjudicatario del contrato.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 155 ‐
No obstante lo anterior, con la reformulación del proyecto se pudo optimizar su
diseño, logrando con ello, aumentar la cobertura del camino en materia de
pavimentación.
A pesar de lo señalado y conforme a los requerimientos de la zona, se hace
necesario la pavimentación de esta ruta hasta la localidad de Antilhue, la cual se
emplaza entre el Km. 14,920 y el Km. 15,760 (Sector Urbano), hecho que permite la
conectividad vial pavimentada entre Los Lagos y el sector poblado de Antilhue,
cuestión que mejora notoriamente la calidad de vida de los habitantes de las
localidades ya mencionadas y la de los propietarios colindantes con esta importante
vía de comunicación.
En definitiva, con la modificación de obras que se pretende perfeccionar, se lograría
pavimentar esta ruta desde el Km. 0,00 hasta el Km. 16,180.
Otro punto no menos importante guarda relación con la seguridad vial por la Ruta T35, específicamente entre las localidades de Los Lagos y Antilhue.
En este contexto, importante resulta señalar que se presenta una zona de cuesta de
longitud importante (tramo que abarca entre el Km 10,840 al Km. 13,700), en el cual
se modifica el trazado en planta con el objeto de dar seguridad al tránsito, en su
mayoría forestal, ya que el trazado actual es demasiado sinuoso mejorando de este
modo la geometría existente con un perfil en corte adecuado al sector que presenta
inestabilidad de los suelos en los taludes de corte. Igual situación se presenta en
otros sectores, como por ejemplo, en el tramo comprendido entre el Km. 5,240 al
6,500.
Finalmente, se hace presente que la totalidad de los cambios propuestos se
encuentran dentro del ámbito del contrato, el cual va desde el km. 0,00 al km. 16,0.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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B)
DISMINUCIÓN DE OBRAS
Remoción de estructuras.
0.3 m3.
Remoción de ductos.
0.5 m3.
Remoción de cercos.
5.225 m.
Excavación en TCN para obras de Drenaje.
0.8 m3.
Relleno Estructural.
0.2 m3.
Hormigón H-5
0.4 m3.
Hormigón H-20
0.5 m3.
Hormigón H-25
0.4 m3.
Hormigón H-30
0.8 m3.
Revestimiento de mampostería de piedra.
0.8 m3.
Cunetas de Hormigón.
600 m3.
Construcción de Fosos y Contrafosos a rev. C/hormigón.
Revestimiento de Fosos y Contrafosos.
Cercos de alambre de púas.
1.911 m3.
437 m3.
9.610 m3.
Las disminuciones que se proponen resultan ser consecuentes con la proposición del
nuevo proyecto, toda vez que las cantidades de obras de los ítems señalados fueron
redefinidas en conformidad con la topografía que actualmente presenta el camino en
donde éstas se ejecutarán.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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5.3.- Segunda Modificación de Obras
A)
AUMENTOS DE OBRAS
Los aumentos de obras que se proponen
en la presente Orden de Ejecución
Inmediata se dividirán en tres grupos, los cuales se indica a continuación:
A.1.- Aumentos de Obras por Diseño Geométrico
Remoción de ductos.
0,30
m.
Remoción de cercos.
499,00
m.
0,51
m3.
89,96
m2.
Base granular CBR 80%
1.993,61
m3.
Imprimación
1.771,01
m2.
Concreto Asfáltico de Rodadura
105,86
m3.
Aceras de hormigón e = 0.08 m.
1.678,20
m2.
Demarcación de Pavimento, Línea Central Segmentada
2,44
Km.
Demarcación de Pavimento, Línea Lateral Continua
9,68
Km.
Despeje y Limpieza de la Faja.
Relleno Estructural.
Estos Ítems, corresponden a un ajuste de cubicaciones respecto de lo analizado en
la Orden de Ejecución Inmediata Nº1. En efecto, el contrato original contemplaba la
ejecución de obras hasta el Km. 13,5. No obstante lo anterior, con la O.E.I. Nº1 se
logra la pavimentación de la Ruta T-35 hasta el Km. 15,760.
En este contexto, con el aumento de obra que se propone se logra corregir aspectos
no considerados en el proyecto original ni en la modificación de obras anterior, como
por ejemplo:
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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1.- Incorporar un sobre ancho en la carpeta asfáltica en los sectores de curva
cerrada.
En este punto, se debe señalar que el tránsito principal por este camino es de
camiones con carga asociada a la explotación forestal, esto es, camiones con carro
de arrastre que transportan trozos de madera clasificados como metro ruma.
En los sectores de curva, las cuales se encuentran diseñada con un bajo radio de
curvatura producto de las condiciones geográficas en donde se emplaza el camino,
los carros de arrastre de los camiones forestales como también de otros camiones
que transportan otro tipo de carga, por una situación meramente geométrica,
tenderán a transitar por sobre la berma granular proyectada, toda vez que el ancho
de la carpeta asfáltica que se colocará será solamente de 7 metros. Esta situación
implicará que la berma granular proyectada se deteriorará rápidamente hecho que se
traduce en poner en riesgo la durabilidad de la carpeta asfáltica proyectada. A lo
anteriormente expuesto, se le debe agregar que el deterioro prematuro de la berma
granular no solamente traería consecuencias del tipo económico, sino también, que
traería un riesgo mayor, el cual dice relación con la seguridad vial por esta vía de
comunicación.
Así entonces, como una forma de evitar las situaciones antes expuestas, se propone,
solamente para los sectores de curva, un ensanche de la calzada pavimentada con
concreto asfáltico, con la única finalidad de que los carros de los camiones de carga
transiten no por una berma granular, sino que transiten por una carpeta asfáltica
cuya durabilidad resulta ser mayor a la de una carpeta granular.
2.- Imprimación y Base granular C.B.R. 80%.
La consecuencia lógica de proyectar un ensanche de la calzada asfáltica, es la de
proyectar también las capas subyacentes de la misma, como por ejemplo: la
preparación de la Subrasante, la colocación de 0,25 m. de Base con C.B.R. mayor o
igual al 80%, para terminar con la imprimación de la base.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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3.- Seguridad Vial.
No se puede dejar de incorporar aspectos tan importantes como la seguridad vial. En
este contexto, se considera en la presente Orden de Ejecución Inmediata la
construcción de aceras de hormigón en el sector poblado de Antilhue, por cuanto en
dicha localidad existe un número importante de familias compuestas principalmente
por niños. Como en la localidad antes mencionada no existe locomoción colectiva
local, entonces, todo el desplazamiento humano se realiza a pie, cuestión que obliga
a considerar en el proyecto una alternativa de tránsito que no sea la calzada que se
pavimentará en donde el tránsito vehicular tanto liviano como de camiones de carga
no es menor.
También se consideró en este punto la demarcación completa del camino que se
pavimentará, es decir, desde el Km. 0,000 hasta el Km. 15,760, hecho que
naturalmente se traduce aumentar significativamente la seguridad vial por el camino
en cuestión.
A.2.- Aumentos de Obras asociados a la Calidad de los Suelos
Excavación de Escarpe.
6.120,63
m3.
Excavación de corte en TCN.
93.265,75
m3.
Formación y compactación de terraplenes.
76.760,27
m3.
1.497,67
m2.
Geotextil para la estabilización de suelos
El aumento de obras más relevante que se propone en este punto guarda relación
con la mala calidad de los suelos existentes en la zona de emplazamiento de la obra,
hecho que naturalmente que se traduce en realizar mejoramientos geométricos en
los taludes de corte y mejoramientos en la calidad de soporte del suelo de fundación,
según se indica a continuación:
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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1.- Estabilidad de Taludes.
Conforme a los antecedentes de licitación, se debe indicar que en los sectores de
corte, el proyecto considera la conformación de taludes con pendiente 2:3 (H:V).
Una vez realizados los cortes en T.C.N según se indica en el proyecto respectivo con
pendientes de taludes 2:3 (H:V), se pudo constatar la existencia de suelos altamente
erosionable, los que además presentaron situaciones de inestabilidad de taludes,
cuestión que quedó en evidencia por los desmoronamientos de los mismo, según se
muestra en el set de fotografías que se acompaña en el presente informe.
Lo anterior, obligó a solicitar el pronunciamiento de un especialista en suelos, el cual
se materializó con el Informe Geotécnico de Estabilidad de Taludes de fecha Enero
del 2008 elaborado por la Empresa Cruz y Dávila Ingenieros Consultores. En dicho
Informe, se recomienda tender los taludes proyectados hasta una inclinación que van
entre 1:1 (H:V) hasta 2:1 (H:V). Este informe se entiende complementario al
documento que se cita en el párrafo siguiente.
El informe anteriormente señalado se viene a sumar al Informe elaborado por la
Empresa Consultora AXIOMA Ingenieros Consultores de fecha Octubre de 1999
denominado “Informe Geotécnico sobre Los Cortes a Efectuar”, el cual fue elaborado
en el marco del Estudio de Ingeniería del proyecto “Mejoramiento Ruta T-35, Sector
Los Lagos – Valdivia”. Copia de este informe se acompaña en anexo adjunto.
En este documento, se recomienda extender los taludes con una inclinación H:2 =
V:3 para cortes de hasta 20 m. de altura y para cortes de mayor altura, recomienda
extender los taludes a H:1 = V:1. El mismo informe agrega además, que
eventualmente, para algún corte de altura menor a 20 m. que quede conformado por
materiales finos, podría ser necesario tener que adoptar taludes más tendidos que
los ya indicados, por ejemplo: H:1 = V:1.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Lo anteriormente citado resulta ser consecuente con lo indicado en el informe
elaborado por la Empresa de Asesoría Cruz y Dávila Ingenieros Consultores, toda
vez que en la parte relacionada con las Conclusiones y Recomendaciones a la letra
indica: “Dadas las características geomorfológicas descritas, resulta apropiado tender
los taludes de corte indicados en el proyecto de 2:3 (H:V) hasta inclinaciones que van
entre 1:1 (H;V) hasta 2:1 (H:V).
Así entonces, teniendo a la vista los dos informes anteriormente citado, no queda
otra cosa que concluir que los taludes originados por los cortes en T.C.N. para dar
cabida al perfil tipo proyectado deben tenderse a la razón mínima de 1:1 (H:V),
motivo por el cual se propone un aumento de volúmenes de corte respecto de los ya
considerados en la cantidad de 93.265,75 m3.-
Esta solución implicaría evitar en el futuro deslizamientos de suelo por sobre el
camino, que dada las características de la zona es muy probable que ocurran en
época invernal. Si a lo anterior se le suma el hecho que la Ruta T-35 es de alto
tránsito de camiones y vehículos livianos, entonces, con esta medida se estarían
evitando posibles accidentes por derrumbes sobre los usuarios de esta importante
vía de comunicación.
2.- Bajo poder de soporte del suelo de fundación.
En otro orden de ideas, también se propone un aumento en el volumen de terraplén y
junto con ello la colocación de geotextil, por cuanto la calidad de los suelos no
resultaron ser de la calidad mínima exigida en los antecedentes de licitación.
Además, dichos aumentos se deben también a los mejoramientos en el trazado del
camino, los cuales se encuentran debidamente justificado en la O.E.I. Nº1.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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En efecto, realizados los ensayes pertinentes, se detectó que los suelos de fundación
resultaron tener un C.B.R. inferior al 95%, situación que se encuentra reñida con lo
especificado en los antecedentes de licitación, motivo por el cual, en forma previa a
la colocación del paquete estructural, se propone mejorar el suelo de fundación con
material de terraplén conforme se señala en las Especificaciones Técnicas del
contrato.
A.3.-
Aumentos de Obras relacionadas con el Saneamiento del
Camino
Hormigón H-20.
82,49
m3.
Revestimiento de mampostería de Piedra.
220,00
m2.
Tubo Hormigón Base Plana Alta Resistencia d=1,00 m.
152 ,00
m.
Este aspecto considera el mejoramiento del camino desde el punto de vista del
saneamiento del mismo en relación a las obras proyectadas. Es así, que se propone
la construcción de muros de bocas en aquellos sectores en donde éstos no existen
con el debido complemento de la Mampostería de Piedra, la cual viene a proteger los
taludes de los terraplenes en las salidas de las obras de artes.
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B)
DISMINUCIÓN DE OBRAS
Las disminuciones de obras que mediante el presente acto se proponen, igualmente
se agruparán según se india a continuación:
B.1.- Disminuciones de obras por Diseño Geométrico
Remoción de ductos.
11,00
Traslado de Postación.
Remoción de material inadecuado.
Excavación de Corte en Roca.
Excavación en TCN para Obras de Drenaje.
Preparación de la Subrasante.
0,75
7.181,74
m3.
Gl.
m3.
5.058,00 m3.
476,79
m3.
8.304,56 m3.
Sub base Granular C.B.R 40%
2.337,40
m3.
Construcción de Fosos y Contrafosos sin Revestir
1.376,00
m3.
Revestimiento de Fosos y Contrafosos
302,00
m3.
Demarcación de Pavimento, Línea Central Continúa
3,78
Km.
Así como se originan aumentos de obras con la modificación de una parte del
proyecto, también se originan disminuciones de obras de los Ítems indicados, por
cuanto los volúmenes contratados resultan ser mayores respectos de las situaciones
resultantes una vez realizado el estudio pertinente.
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B.2.- Disminuciones de obras por cambios del Sistema Constructivo
Hormigón H-5.
29,00
m3.
Hormigón H-25.
48,00
m3.
Hormigón H-30.
580,60
m3.
Acero para Armaduras.
34.485,00 m3.
Tubos Circulares de Hormigón Simple D=0,80 m.
56,00
m3.
Tubo Hormigón Base Plana Alta Resistencia d=0,80 m.
62,00
m3.
Se propone una disminución de estos Ítems los cuales son reemplazados
mayoritariamente por la colocación de elementos prefabricados. Lo anterior,
motivado por el hecho que la construcción de Obras de Artes por el sistema
tradicional resulta ser prolongado en el tiempo, cuestión que
no se ajusta
positivamente a las condiciones meteorológicas tan adversas en la Región de Los
Ríos.
Este cambio, ayuda a evitar cortes prolongados del camino motivados por las
excavaciones a tajo abierto en el sentido transversal del mismo para la construcción
de la alcantarilla proyectada. En tanto que la colocación de un elemento prefabricado
permite restaurar el tránsito en sus condiciones originales en un tiempo muy breve.
No es menor el hecho, que el cambio propuesto con esta iniciativa permite ahorros
significativos en el presupuesto de la obra, lo que permite reasignar estos recursos
para minimizar el impacto financiero provocado por la inestabilidad de los taludes ya
indicados.
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C)
OBRAS EXTRAORDINARIAS
Las obras extraordinarias que igualmente se proponen mediante el presente acto, se
agruparán según se india a continuación:
C.1.- Medidas de mitigación frente a la Inestabilidad de Taludes
Sub-Dren Longitudinal.
2.665,00 m.
En este punto, conveniente resulta transcribir lo señalado en esta materia en el
Informe Geotécnico de Estabilidad de Taludes de fecha Enero del 2008 elaborado
por la Empresa Cruz y Dávila Ingenieros Consultores, el cual a la letra reza: “Así
también, es necesario materializar subdrenes a lo largo de la totalidad de las zonas
de corte, que permitan captar y evacuar las aguas subterráneas al pié de los taludes.
Con esto se reducirá la saturación y debilitamiento del pie de los cortes y los
desmoronamientos que comprometen mayormente la altura total de los cortes. Las
dimensiones mínimas recomendables
de los subdrenes deberían ser 1,0 m. de
ancho basal por 1,5 m. de altura o según condiciones del terreno”.
En este contexto, queda del todo claro la conveniencia de construir los subdrenes,
por cuanto el especialista en la materia señala las ventajas, y por que no decir, la
conveniencia de tomar las medidas pertinentes que permitan evitar más derrumbes,
y junto con ello, estabilizar los taludes desde la perspectiva de mejorar el suelo
correspondiente al pie de los mismos.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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C.2.- Mejoramiento Método Constructivo en Beneficio de la Obra y
Usuarios del Camino
Cajón Prefabricado de 1,5x1,5 m.
14,00 m3.
Cajón Prefabricado de 2,0x2,0 m.
8,00 m3.
Cajón Prefabricado de 3,0x3,0 m.
28,00 m3.
En relación con los elemento prefabricados, su explicación o justificación se
encuentra en detalle en punto en el punto B.2.-) del presente informe.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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5.4.- Tercera Modificación de Obras
A)
AUMENTOS DE OBRAS
Los aumentos de obras que se proponen
en la presente Orden de Ejecución
Inmediata deben a la necesidad de ejecutar obras producto de una emergencia
producida en el Km. 1,237 y el Km. 1,440, tendientes a mitigar el peligro inminente de
deslizamientos talud en un sector el cual habitan varias familias. Para llevar a cabo
este proyecto es necesario producir aumentos tanto en ajustes de cubicaciones
como crear obras extraordinarias.
A.1.- Aumentos de Obras por Ajuste de Cubicaciones
Excavación de Corte en TCN
Excavación de Corte en Roca
Formación y Compactación de Terraplenes
160,11 m3.
0,09 m3.
2069,40 m3.
Sub base Granular CBR 40%.
45,00 m3.
Base granular CBR 80%
43,70 m3.
Hormigón H-30
12,32 m3.
Revestimiento de Mampostería de piedra
39,80 m2.
Tubo Hormigón Base plana alta Resistencia d=1,00 m
Soleras Tipo “A”
4,00 m.
555,00 m.
Soleras con Zarpa de Hormigón
2.005,00 m.
Cunetas de Hormigón
1.125,00 m.
Cercos de Alambre de Púas
775,00 m.
Estos Ítems, corresponden a un ajuste de cubicaciones respecto de lo analizado en
la Orden de Ejecución Inmediata Nº 2.
En este contexto, con el aumento de obra que se propone respecto de los ítems más
arriba indicados, lograr corregir ajustes de cubicaciones y dar solución al proyecto
integral antes mencionado.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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B)
DISMINUCIÓN DE OBRAS
Considerando el hecho de que las obras asociadas al proyecto de emergencia entre
el Km. 1,237 y el Km. 1,440, deben ser financiadas con recursos disponibles
actualmente en el contrato, este financiamiento se traduce necesariamente en una
disminución importante en partidas que aún no se han ejecutado, como por ejemplo
parte del saneamiento del camino y elementos de control y seguridad del mismo.
B.1.- Disminuciones de obras por Diseño Geométrico
Geotextil para Estabilización de Suelos
Preparación de la Subrasante
Imprimación
Concreto Asfáltico de Rodadura
Aceras de Hormigón e=0,08 m.
5.458,00
m2.
70,00 m2.
206,50 m2.
18,59
m3.
1.038,80 m2.
Construcción de Fosos y Contrafosos sin Revestir
1.771,85 m.
Construcción de Fosos y Contrafosos a Rev. C/Hormigón
2361,00 m.
Señalización Vertical Lateral
38,00 N°.
Demarcación de Pavimento, Línea Central Continúa
6,10 Km.
Demarcación de Pavimento, Línea Central Segmentada
8,75 Km.
Demarcación de Pavimento, Línea Lateral Continua
33,25 Km.
Tachas Reflectantes
Casetas para Paraderos de Locomoción Colectiva
Barreras Metálicas Simple de Doble Onda
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
3.528,00 N°.
8,00 N°.
1200,00 m.
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C)
OBRAS EXTRAORDINARIAS
Las obras extraordinarias que igualmente se proponen mediante el presente acto, se
agruparán según se india a continuación:
C.1.- Medidas de mitigación frente a la Inestabilidad de Taludes
Protección de Taludes con Hidro siembra Controlada
1218,00 m2.
Enrocado de protección
1239,50 m3.
C.2.- Medidas de mitigación de aguas lluvias sector Antilhue
Canaleta con rejilla
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
18,00 ml.
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6.- PRESUPUESTO OFICIAL Y PRESUPUESTO
EJECUTADA / CUADRO COMPARATIVO
DE
OBRA
Antecedente presente en anexos
7.GRAFICO
COSTOS
MODIFICACIONES)
/
PARTIDAS
CRITICAS
(PARA
Antecedente presente en anexos
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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‐ 171 ‐
CONCLUSIONES
Mediante este trabajo de titulación se comprueba la importancia que tiene
para cualquier Proyecto Vial, la realización de un estudio acabado del
Saneamiento del Camino; es decir se deben considerar todos los aspectos
que influyen en la pronta y eficiente “evacuación de las aguas” que lleguen
a la vía, ya sea por precipitación directa, infiltración, afluentes de aguas
subterráneas, entre otros.
Esta importancia esta relacionada tanto con la seguridad y mejora en la
calidad de vida de los usuarios como con los costos que reflejan, a largo
plazo, falencias en el proyecto.
Ahora bien, en particular el análisis del Proyecto de Mejoramiento de la
Ruta T – 35, Los Lagos – Valdivia es un referente de lo anterior, puesto que
deja de manifiesto que el principal problema que afecto el desarrollo de la
obra fue la falta de muestras (calicatas) en el Estudio de Suelos, esto
implicó que la calidad del suelo en donde se soportará la estructura del
camino no se determinara de acuerdo a los estudios realizados in situ, si no
que se mostró luego de empezar los trabajos, presentadose deslizamiento
de cortes en tramos críticos e inestabilidad de los taludes. De lo anterior se
verifica que:
1. De las tres modificaciones realizadas en la obra, dos de ellas fueron a
causa de la mala calidad del suelo soportante. Es así como la segunda
modificación esta relacionada con la inestabilidad de los taludes, en esta
se proponen y aplican soluciones como extensión de los taludes,
incorporación de sobre ancho en la carpeta asfáltica e imprimación y
base granular C.B.R. 80%, estos cambios generaron un costo total de:
$451.545.054. Ahora bien, la tercera modificación esta relacionada con la
elaboración de un plan de emergencias que obligó la reformulación del
proyecto, esto nuevamente se debe a la inestabilidad de los taludes e
implicó un costo total de $79.348.475.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 172 ‐
2. Considerando sólo las dos últimas modificaciones el porcentaje de
aumento del Presupuesto Oficial corresponde aproximadamente a un
16,5%.
3. El valor del Presupuesto Oficial en un comienzo fue de $3.247.273.427,
considerando
las
tres
modificaciones
este
valor
aumenta
a
$4.375.323.644, por lo tanto el aumento generado luego de las
modificaciones corresponde aproximadamente al 35% del Presupuesto
Oficial.
4. Independiente que se consideren el total de las modificaciones o sólo las
que se relacionan con la mala calidad del suelo se establecen altas
variables en los montos del Presupuesto Oficial y el de Obra Ejecutada lo
que nos permite evidenciar los cambios notorios que suceden a un
Proyecto que no cuenta con los Estudios Preliminares adecuados.
5. Se comprobó además, que estas variables fueron posibles de solventar
no sólo por el excedente que como se explico deja el estudio EBI
(Capítulo III), si no que también fue posible llevar a cabo estas
modificaciones dado que el Proyecto se vio afecto a Disminuciones de
Obra. En este Proyecto las disminuciones fueron específicamente de las
partidas que tienen referencia con la Seguridad Vial que a pesar que se
consideró en un comienzo, hoy en día se esta llamando a licitación ya que
son partidas no terminadas en el proyecto inicial.
Por otro lado, los Estudios de Suelos no son los únicos que permiten visualizar y
prevenir problemas de gran envergadura, si no también lo son los Estudios Censales
de Participación Ciudadana, en este caso no se realizaron los censos y según lo indica
el Manual de Carreteras y la explicación del Capítulo I del presente trabajo, su
importancia se relaciona con la colaboración y participación de los usuarios,
específicamente aquellos que habitan en las cercanías del camino y conocen en la
práctica antecedentes importantes que ayudan a identificar las zonas de mayor
inundación, tramos más críticos, sectores de derrumbe, sectores de mayor drenaje
natural del terreno, entre otros antecedentes que se consideran trascendentales para
la elección del terreno en un Proyecto y para el adecuado desarrollo del mismo.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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‐ 173 ‐
BIBLIOGRAFIA
1. Encina, O. 1978. Saneamiento del Camino Loncomilla – Constitución
Tesis, Universidad de Chile, Santiago – Chile
2. Obras de Drenaje Vial, 1991.
Curso, Universidad de Santiago. Santiago – Chile
3. Apuntes Curso de Obras Viales, 2006
Universidad Austral de Chile. Valdivia – Chile
4. Manual de Carreteras, 2000 – 2002
Volumen 3, Instrucciones y Criterios de Diseño
Volumen 4, Planos de Obras Tipo
Volumen 5, Especificaciones Técnicas Generales de Construcción
Volumen 7, Mantenimiento Vial
Dirección de Vialidad. Valdivia – Chile
5. Antecedentes Proyecto en Estudio, 2008 - 2009
Vialidad Valdivia Departamento de Proyectos y Planificación
Empresa de Asesoría Técnica C y D
Empresa Constructora Tricam
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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ANEXOS
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
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Anexo 1. Tablas.
Ver en documento impreso. Biblioteca Miraflores, Universidad Austral de Chile.
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Ruta T – 35, Zona
Urbana, Los Lagos
Desprendimiento
Talud,
Zona
Rural,
Los Lagos - Antilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Enrocamiento
Derrumbe
Zona
Talud,
Rural,
Los
Lagos Antilhue.
Ref.: Modificación 3
Foso
Revestido,
Tramo Los Lagos Abtilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
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Foso
Sin
Revestir,
Tramo Los Lagos Antilhue
Obra
de
Arte
Transversal,
Tipo
Cajón, Zona Rural,
Los Lagos - Antilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
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Obra
de
Arte
Transversal,
Tipo
Cajón, Zona Rural,
Los Lagos - Antilhue
Solera
con
Zarpa,
Tramo Los Lagos Antilhue
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Mejoramiento Ruta
T – 35, Los Lagos Antilhue
Pavimentación Ruta,
Los Lagos - Antilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 180 ‐
Ruta T - 35
Km. 9500 (1),
Los Lagos - Antilhue
Ruta T – 35
Km. 9500 (2),
Los Lagos - Antilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 181 ‐
Ruta T – 35
Km. 13500
Los Lagos - Antilhue
Ruta Km. T – 35
7000 (1)
Los Lagos - Antilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 182 ‐
Ruta T – 35
Km. 7000 (2)
Los Lagos - Antilhue
Ruta T – 35
Km. 15000 (1)
Zona
Urbana,
Bandejón
Acceso
Antilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 183 ‐
Ruta T – 35
Km. 15000 (2)
Zona
Urbana,
Bandejón
Acceso
Antilhue
Ruta T – 35
Km. 14800
Zona
Urbana,
Bandejón
Acceso
Antilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 184 ‐
Desprendimiento
Talud Km. 11040 (1)
Tramo Los Lagos Antilhue
Desprendimiento
Talud Km. 11040 (2)
Tramo Los Lagos Antilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 185 ‐
Desprendimiento
Talud
Km.
11260
Tramo Los Lagos Antilhue
Camino
Paralelo
Línea de Ferrocarril,
Zona Rural
Los Lagos - Antilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009
‐ 186 ‐
Vista del Río San
Pedro
(paralelo
al
camino), Km. 11180
Los Lagos - Antilhue
Línea de Ferrocarril
(perpendicular
al
camino), Km. 14700
Acceso Antilhue
Análisis Proyecto Ruta T – 35
Los Lagos - Valdivia
Junio 2009