Construccin II

1. INTRODUCCION

Las obras de drenaje carretero, han sido necesarias para la preservacin en primera instancia de las carreteras, sirviendo para controlar la erosin, estabilizacin de taludes y como proteccin a la estructura del pavimento.

Al mismo tiempo que han sido obras complementarias a la construccin de carreteras, han servido como medida de mitigacin de los impactos generados por la misma, puesto que al realizarse cortes al terreno y al destruir la capa vegetal, el suelo queda expuesto a la erosin, lo que es a la vez un impacto negativo al medio ambiente, que es controlado por las obras de drenaje.

Partiendo del principio de la evaluacin ambiental, el cual indica que hay que considerar todas las opciones, incluso la opcin de no hacer nada, se puede deducir que las obras de drenaje tienen un impacto positivo al medio ambiente puesto que de no realizarse, no solo la infraestructura carretera se ve amenazada, sino tambin el medio ambiente, en gran medida debido a la erosin, sedimentacin de cuerpos de agua, as como modificaciones al drenaje natural, ocasionando en consecuencia que las carreteras tuvieran un impacto mucho mayor que el que comnmente representan.

OBRAS DE ARTE

PUENTES

Un puente es una obra de arte de construccin, por lo general artificial, que permite salvar un accidente geogrfico o cualquier otro obstculo fsico como un ro, un can, un valle, un camino, una va frrea, un cuerpo de agua, o cualquier obstruccin. El diseo de cada puente vara dependiendo de su funcin y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido.

Su proyecto y su clculo pertenecen a la ingeniera estructural, siendo numerosos los tipos de diseos que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las tcnicas desarrolladas y las consideraciones econmicas, entre otros factores.

A tener en cuenta:

Caractersticas del rio en la zona del proyecto

Rgimen de caudales

Caractersticas hidrulicas

Caudal de diseo y periodo de retorno

Definicin de la luz del puente y de los niveles de fondo de la superestructura.

Profundidad mnima recomendable para la ubicacin de la cimentacin, segn el tipo de cimentacin

Caractersticas de las obras de defensa y encauzamiento.

1. ALCANTARILLAS

Factores a tener en cuenta en la alcantarilla:

Las estructuras que contribuyen con mayor porcentaje en la vida til de las carreteras son las alcantarillas de cruce, estos tradicionalmente se construyen con Tuberas Metlicas Corrugadas o de Concreto Armado. Una importante causa de colapso en estructuras viales es por filtraciones que se producen en sus alcantarillas de cruce.

Cuando estas estn hechas con TMC la filtracin se produce por la corrosin que se presentan en sus remaches y pernos de ensamblaje as como tambin por la pared misma cuando la acidez del suelo ataca su cara externa o cuando la abrasin desprotege la cara interna.

En este sentido la corrosin de remaches est en funcin al clima y temperatura de la zona, el caudal a conducir, la agresividad del terreno alrededor de la alcantarilla, etc. Generalmente este problema se soluciona aplicando un revestimiento asfltico exterior e interior al TMC, lo cual alargara la vida til del sistema de 5 a 10 aos.

El distanciamiento entre dos alcantarillas se definir en base al perfil longitudinal proyectado y al tipo de suelo existente, logrando as que el proyecto cumpla con los fines sealados.

Se aplicara la formulacin del mtodo racional:

Q=0.278 x C x I x A

1. TIPOS DE ALCANTARILAS:

Principalmente se emplean los siguientes materiales: concreto reforzado y el metal corrugado; con menos frecuencia se realiza alcantarilladas de madera, tubo de hierro fundido, tubos de barro vitrificado y ocasionalmente de mampostera

ALCANTARILLAS DE CAJON DE PORTICO

Los cajones son estructuras de seccin rectangular con paredes, techos y piso de concreto reforzado cuya construccin requiere cuidados especiales. Trabajan en conjunto como un marco rgido que absorbe el peso y el empuje del terrapln la carga viva y la reaccin del terreno.Tanto las losas como los muros son delgados y de poco peso, el conjunto tienen una amplia superficie de sustentacin.El rango ms usual de aplicacin de este tipo de estructura es de luces entre 3 metros y 6 metros, alturas entre 4 metros y 9 metros, admitindose varios mltiples para luces iguales o mayores a cuatro metros. En general este tipo de alcantarilla no se la disea con tapada de terrapln sino que la losa (con una capa de recubrimiento) se utiliza como superficie de rodamiento.Esta situacin requiere el diseo de losa de aproximacin para disminuir los asentamientos relativos entre estructura y terraplena adyacente.

El modelo con platea admite menores tensiones del suelo de fundacin (del orden de 40% del que requieren prticos sobre zapatas), haciendo posible el uso de este tipo de obra sobre terrenos de baja calidad.

ALCANTARILLAS DE BOVEDA

Las bvedas son estructuras cuya seccin transversal interior est formada por tres partes principales: El piso, dos paredes verticales que son las caras interiores de los estribos y sobre estas, un arco circular de medio punto o rebajado, que es el intrads de un arco estructural de seccin variable con un mnimo de espesor en la clave.En general, las bvedas se construyen con mampostera de tercera y mortero de cemento 1:5. Para construir el arco se requiere un molde de madera, que se aprovecha tambin para colocar la clave a lo largo de la obra. La clave, de concreto simple de fc= 100 Kg/m2, cierra le arco en el centro con juntas radiales y tienen un ancho medio mnimo de 35 cm. Las piedras d el arco tienen hasta donde es posible, juntas radiales, con cuatropeo longitudinal y una mayor dimensin del estrados. Cuando se use cemento normal, el descimbrado se har a los catorce das de colocada la clave, tiempo a partir del cual se construir el terrapln.El zampeado del piso y los dentellones ubicados aguas arriba y abajo para proteger el suelo contra la erosin pueden omitirse en terrenos rocosos. Para eliminar el empuje hidrosttico sobre los muros, se coloca una capa de 30 cm de espesor de material graduado en el respaldo de cada estribo

ALCANTARILLAS DE CONCRETO

Los tubos de concreto destinados a usarse en las alcantarillas estn fabricados de dimetros de 12 o 108 pulgadas y son de diferentes longitudes, la ms usual es de 4 a 8 pies las especificaciones estndar establecen cinco clases de tubos en los que la resistencia aumenta en la clase I a la clase V. Las especificaciones muestra las secciones transversales del acero de refuerzo y la resistencia del concreto para tres medidas de espesores de pared. El refuerzo puede ser circular o elptico.Los tubos para alcantarillas fabricados de concreto reforzado que se emplea en aplicaciones especiales, se fabrican con una seccin transversal distinta a la circular, las formas elpticas y de arco son de uso comn. Los tubos de concreto para alcantarillas tienen juntas machihembradas o de campana; durante la construccin se sellan las juntas con concreto de cemento Portland, empaques de caucho, u otros materiales. La preparacin de pisos de lecho donde va a colocarse el tubo requiere de mayor o menor cantidad de cuidado.Esta preparacin o plantilla puede variar desde la forma simple del fondo de una zanja o del suelo sobre el que coloca el tubo hasta embeber el tubo en una cuna de concreto dependiendo de las condiciones de cimentacin, de las cargas sobre el tubo y de otros factores. Las alcantarillas de tubo se construyen con mayor frecuencia en la llamada en proyeccin que es la alcantarilla que se construye sobre la superficie del suelo en la zanja, y el relleno se coloca a su alrededor. En estos casos, y teniendo suelos y altura de relleno comunes slo necesita darle al alojamiento del tubo un poco ms de atencin.Las alcantarillas de cajn de concreto se construye en el sitio con una seccin transversal cuadrada o rectangular. Las alcantarillas de cajn simple varan en su tamao desde 2 hasta 12 pies por lado, dependiendo del rea necesaria para la va de agua. La mayora de las oficinas de carreteras de los estados utilizan diseos estandarizados para diferentes medidas del cajn para las alcantarillas quizs las medidas para el cajn para las alcantarillas de concreto mas comnmente empleadas se encuentran 4 y 8 pies por lado incluyendo medidas tales como 4 x 4, 4 x 6, 6 x 6, 4 x 7, y muchas otras las alcantarillas de seccin transversal rectangular en los lugares en que se desea reducir la altura de la misma para proporcionar una proteccin adecuada entre la parte superior de la alcantarilla y la superior de la calzada

ALCANTARILLAS DE METAL CORRUGADO

El acero corrugado se utiliza en diversas formas en la construccin de alcantarillas para el drenaje de las carreteras.Para tubos de metal corrugado (acero galvanizado) se hacen en dimetros que varan en 8 96 pulgadas y en longitudes que van desde los 20 hasta los 40 pies. Se emplea material de diferentes espesores, por lo general de calibre comprendido entre 16 y 8. los canales formados en las hojas de metal miden 2 2/3 de pulgada de cresta a cresta, y pulgada de profundidad. El tubo estndar se manufactura flexionando la hija del metal corrugado para darle una forma circular y remachando la junta longitudinal. Los tubos corrugados helicoidales tendrn de preferencia una junta longitudinal cosida con doblez en lugar de una ribeteada. En el campo los tramos de metal corrugado pueden unirse por medio de una camisa o por medio de una banda conector que tiene varias acanaladuras en su longitud, en cada extremo de la banda se remachan ngulos de hierro y se unen por medio de pernos.

2. BAJADAD DE AGUALas bajadas de agua estn consideradas dentro de las obras complementarias, las cuales se construyen en aquellas alcantarillas donde las condiciones del terreno lo requieran. Los aspectos que se deben evaluar para su construccin son: - Pendiente transversal pronunciada, la cual produce que el agua descienda a gran velocidad, aumentando la capacidad erosiva. - Terreno inestable, dado por el tipo de suelo o por la condicin de relleno que se presente y no exista vegetacin que permita reducir la velocidad del agua y/o acte como filtro natural. - Cualquier otra condicin que amerite su instalacin El material de construccin depender de la disponibilidad de este y de las condiciones de terreno, pudiendo utilizarse tubos de alcantarillas cortados longitudinalmente en la mitad, tubos de polietileno diseados para esta funcin (con elementos disipadores en su interior) o estructuras de madera. Cualquiera de estas instalaciones debern ser fijadas al terreno con estacas para darle sujecin. Como el encauzamiento del agua en pendiente implica velocidad, se hace necesaria la construccin de un disipador a la salida de esta estructura para reducir y evitar un mayor impacto con el terreno. La instalacin de estas estructuras en laderas con pendientes fuertes o inestables debe realizarse con el uso de sistemas de descenso con arns para aseguramiento del personal de instalacin. El descenso a las quebradas debe realizarse con la precaucin de no generar desprendimientos de material que pueda afectar a trabajadores ubicados en la parte inferior, de forma similar, el descenso de los materiales hasta el punto de construccin debe hacerse desde el camino y sin la presencia de trabajadores en la quebrada.

3. ZANJA DE DERIVACION La construccin de zanjas de derivacin se considerar cada vez que se requiera alejar de forma canalizada el agua de los caminos forestales, principalmente en sectores planos, hasta donde el agua pueda evacuar libremente. La zanja de derivacin debe ser construida con maquinaria (retroexcavadora o similar), dando la profundidad y pendiente adecuada para permitir el escurrimiento del agua hacia sectores ms bajos.

4. DISIPADOR DE ENERGIA Los disipadores de energa corresponden a obstculos ubicados en algn punto dentro del recorrido del agua con el objetivo de disminuir la fuerza de desplazamiento de esta, lo que se traduce en una reduccin del efecto erosivo. De acuerdo a la ubicacin de los disipadores de energa, se encuentran aquellos que se instalan previo al ingreso de las alcantarillas y bsicamente en la longitud de la cuneta del camino, cuando las pendientes de esta son mayores al 7%. En estos casos, corresponden a obras manuales construidas con elementos del lugar como ramas, trozos de madera, piedras, etc., las que son fijadas al terreno de manera que OBRAS DE ARTE.

5. ACUEDUCTO

El acueducto es un sistema o conjunto de sistemas de irrigacin que permite transportar agua en forma de flujo continuo desde un lugar en el que sta accesible en la naturaleza, hasta un punto de consumo distante.

Cualquier asentamiento humano, por pequeo que sea, necesita disponer de un sistema de aprovisionamiento de agua que satisfaga sus necesidades vitales. La solucin ms elemental consiste en establecer el poblamiento en las proximidades de un ro o manantial, desde donde se acarrea el agua a los puntos de consumo. Otra solucin consiste en excavar pozos dentro o fuera de la zona habitada . Pero cuando el poblamiento alcanza la categora de autntica ciudad, se hacen necesarios sistemas de conduccin que obtengan el agua en los puntos ms adecuados del entorno y la aproximen al lugar donde se ha establecido la poblacin.

6. TUNEL

Un tnel es una obra de arte subterrnea de carcter lineal, cuyo objeto es la comunicacin de dos puntos, para realizar el transporte de personas, materiales entre otras cosas. Normalmente es artificial.

Un tnel puede servir para peatones o ciclistas, aunque generalmente sirve para dar paso al trfico, para vehculos a motor, para ferrocarril o para un canal. Algunos son acueductos, construidos para el transporte de agua (para consumo, para aprovechamiento hidroelctrico o para el saneamiento). Tambin hay tneles diseados para servicios de telecomunicaciones. Incluso existen tneles para el paso de ciertas especies de animales. Algunos conectan zonas en conflicto o tienen carcter estratgico, ya que sirven como refugio como la Montaa Cheyenne. En las grandes ciudades el transporte se realiza mediante una red de tneles donde se mueve el metro. La posibilidad de soterrar ahorra espacio e impide el cruce al mismo nivel del tren con los peatones o los vehculos.

7. GAVIONES Y MUROS DE CONTENCIN

Los gaviones son contenedores de piedras retenidas con malla de alambre. Se colocan a pie de obra desarmados y, una vez en su sitio, se rellenan con piedras del lugar. Se fabrican con mallas (de triple torsin y escuadradas tipo 8x10 cm) de alambre de acero (con bajo contenido de carbono) de 2,7 mm, al que se le da tres capas de galvanizado, con 270 gramos de zinc. Las aristas de los gaviones se refuerzan tambin con alambre de 3,4 mm Tambin se utiliza alambre para el amarre de las piezas de 2,2 mm. Muros de concreto ciclpeo, para evitar deslaves de las orillas y taludes hacia el lado bajo del camino.

Los muros de contencin:

Los muros de contencin, hechos de concreto ciclpeo, para evitar deslaves de las orillas y taludes hacia el lado bajo del camino.

8. CUNETAS

Son estructuras para recolectar y conducir el agua de lluvia cada sobre la va y el rea aledaa, que por la pendiente transversal del camino y los taludes llega hasta la cuneta, para ser evacuada en las descargas hacia los lados del camino. Se construyen nicamente conformadas en suelo natural, sobre todo cuando el suelo es prcticamente horizontal y poco erosionable; y se hace necesario revestir cuando las caractersticas del suelo es lo contrario.

Consideraciones a tener en cuenta:

El control de las aguas superficiales que discurren por la superficie de rodadura as como por los taludes superiores de la carretera; ser a travs de estructuras denominadas cunetas y luego lo conducirn hasta las estructuras de evacuacin como son las alcantarillas y badenes tipo pluviales para entregar finalmente a drenes naturales.

La eliminacin del agua de la superficie de la carretera, se efecta por medio del bombeo en las secciones en tangente, y del peralte en las curvas, provocando el escurrimiento de las aguas hacia las cunetas.

La forma de la cuneta proyectada ser triangular, las dimensiones han sido fijadas de acuerdo a las condiciones pluviomtricas que en este caso es lluvioso, cuyas dimensiones mnimas de acuerdo a lo sealado en el Manual para el Diseo de Caminos no Pavimentados de Bajo volumen de Transito cuadro N 4.1.3a, sern de 0.30 m. de profundidad y 0.75 m de ancho, los cuales son medidos desde el nivel de subrasante proyectado.

El ancho ser medido desde el borde de la subrasante hasta la vertical que pasa por el vrtice inferior, la profundidad ser medida desde el nivel de la subrasante hasta el fondo o vrtice de la cuneta.

Para el presente Estudio, segn el Anlisis Hidrolgico, ser la cuneta de seccin triangular la que se ha adoptado, porque tiene caractersticas hidrulicas conocidas y origina mejor corte, cuando no son revestidas y principalmente porque al contrario de las rectangulares, hace que el tirante hidrulico sea ms alto, lo cual disminuye el ancho entre bordes libres, sobre todo en zonas rocosas, como existe en esta carretera en ciertos tramos.

Esto significa, que la cuneta de Seccin Triangular elegida, ser por su comodidad, tanto en zonas de material suelto, como en zonas rocosas.

Para verificar la capacidad de la seccin de las cunetas ha ser proyectadas, ser necesario calcular la capacidad de la cuneta mediante la frmula de MANNING, para luego compararlo con el caudal a drenar calculado mediante la utilizacin de la frmula del mtodo Racional.

La capacidad de la cuneta mediante la frmula de MANNING, se calcula de la manera siguiente:

Q=AxR2/3x S1/2/ n

Dnde:

Q :Caudal de diseo (m3/seg.)

A:rea de la seccin transversal ocupada por el agua (m2)

R:A/P, Radio Hidrulico (m)

P:Permetro mojado (m)

S:Pendiente del fondo (m/m)

n:Coeficiente de rugosidad de Manning

9. BOVEDAS

Son estructuras con los mismos objetivos que las anteriores, pero ms simples y para luces relativamente ms cortas, que se eligen donde no se justifica la construccin de un puente por su longitud, complejidad y costo. Las bvedas son de forma circular o parablica, construidas en concreto reforzado o metal, y las cajas definitivamente de concreto reforzado

10. ANDN PEATONAL Corredor, acera o sitio destinado para las personas puedan andar, a lo largo de una calle, un muelle, la va de un ferrocarril. Entre otros.

11. SARDINEL: Una obra de arte que consta de un escaln que forma el borde exterior de la acera o anden.

12. BOX CULVERT: Es una especie de alcantarilla, estas obras de arte normalmente se posicionan en las carreteras por donde normalmente hay flujo natural de agua permitiendo este flujo siga su camino sin interrumpir el paso vehicular.

13. DRENAJE: Cloacas o red de saneamiento, en nuestra formacin se conocen como un sistema de tuberas, sumideros o trampas, con sus conexiones, que permite el desalojo de lquidos, generalmente pluviales, de una poblacin.

Funcionamiento

El drenaje funciona gracias a la gravedad. Las tuberas se conectan en ngulo descendente, desde el interior de los predios a la red municipal, desde el centro de la comunidad hacia el exterior de la misma. Cada cierta distancia se perfora pozos de registro verticales para permitir el acceso a la red con fines de mantenimiento.

En el caso del drenaje pluvial, en el pavimento de las calles se establecen alcantarillas, conectadas directamente a la tubera principal, para captar el agua de lluvia.

Tipos de drenaje:

Drenaje sanitario

Se llama drenaje del bao sanitario al que transporta los desechos lquidos de casas, comercios y fbricas no contaminantes. En algunas ciudades son dirigidos a plantas depuradoras para su tratamiento y posterior vertido a un cauce que permita al agua continuar el ciclo hidrolgico.

Drenaje pluvial

Se conoce con este nombre al sistema de drenaje que conduce el agua de lluvia a lugares donde se organiza su aprovechamiento.

En muchas localidades no se realiza la diferenciacin entre drenaje sanitario y pluvial y todo el material recolectado es concentrado al mismo destino.

14. SIFON INVERTIDOPara cruzar una depresin, se debe recurrir a una estructura de cruce, en cada caso se escoge la solucin ms conveniente para tener un funcionamiento hidrulico correcto, la menor perdida de carga posible y la mayor economa factible.Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presin, se utilizan para conducir el agua en el cruce de una canal con una depresin topografica o quebrada, tambin para pasar por debajo de un camino, una via de ferrocarril, un dren o incluso otro canal.

15. ALIVIADERO LATERALEstas estructuras consisten en escotaduras que se hacen en la pared o talud del canal para controlar el caudal, evitndose posibles desbordes que podran causar daos serios, por lo tanto, su ubicacin se recomienda en todos aquellos lugares donde haya antecedentes de exceso de caudal.Estos excesos deben conducirse por este aliviadero para ser evacuado a otro lugar del canal u otro efluente de recepcin.

16. TOMA DE CAPTACIONLas tomas de captacin son estructuras hidrulicas de gran envergadura que se encargan de la captacin de agua a travs de ros que trasladan un caudal considerable, para bastecer a una poblacin con el lquido elemento fundamental.As mismo en este encausamiento de caudal se debe tener consideracin por el impacto del golpe de agua en el diseo as como un sistema de filtracin y rejas para prevenir que materia slida que traslada el agua pueda daar la estructura de concreto.

17. PRESUPUESTO DEMOSTRATIVO

18. Planos