ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCIÓN VIAL
Fuente http://www.gaviones.com
Asesoría conceptual: Darío Alfonso Molano Sánchez, Ingeniero Civil.
Asesoría pedagógica, metodológica, técnica, ilust ración y diseño: Ing. Msc .Jaime Leal Afanador.
No está permitida la reproducción total o parcial de este módulo, ni su tratamiento
informático, ni la transmisión de ninguna forma o p or cualquier medio, ya sea electrónico, por copiado, por registro u otros mé todos sin el permiso previo y por
escrito de los titulares de. Escuela de Ingenieros Militares.
Derechos reservados. Escuela de Ingenieros Militare s. Elaborado por la Corporación Educativa para la Inve stigación, la Formación y el
Desarrollo Personal. CIDEP. Bogotá, D.C., Mayo de 2003.
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II
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCIÓN VIAL
Asesoría conceptual: Darío Alfonso Molano Sánchez, Ingeniero Civil.
Asesoría pedagógica, metodológica, técnica, ilust ración y diseño: Ing. Msc .Jaime Leal Afanador.
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Derechos reservados. Escuela de Ingenieros Militare s.
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III
TABLA DE CONTENIDO PRESENTACION PROPÓSITO OBJETIVOS METODOLOGÍA RECOMENDACIONES PRUEBA INICIAL SESIÓN 1 MOVIMIENTO DE TIERRA I
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS CONDUCTA DE ENTRADA SOLUCIÓN DE LA CONDUCTA DE ENTRADA 1. MOVIMIENTO DE TIERRA 1.1. GENERALIDADES 1.2. ALINEACIÓN, NIVELES, PERFILES
TRANSVERSALES Y PERFILES LONGITUDINALES 1.3. CLASIFICACION DE LOS SUELOS 1.4. CLASIFICACION DE LAS EXCAVACIONES 1.5. MATERIAL PARA RELLENO 1.6. EJECUCIÓN DE LOS RELLENOS 1.7. COMPACTACION 1.8. ESPONJAMIENTO 1.9. OTROS EQUIPOS 1.10. EXCAVACIÓN EN OBRAS
COMPLEMENTARIAS
X XII XIII XIV XVI XVIII 1 2 2 3 4 6 6 7 9 12 13 13 15 18 19 41 41
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IV
1.11. FORMA DE PRESENTACIÓN DE LAS PARTIDAS EN EL PRESUPUESTO DE LA OBRA CONDUCTA DE SALIDA SOLUCIÓN DE LA CONDUCTA DE SALIDA
SESIÓN 2 MUROS DE CONTENCIÓN EN GAVIONES
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS CONDUCTA DE ENTRADA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE ENTRADA 1. MUROS DE CONTENCIÓN EN GAVIONES 1.1. GENERALIDADES 1.2. MATERIALES 1.3. EQUIPO 1.4. MUROS DE GAVIONES 1.5. CALCULO DE MUROS EN GAVIONES 1.6. TIPOS DE MUROS EN GAVIONES 1.7. VENTAJAS QUE OFRECEN LAS ESTRUCTURAS DE GAVIONES 1.8. ARMADO DE GAVIONES 1.9. TERRAPLENES CONDUCTA DE SALIDA SOLUCION DE CONDUCTA DE SALIDA
SESIÓN 3 GEOTEXTILES INTRODUCCIÓN OBJETIVOS CONDUCTA DE ENTRADA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE ENTRADA 1. GEOTEXTILES 1.1. GENERALIDADES 1.2. MATERIALES 1.3. EQUIPO
42 44 47 48 48 49 51 58 58 59 60 61 63 76 79 81 86 95 97 103 104 104 105 106 108 108 109 109 110
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V
1.4. EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS 1.5. TIPOS DE GEOTEXTILES 1.6. SISTEMAS DE DRENAJE HORIZONTAL Y VERTICAL CON GEOCOMPUESTOS 1.7. EL GEOCOMPUESTO PARA DRENAJE 1.8. OBRAS DE CONTENCIÓN VERDES 1.9. FILTROS 1.10. APLICACIONES DE LOS GEOTEXTILES CONDUCTA DE SALIDA SOLUCION DE CONDUCTA DE SALIDA
SESIÓN 4 OBRAS DE CORRECCIÓN Y DEFENSA HIDRÁULICA INTRODUCCIÓN OBJETIVOS CONDUCTA DE ENTRADA SOLUCION DE CONDUCTAS DE ENTRADA 1. OBRAS DE CORRECCIÓN Y DEFENSA HIDRÁULICA 1.1. GENERALIDADES 1.2. DEFENSA DE MARGENES FLUVIALES Y LACUSTRES 1.3. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LAS COLCHONETAS RENO 1.4. TECNICAS DE ARMADO DE COLCHONETAS 1.5. FASES CONSTRUCTIVAS DE UN CANAL REVESTIDO EN COLCHONETAS 1.6. DEFENSAS EJECUTADAS CON COLCHONETAS REVESTIDAS CON 1.7. CANALIZACIONES - CANALES REVESTIDOS CON MORTERO, ARGAMASA Ú HORMIGÓN 1.8. OBRAS DE EMERGENCIA Y CONTENCIÓN DE INUNDACIONES 1.9. OBRAS DE DEFENSA Y CONSERVACIÓN
115 120 123 128 130 133 155 156 158 159 159 160 161 163 163 164 168 175 179 182 187 189 192
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VI
DEL SUELO 1.10 REVESTIMIENTO Y ANCLAJE PARA CONDUCTOS BAJO AGUA 1.11 LAS BRIDAS 1.12 SOLERAS CONDUCTA DE SALIDA SOLUCION DE CONDUCTA DE SALIDA
SESIÓN 5 MOVIMIENTO DE TIERRA II
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS CONDUCTA DE ENTRADA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE ENTRADA 1. MOVIMIENTO DE TIERRA II 1.1. EXCAVACIÓN, TRANSPORTE Y FORMACIÓN DE TERRAPLENES 1.2. FACTOR DE CARGA 1.3. FACTOR DE REDUCCIÓN DE VOLUMEN 1.4. ESTUDIO DE PERFILES 1.5. CURVA DE ÁREAS 1.6. DIAGRAMA DE MASAS 1.7. MEDIDA DEL TRANSPORTE 1.8. DISTANCIA MEDIA DEL TRANSPORTE 1.9. UTILIDAD DE LA COMPENSADORA 1.10. UNA MODIFICACIÓN DE LA CURVA DE MASAS 1.11. LIMITE MÁXIMO DE ACARREO ECONÓMICO 1.12. LOS SOBREACARREOS EN EL DIAGRAMA CONDUCTA DE SALIDA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE SALIDA
SESIÓN 6 DRENAJE VIAL
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS
194 202 205 208 209 211 212 212 213 214 215 215 216 220 221 222 225 231 233 236 239 240 242 247 248 250 251 251 252
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VII
CONDUCTA DE ENTRADA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE ENTRADA 1. DRENAJE VIAL 1.1. GENERALIDADES 1.2. SECCIÓN HIDRÁULICA DE LAS OBRAS DE DRENAJE 1.3. FACTORES BÁSICOS APLICADOS AL ESTUDIO DEL DRENAJE 1.4. FORMULAS EMPÍRICAS PARA CALCULAR LA SECCIÓN HIDRÁULICA DE UNA OBRA DE DRENAJE 1.5 DISEÑO DE CUNETAS 1.6 TIPOS DE OBRAS DE DRENAJE 1.7 LOCALIZACION DE LAS OBRAS 1.8 CONSIDERACIONES GEOTÉCNICAS RELACIONADAS CON LA CIMENTACIÓN DE ALCANTARILLAS 1.9 CÁLCULO DE AGUAS MÁXIMAS PARA ESTRUCTURAS MAYORES DE DRENAJE 1.10 OTRAS OBRAS DE DRENAJE Y SUBDRENAJE EN CARRETERAS CONDUCTA DE SALIDA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE SALIDA
SESIÓN 7 REDES Y ACOMETIDAS DE ALCANTARILLADO
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS CONDUCTA DE ENTRADA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE ENTRADA 1. ESPECIFICACIONES, REDES Y ACOMETIDAS DE ALCANTARILLADO 1.1. ESPECIFICACIONES DE TUBERIAS PARA ALCANTARILLADOS 1.2. NORMAS GENERALES DECONSTRUCCIÓN 1.3. CONSTRUCCIÒN OBRAS ACCESORIAS
253 255 255 256 258 259 265 272 276 283 287 292 301 302 305 306 306 307 308 310 310 311 360 377
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VIII
1.4. INSTALACIONES DE ACOMETIDAS 1.5. NORMATIVIDAD AMBIENTAL CONDUCTA DE SALIDA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE SALIDA
SESIÓN 8 CIMENTACIONES
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS CONDUCTA DE ENTRADA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE ENTRADA 1. CIMENTACIONES 1.1. GENERALIDADES 1.2. CLASIFICACIÓN DE LAS CIMENTACIONES 1.3. FUNCIONES DE LAS CIMENTACIONES 1.4. CAUSAS DE ASENTAMIENTOS EN LOS TERRENOS DE CIMENTACIÓN 1.5. CLASIFICACIÓN DE LOS TERRENOS DE CIMENTACIÓN 1.6. PRESIONES ADMISIBLES DE LOS TERRENOS DE CIMENTACIÓN 1.7. PRESIONES EN LAS CAPAS PROFUNDAS DE LOS TERRENOS DE CIMENTACIÓN 1.8. PRESIÓN GENERAL EN TERRENOS COHERENTES DE CIMENTACIÓN 1.9. CONSIDERACIONES DE LOS ASENTAMIENTOS 1.10. CARGAS EXCÉNTRICAS 1.11. SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO 1.12. CARGAS A CONSIDERAR EN EL PROYECTO DE CIMENTACIÓN 1.13. RECONOCIMIENTO DEL TERRENO 1.14. EXCAVACIONES PARA CIMIENTOS CONDUCTA DE SALIDA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE SALIDA
379 383 384 386 387 387 388 389 391 392 392 420 426 428 431 432 433 433 434 435 435 436 437 440 441
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IX
SESION 9 CONSTRUCCION DE SUBBASES Y BASES GRANUL ARES
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS CONDUCTA DE ENTRADA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE ENTRADA
1. CONSTRUCCIÓN DE SUBBASES Y BASES GRANULARES 1.1. GENERALIDADES 1.2 DESCRIPCIÓN SUBBASES 1.3 DESCRIPCIÓN BASES 1.4 DESCRIPCIÓN BASES MIXTAS CONDUCTA DE SALIDA SOLUCION DE LA CONDUCTA DE SALIDA
PRUEBA FINAL BIBLIOGRAFÍA
444 445 445 446 447 443 449 450 455 459 480 481 484 497
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X
PRESENTACION
l módulo de FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCIÓN VIAL describe un
compendio detallado de temas como movimiento de tierra, muros de contención
en gaviones, el uso de los geotextiles y sus aplicaciones, obras de corrección y
defensa hidráulica previstas en la etapa de diseño y complementados durante el proceso
de mantenimiento vial así como los factores básicos aplicados al estudio del drenaje vial
y manejo de los filtros con geotextiles. También se pretende transmitir un acopio de
conocimientos sobre análisis con base en las especificaciones de construcción de redes
y acometidas de alcantarillado, cimentaciones y construcción de subbases y bases
granulares.
El presente módulo busca orientar al estudiante con los diferentes tipos de equipos
utilizados en la construcción de carreteras, las especificaciones generales de construcción
de redes y acometidas de alcantarillado, sobre las alteraciones ó cambios en los taludes
y las diferentes medidas correctivas empleadas mediante el uso de gaviones, colchonetas
etc.
Las especificaciones para el diseño y construcción de muros de contención en gaviones,
redes y acometidas de alcantarillado, cimentaciones, subbases y bases granulares, entre
otras son uno de los pilares de la carrera de la Ingeniería en Diseño y Construcción de
Vías y Aeropistas, por tanto el dominio de este tema se convierte en uno de los ejes
fundamentales en su formación como ingeniero de esta disciplina.
En consideración a lo anterior se hace necesario que el estudiante este en capacidad de
analizar, identificar y clarificar los principales conceptos que se emitirán en el transcurso
de este módulo, como son los tipos de dispositivos y las características de los equipos
que utilizan en las diferentes obras de la construcción de vías, junto con la información
topográfica, geológica y de uso de tierras, constituyen, respectivamente, factores
fundamentales para el diseño, localización y construcción de vías.
E
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XI
PROPÓSITO
l proceso de realización de una construcción vial obedece al desarrollo
ordenado de estudios que conducen a establecer, en primer término, las
razones de conveniencia en el orden económico, social o político de la región
que solicita la obra. Por ejemplo: en lo económico, mejorar las condiciones de circulación
vial, a fin de obtener un costo mínimo en las tarifas del transporte, o permitir el desarrollo
de una zona potencialmente productiva; en lo social, mejorar las facilidades de servicios o
las condiciones de empleo o fomentar el turismo; en lo político, vincular una región aislada
a la red troncal existente.
Establecida aquella conveniencia entran a considerarse los aspectos técnicos del estudio,
esto es, las características de diseño de acuerdo con las finalidades que deba cumplir la
vía en proyecto.
Factor determinante de las especificaciones de diseño es el tráfico a que haya de servir la
vía, computado por el número y tipo de vehículos automotores que transiten por ella
diariamente, transportando carga y pasajeros. Análoga influencia tienen las condiciones
topográficas de la región. En las posibilidades de que una carretera se justifique técnica y
económicamente consiste su "factibilidad", con base en la cual la dependencia del Estado
que debe realizar la obra pueda disponer los estudios de diseños definidos de ésta y
adelantar su construcción.
Las especificaciones de construcción de redes y acometidas de alcantarillado,
cimentaciones y construcción de subbases y bases granulares junto con la información
topográfica, geológica y de uso de tierras, constituyen, respectivamente, los mayores
controles para el diseño y para la localización de las carreteras.
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XII
OBJETIVO GENERAL
Lograr que el alumno establezca la importancia de los fundamentos básicos para
la construcción de una red vial cumpliendo con las normas y especificaciones
técnicas. Es importante, igualmente que el estudiante distinga los sistemas de
construcción y los tipos de equipos a utilizar y de los diferentes tipos de proyectos
viales y de aeropistas
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XIII
METODOLOGIA
La metodología para el desarrollo de cada sesión del módulo es activa,
participativa y autónoma permitiéndole:
� Desarrollar cada sesión programada, siguiendo su propio ritmo de aprendizaje,
dentro de las normas de auto disciplina que se imponga para manejar el
tiempo.
� Organizar personalmente el programa de aprendizaje, eligiendo y programando
el tiempo de acuerdo con la disponibilidad, motivación, interés y grado de
dificultad para comprender el contenido, aunque sin incumplir el tiempo
programado para los encuentros tutoriales.
� Auto controlar el progreso por medio de la evaluación (conducta de salida y
prueba final) que realiza, a medida que avanza en el desarrollo de cada
sesión y al finalizar el módulo.
Le corresponde estudiar cada sesión de manera continua, con gran sentido de
responsabilidad y sin abandonar la tarea frente a la primera dificultad.
Los descansos en el estudio del módulo se planifican de acuerdo con las
técnicas que la Escuela de Ingenieros Militares le sugiera, si se detiene porque
sencillamente así lo desea, comprobará más tarde que su esfuerzo para retomar
el hilo del material deberá ser grande.
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XIV
Las diferentes sesiones de cada módulo presentan ejercicios, que le corresponde
realizar. Estos ejercicios cumplen la función de reforzar el aprendizaje, a la vez
que le permiten autoevaluarse.
Los criterios de evaluación para la aprobación de cada módulo son básicamente
tres:
1. La autoevaluación: de el concepto sobre su dedicación, esfuerzo y
compromiso en la adquisición de los conocimientos expuestos en cada
una de las sesiones que corresponden al módulo. Las experiencias y el
desarrollo de habilidades, destrezas, comportamientos y competencias, le
permitirán un buen desempeño académico y profesional y una mejor
comprensión de la sociedad que lo rodea.
2. La coevaluación contempla la anterior. La realizan los estudiantes, en grupo
mutuamente, para determinar los avances, debilidades, dificultades y
fortalezas relativas al proceso del aprendizaje.
3. La heteroevaluación, hace referencia a la reflexión del colectivo de
docentes (tutores) y el grupo de estudiantes sobre los procesos vividos en
la relación enseñanza – aprendizaje.
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XV
RECOMENDACIONES
Tenga en cuenta:
1. Leer toda la información.
2. Cada vez que encuentre la mascota, el capitán Esing reconocerá:
↸ La prueba inicial
↸ La prueba final
3. Responder a las preguntas tanto de la prueba inicial y final como de la
conducta de entrada y salida. Igualmente, desarrollar cada uno de los
ejercicios prácticos por sesión, para así resolver con éxito las dudas que se
le presenten en su campo profesional.
4. Seguir la metodología y el sistema de evaluación, durante todo el proceso
de su formación.
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XVI
5. El mejoramiento de su calidad de vida depende en forma directa del
compromiso con todo lo que realice.
6. Observar detenidamente cada una de las imágenes.
7. No decaer ante la primera dificultad.
RECUERDE:
APRENDER NO ES MEMORIZAR MECÁNICAMENTE; APRENDER
ES INTERPRETAR, ARGUMENTAR Y PROPONER.
ESTUDIAR ES UNA ACTIVIDAD AUTOMOTIVADA Y
AUTODIRIGIDA QUE SE DEBE HACER EN FORMA
RESPONSABLE Y DISCIPLINADAMENTE.
¡ÉXITOS!
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XVII
PRUEBA INICIAL
Esta es una actividad que le permitirá saber con que bases cuenta del tema que vamos a
abordar, ¡no se preocupe! Si no sabe las respuestas a las preguntas que se le presentan,
lo importante es lograr ampliar la visión para asumir con éxito su formación en el
programa. Ahora lo invito a desarrollar esta auto evaluación, contéstela a conciencia, ya
que los resultados de ella le indicarán con exactitud que tanto sabe y que debe reforzar.
1. ¿Dirijase a una obra vial, determine cómo deberá ser compactado el material
para la obra y que factores se deben tener en cuenta?
2. Ubique una obra de construcción vial en la cual se va a efectuar un
movimiento de tierras, explique en que consiste el trabajo de "corte o
excavación", y el trabajo de "relleno o de terraplén".
3. Dirijase a una obra vial donde se estén utilizando los cargadores frontales para movimiento de tierras, defina las características de este equipo.
4. Dirijase a un sitio donde se este utilizando un muro de contención en gaviones y
determine en que consiste y para que ha sido diseñado
5. Con respecto al ejercicio anterior determine ¿cuales son las ventajas de los muros de
contención en gaviones?
6. Con base al ejercicio anterior determine cuáles son las partes constitutivas de un
terraplén.
7 . ¿Qué son los geotextiles?
8. ¿Cuáles son las aplicaciones de los geotextiles?
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XVIII
9. ¿Cuáles son los tipos de estructuras de obras para el drenaje de las aguas naturales
que cruza una carretera?
10. ¿En qué consiste la localización de las obras de drenaje?
11. ¿Cuál es el requisito sine qua non para la ejecución de un trabajo de alcantarillado?
12. ¿Hasta donde se llevara a cabo la excavación, cuando las cotas especificadas en
el proyecto no son las apropiadas y los materiales encontrados no son los más
adecuados?
13. Diríjase a un proyecto de construcción vial e identifique como se realiza una
excavación en roca, común en Tierra, conglomerado y roca descompuesta y
defínalas.
14. ¿Que proceso debe realizarse en caso de que las excavaciones presenten peligro
de derrumbe?
15. ¿Cómo se clasifican las Cimentaciones?
16. Ubique una obra cuya cimentación se este ejecutando por medio de pilotaje y
determine en que casos se utilizan?
17. ¿En que casos es empleada la cimentación por losas?
18. ¿Que son las sub-bases y cual es su principal función?
19. ¿Que es la base granular?
20. ¿Qué requisitos deben poseer los materiales para la construcción de la base?
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XIX
SOLUCION A LA PRUEBA INICIAL
1. ¿Dirijase a una obra vial, determine cómo deberá ser compactado el material
para la obra y que factores se deben tener en cuenta?
El material deberá ser compactado con el grado que fije el laboratorio, de acuerdo al
ensaye Proctor modificado y para cumplir con este requisito deben tenerse en
consideración los siguientes factores:
Espesor de la capa de material suelto que se compacta.
Presiona ejercida por el rodillo o pisón sobre el terreno.
Número de pasadas del rodillo o golpes de pisón, necesarios parta obtener el grado de
compactación establecido.
Humedad en el momento de la operación.
2. Ubique una obra de construcción vial en la cual se va a efectuar un
movimiento de tierras, explique en que consiste el trabajo de "corte o excavación", y
el trabajo de "relleno o de terraplén".
Las cotas de proyecto de rasante y subrasante de las obras de pavimentación establecen
la necesidad de modificar el perfil natural del suelo, siendo necesario en algunos casos
rebajar dichas cotas, y en otros casos elevarlas.
En el primer caso corresponde ejecutar un trabajo de "corte o excavación", y en el
segundo, un trabajo de "relleno o de terraplén".
3. Dirijase a una obra vial donde se estén utilizando los cargadores frontales para
movimiento de tierras, defina las características de este equipo
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XX
El cargador frontal es un equipo tractor, montado en orugas o en ruedas, que tiene un
cucharón de gran tamaño en el extremo frontal. El cucharón está instalado para excavar o
cargar tierra o material granular, levantarlo, acarrearlo cuando sea necesario, y vaciarlo
desde cierta altura.
4. ¿Qué es un gavión y para que ha sido diseñado?
El gavión es una estructura en forma de caja rectangular, hecha con malla de alambre
galvanizado eléctricamente soldado en todas sus intersecciones, la estructura ha sido
diseñada para que se llene con piedras teniendo al final una unidad constructiva continua,
de excelente presentación, de sólida conformación, capaz de soportar el dinamismo de
las corrientes de agua, el empuje de masas de tierra, etc; además los espaciamientos o
huecos entre piedra y piedra le dan a la construcción una permeabilidad que le permite
drenar las filtraciones de agua por gravedad, así como no dejar que las cargas hidráulicas
se desarrollen detrás de la pared de los gaviones.
5. ¿cuales son las ventajas de los muros de contención en gaviones?
Flexibilidad: Las estructuras de gaviones tienen gran adaptabilidad al terreno, adsorben
todos los asentamientos y no requieren ningún tipo de cimentación especial.
Permeabilidad: Son estructuras drenantes que desaloja el agua que pueden contener las
obras que protegen, eliminando de esta manera una de las principales causas de la
inestabilidad de las obras.
Resistencia: El conjunto de gaviones forma una estructura estable a todos los esfuerzos
de tensión y compresión.
Durabilidad: Los gaviones colocados en obra tiene un periodo de más de 20 años de vida,
tiempo en que los arrastres depositados en los intersticios de las piedras y la
sedimentación de los mismos originan la formación de un bloque compacto y sólido.
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XXI
6. ¿Cuáles son las partes constitutivas de un terraplén?
En los terraplenes se distinguirán tres partes o zonas constitutivas:
Cimiento, parte del terraplén que está por debajo de la superficie original del terreno, la
que ha sido variada por el retiro de material inadecuado.
Núcleo, parte del terraplén comprendido entre el cimiento y la corona. El núcleo junto con
el cimiento constituyen el cuerpo del terraplén.
Corona (capa subrasante), formada por la parte superior del terraplén, construida en un
espesor de treinta centímetros (30 cm), salvo que los planos del proyecto o las
especificaciones particulares indiquen un espesor diferente.
7. ¿Qué son los geotextiles?
Los geotextiles son productos elaborados en base a polímeros básicos como son:
polietileno, poliéster, nylon, poliamida, fibra de vidrio, etc; polímeros altamente inertes a
degradaciones biológicas y químicas.
8. ¿Cuáles son las aplicaciones de los geotextiles?
Las aplicaciones primarias, están relacionadas con los trabajos de filtración y drenaje,
ferrocarriles, carreteras, refuerzos de terraplenes en suelos blandos, muros de
contención, protección de taludes, almacenamiento de desechos, tratamientos y
almacenamiento de aguas, rellenos sanitarios, etc.
9. ¿Cuáles son los tipos de estructuras de obras para el drenaje de las aguas
naturales que cruza una carretera?
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XXII
Hay una variedad de obras para el drenaje de las aguas naturales que cruza una
carretera. Se destacan, entre otras, por su facilidad de construcción o disponibilidad de
materiales, los siguientes tipos de estructuras:
Alcantarillas metálicas (de tubo circular o abovedado).
Alcantarillas de tubo de concreto simple de ø = 060 m. y reforzado para diámetros
mayores.
Alcantarillas de muros y losa, denominadas también tajeas, con una luz comprendida
entre 1.0 y 5.0 m.
Alcantarillas de cajón o box-culvert.
Alcantarillas de sección abovedada en concreto.
Pontones y puentes.
10. ¿En qué consiste la localización de las obras de drenaje?
La eficiencia y operación de una alcantarilla dependen de su ubicación con respecto a la
dirección de la corriente del cauce por evacuar. La colocación de una obra implica la
restricción del paso natural de las aguas, especialmente en sus máximas crecientes. Por
esta razón, es conveniente observar una serie de principios que suministran los manuales
de drenaje para la localización de las alcantarillas, en procura de evitar futuras
socavaciones o erosiones que la destruyan o encarezcan su conservación, o que se
produzcan cambios bruscos en la dirección del cauce.
11. ¿Cuál es el requisito sine qua non para la ejecución de un trabajo de alcantarillado?
El trabajo de alcantarillado en las vías públicas solo se podrá ejecutar cuando se hayan
obtenido los permisos correspondientes de las diversas entidades estatales que tengan
que ver con este tipo de obras y colocando las señales visibles de peligro que exige la
Entidad y las demás autoridades competentes. Estos avisos sólo serán retirados cuando
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XXIII
la obra esté terminada. Se deberán acatar las disposiciones vigentes de las autoridades
referente a reglamentación sobre excavaciones y desvíos.
Los urbanizadores o la persona responsable de la ejecución de las obras, tramitarán
directamente ante las entidades competentes los permisos correspondientes.
12. ¿Hasta donde se llevara a cabo la excavación, cuando las cotas especificadas en
el proyecto no son las apropiadas y los materiales encontrados no son los mas
adecuados?
Si los materiales encontrados o las cotas especificadas no son apropiadas para el apoyo
de las estructuras o tuberías, será necesario excavar a una profundidad adicional, la
excavación se llevará hasta donde lo ordene el Interventor. Cuando se emplee material de
préstamo para lleno, éste será aprobado por el Interventor.
13. Diríjase a un proyecto de construcción vial e identifique como se realiza una
excavación en roca, común en Tierra, conglomerado y roca descompuesta y defínalas.
Excavación en Roca. Se define como roca para el pago de excavaciones, aquel material
cuyo tamaño exceda de 50 cm. y la dureza y textura sean tales que no puede excavarse
por métodos diferentes de voladuras o por trabajo manual por medio de fracturas y cuñas
posteriores cuando sea necesario, según las condiciones del lugar o las características de
la roca. La excavación en roca no tendrá subclasificación, es decir a cualquier profundidad
y no se distinguirá roca húmeda o seca.
Excavación Común en Tierra, Conglomerado y Roca Descompuesta. Es aquel material
que no se asimila a la clasificación de roca ya definida y que pueden extraerse por los
métodos manuales normales o mecánicos utilizando las herramientas y equipos de uso
frecuente para esta clase de labor: barras, picas, palas, retroexcavadoras. Entre estos
materiales están: arcilla, limo, arena, cascajo y piedras con tamaño inferior a 50 cm. (20"),
sin tener en cuenta el grado de compactación o dureza y considerados en forma conjunta
o independiente.
14. ¿Que proceso debe realizarse en caso de que las excavaciones presenten peligro
de derrumbe?
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XXIV
En las excavaciones que presenten peligro de derrumbarse debe colocarse un entibado
que garantice la seguridad del personal que trabaja dentro de la zanja, lo mismo que la
estabilidad de las estructuras y terrenos adyacentes. El Contratista dotará al personal, que
labore en las excavaciones, con el equipo de seguridad industrial necesario para
garantizar al máximo su integridad física. La Entidad no se hace responsable de daños
que se causen a terceros, por causas imputables al Contratista.
15. ¿Cómo se clasifican las Cimentaciones?
Las cimentaciones se clasifican:
Cimentaciones superficiales
Cimentaciones profundas
Cimentaciones especiales
16. Ubique una obra cuya cimentación sé este ejecutando por medio de pilotaje y
determine en que casos se utilizan?
� Cuando la carga transmitida por las estructuras no puede ser distribuida en el terreno
de forma uniforme mediante el empleo de sistemas de cimentación directa como
zapatas o losas.
� Cuando el nivel del firme no puede ser alcanzado de forma sencilla o se encuentra a
gran profundidad.
� Cuando los estratos superiores del terreno son poco consistentes hasta cotas
profundas, contienen gran cantidad de agua o bien se necesita cimentar por debajo
del nivel freático.
� Cuando se prevea que los estratos inmediatos a la superficie de cimentación pueden
determinar asientos imprevisibles de cierta importancia.
� Si se quiere reducir o limitar los posibles asientos de la edificación.
� En presencia de grandes cargas y concentradas.
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XXV
� Si las distintas capas superficiales de los terrenos pueden sufrir variaciones
estacionales como hinchamientos, retracciones, etc...
� En edificaciones sobre el agua.
17. ¿En que casos es empleada la cimentación por losas?
� Cuando son insuficientes otros tipos de cimentación o se prevean asientos
diferenciales en el terreno, aplicamos la cimentación por losas.
� En general, cuando la superficie de cimentación mediante zapatas aisladas o corridas
es superior al 50 % de la superficie total del solar, es conveniente el estudio de
cimentación por placas o losas.
� También es frecuente su aplicación cuando la tensión admisible del terreno es menor
de 0.8 Kg/cm2.
18. ¿Que son las sub-bases y cual es su principal función?
La sub – base es la capa granular localizada entre la sub-rasante y la base en pavimentos
flexibles o rígido y ocasionalmente, sobre todo en pavimentos rígidos, se puede prescindir
de ella. Su principal función es la de Prevenir la intrusión de los finos del suelo de sub-
rasante en las capas de base, para lo cual se debe especificar materiales de graduación
relativamente densa para este propósito.
29. ¿Que es la base granular?
Capa sobre sub-base o sub-rasante destinada a sustentar la estructura del pavimento. Es
la capa que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por los vehículos.
Regularmente esta capa además de la compactación, necesita otro tipo de mejoramiento
(estabilización) para poder resistir las cargas del tránsito sin deformarse y además
transmitirlas en forma adecuada a las capas inferiores.
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XXVI
20. ¿Qué requisitos deben poseer los materiales para la construcción de la base?
Los materiales a utilizar en la base deberán estar libres de residuos orgánicos, suelo
vegetal, arcillas u otro material perjudicial. Además debe cumplir los siguientes requisitos:
Desgaste de los Angeles
Pavimento Asfalto 10 % Max
Pavimento Hormigón 40 % Max
Limite liquido (LL) 25 % Max
Indice de Plasticidad (IP) 6 % Max.
Poder de soporte (CBR)
Pavimento Asfalto 80 % Min.
Pavimento Hormigón 60 % Min.
SESIÓN I
MOVIMIENTO DE TIERRA I
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2
INTRODUCCIÓN
Antes de iniciar la construcción de una red vial y aeropista el terreno base de éste deberá
estar desmontado, limpio, y ejecutadas las demoliciones de estructuras que se requieran;
posteriormente se determinaran los trabajos de descapote y retiro del material
inadecuado.
Cuando el terreno base esté satisfactoriamente limpio, se deberá escarificar, conformar y
compactar, de acuerdo con las exigencias de compactación.
Para conformar el terreno, se determina la necesidad de modificar el perfil natural del
suelo de acuerdo a las cotas de proyecto de rasante y subrasante de las obras de
pavimentación, siendo necesario en algunos casos rebajar dichas cotas ejecutando un
trabajo de corte o excavación, y en otros casos elevarlas ejecutando un trabajo de relleno
o de terraplén
En ambos casos debe efectuarse lo que constituye propiamente un "Movimiento de
Tierras ”.
OBJETIVOS
� Determinar en que consiste un movimiento de tierra.
� Proporcionar herramientas suficientes para establecer la importancia de los planos
de perfiles longitudinales y transversales del terreno.
� Identificar el equipo utilizado en procesos constructivos de proyectos viales y de
aeropistas.
� Identificar el tipo de suelos, excavaciones y materiales utilizados en los procesos
constructivos.
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CONDUCTA DE ENTRADA
Esta es una actividad que le permitirá saber con que bases cuenta sobre tema que
vamos a abordar, ¡no se preocupe! Si no sabe las respuestas a las preguntas que se
le presentan, lo importante es lograr ampliar la visión para asumir con éxito su
formación en el programa. Ahora lo invito a desarrollar esta auto evaluación,
contéstela a conciencia, ya que los resultados de ella le indicarán con exactitud que
tanto sabe y que debe reforzar.
1. ¿Ubique una obra de construcción vial y en compañía de su tutor determine cuales
son los perfiles longitudinales del terreno y cual es su significado?
2. ¿En un proyecto de construcción una vez definido el trazado en planta de una
obra vial, determine cual es el paso a seguir?
3. ¿Dirijase a una obra vial, determine cómo deberá ser compactado el material
para la obra y que factores se deben tener en cuenta?
4. Ubique una obra de construcción vial en la cual se va a efectuar un
movimiento de tierras, explique en que consiste el trabajo de "corte o excavación", y
el trabajo de "relleno o de terraplén".
5. Dirijase a una obra vial donde se estén utilizando los cargadores frontales para
movimiento de tierras, defina las características de este equipo.
6. Dirijase a una obra vial donde se este utilizando una excavadora de cuchara
mordiente para movimiento de tierras, defina las características de este equipo.
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SOLUCIÒN DE LA CONDUCTA DE ENTRADA
1. ¿Ubique una obra de construcción vial y en compañía de su tutor determine cuales
son los perfiles longitudinales del terreno y cual es su significado?
Se llama perfil longitudinal del terreno a la intersección de éste con una superficie de
generatrices verticales que contiene el eje del proyecto.
2. ¿En un proyecto de construcción una vez definido el trazado en planta de una
obra vial, determine cual es el paso a seguir?
Una vez definido el trazado en planta de una obra vial, es necesario conocer la
conformación del terreno circundante para definir la posición final de la rasante, y las
características de las secciones transversales que resultarán al imponer la plataforma
de proyecto.
3. ¿Dirijase a una obra vial, determine cómo deberá ser compactado el material
para la obra y que factores se deben tener en cuenta?
El material deberá ser compactado con el grado que fije el laboratorio, de acuerdo al
ensayo del Proctor modificado y para cumplir con este requisito deben tenerse en
consideración los siguientes factores:
a) Espesor de la capa de material suelto que se compacta.
b) Presiona ejercida por el rodillo o pisón sobre el terreno.
c) Numero de pasadas del rodillo o golpes de pisón, necesarios parta obtener el
grado de compactación establecido.
d) Humedad en el momento de la operación.
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4. Ubique una obra de construcción vial en la cual se va a efectuar un
movimiento de tierras, explique en que consiste el trabajo de "corte o excavación", y
el trabajo de "relleno o de terraplén".
Las cotas de proyecto de rasante y subrasante de las obras de pavimentación
establecen la necesidad de modificar el perfil natural del suelo, siendo necesario en
algunos casos rebajar dichas cotas, y en otros casos elevarlas.
En el primer caso corresponde ejecutar un trabajo de "corte o excavación", y en el
segundo, un trabajo de "relleno o de terraplén".
5. Dirijase a una obra vial donde se estén utilizando los cargadores frontales para
movimiento de tierras, defina las características de este equipo.
El cargador frontal es un equipo tractor, montado en orugas o en ruedas, que tiene un
cucharón de gran tamaño en el extremo frontal. El cucharón está instalado para
excavar o cargar tierra o material granular, levantarlo, acarrearlo cuando sea
necesario, y vaciarlo desde cierta altura.
6. Dirijase a una obra vial donde se este utilizando una excavadora de cuchara
mordiente para movimiento de tierras, defina las características de este equipo.
La excavadora de cuchara mordiente es aquella cuya cuchara, que pende de un cable
lanzado desde la pluma de la excavadora, cae por su propio peso sobre el material a
extraer y se cierra sobre él al ser izada o mediante mecanismos secundarios. La
cuchara se abre posteriormente para descargar el material extraído. Este tipo de
máquina se utiliza principalmente para excavaciones profundas y verticales.
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1. MOVIMIENTO DE TIERRA
Figura No. 1 Movimiento de Tierra Tomada de http://www.obras viales.com
1.1. GENERALIDADES
Las cotas de proyecto de rasante y subrasante de las obras de pavimentación
establecen la necesidad de modificar el perfil natural del suelo, siendo necesario en
algunos casos rebajar dichas cotas, y en otros casos elevarlas.
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En el primer caso corresponde ejecutar un trabajo de "corte o excavación", y en el
segundo, un trabajo de "relleno o de terraplén".
En ambos casos debe efectuarse lo que constituye propiamente un "movimiento de
tierras”.
1.2. ALINEACIÓN, NIVELES, PERFILES TRANSVERSALES Y PERFILES LONGITUDINALES
1.2.1. Aspectos generales
En todo proyecto de pavimentación se consultan planos de perfiles longitudinales y
transversales, relacionados con la línea de la calzada. Estos planos deben servir
como guía para establecer las cotas que definirán la alineación y las alturas de
excavación o de relleno.
Una vez definido el trazado en planta de una obra vial, es necesario conocer la
conformación del terreno circundante para definir la posición final de la rasante, y las
características de las secciones transversales que resultarán al imponer la plataforma
de proyecto.
Los diversos tipos de perfiles que se levantan, tienen por objeto representar con
fidelidad la forma y las dimensiones que el terreno presenta según los planos
principales. Estos definen tridimensionalmente la obra en proyecto, a una escala que
permita cubicar sus diversos componentes.
1.2.2. Perfiles longitudinales del terreno
Se llama perfil longitudinal del terreno a la intersección de éste con una superficie de
generatrices verticales que contiene el eje del proyecto
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1.2.3. Perfiles trasversales de terreno
Se define como perfil transversal de un camino o carretera a la intersección del
camino con un plano vertical que es normal, en el punto de interés, a la superficie
vertical que contiene el eje del proyecto. El perfil transversal tiene por objeto presentar
en un corte por un plano transversal, la posición que tendrá la obra proyectada
respecto del proyecto, y a partir de esta información, determinar las distintas
cantidades de obra, ya sea en forma gráfica o analítica.
1.2.4. Perfiles especiales
Para resolver algunos aspectos de un estudio de camino, obras de arte por ejemplo,
puede ser necesario tomar perfiles especiales. Los más corrientes son según ejes que
corten el eje longitudinal bajo un cierto ángulo, en otros casos pueden ser perfiles de
estudios especiales o complementarios en lugares que se ven comprometidos por la
obra.
Los perfiles especiales que corten al eje longitudinal se pueden definir por el
kilometraje de la intersección más el ángulo de corte, a otros se les definirá por
números o letras y se les ubicará en la planta.
1.2.5. Especificaciones
Antes de comenzar cualquier operación relacionada con movimiento de tierras se
deberán estacar a distancias no superiores a 20 [m] entre sí, el pie de los terraplenes
y los bordes superiores de los cortes.
Las excavaciones deberán alcanzar con exactitud las trazas que muestren los planos,
debiéndose respetar estrictamente las alineaciones, niveles, taludes y secciones
transversales.
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9
Las excavaciones de cortes incluyen en algunos casos, además la demolición de
revestimientos asfálticos existentes, de pavimentos de hormigón incluso, bases y
subbases cuando corresponda.
1.3. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS
1.3.1. Aspectos generales
De acuerdo a la mecánica de suelos, se han establecido sistemas de clasificaciones
de los suelos, como por ejemplo AASHTO. En estos sistemas de clasificación se
consideran en general suelos de tipo granulares y limosos-arcillosos, dentro de los
cuales existen subdivisiones que están relacionadas con el tamaño de las partículas
del suelo, el limite liquido, índice de plasticidad e índice de grupo.
Esta clasificación reviste importancia en el movimiento de tierra, ya que una vez
efectuada, la capa superior del suelo ya rectificada de acuerdo al nivel de proyecto de
la subrasante, debe tener una capacidad mínima aceptable para soportar las cargas
trasmitidas desde la superficie del pavimento.
1.3.2. Especificaciones
Se clasificara como "roca" el material constitutivo de aquellas excavaciones que
deban efectuarse en formaciones geológicas firmemente cementadas, mediante el
uso imprescindible, sistemático y permanente de explosivos. Los materiales que no
cumplan con esta condición, se clasificaran como terreno de cualquier naturaleza.
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CLASIFICACIÓN DEL SUELO GRÁFICA DE LA ASTM NORMA D2 4875
DIVISIONESMAYORES
NOMBRES TÍPICOSCRITERIOS DECLASIFICACIÓN
=
=
Tabla No. 1 Basada en el material que pasa la maya de 3 pulgadas (75mm). Tomada del Annual Book of ASTM Standards, copyright the American Society for
Testing and Materials, Philadelphia, Pensylvania.
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Gráfica de Plasticidad Para clasificación de suelos de grano fino y suelos de granos gruesos con parte de finos. Los límites de Atterberg que se grafican en el área sombreada son clasificaciones de frontera y requieren el uso de símbolos duales. Ecuación de la línea A: PI = 0.73 (LL-20)
Figura No. 2 Grafica de Plasticidad Tomada de ASTM Norma D2487
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1.4. CLASIFICACIÓN DE LAS EXCAVACIONES
1.4.1. Aspectos generales
Para los efectos de determinar el costo de ejecutar una excavación se establece otra
clasificación, basada en la mayor o menor dureza del terreno, y que debe ser usada
para la cubicación de los movimientos de tierra, pues de esta clasificación dependerán
los medios necesarios para realizar la excavación las que varían con la naturaleza del
terreno, que desde este punto de vista, se pueden clasificar en:
A.-) Excavación en terreno blando.
Puede ser ejecutada valiéndose exclusivamente de la pala. El material del suelo
puede ser de tipo arenoso, arcilloso o limoso, o una mezcla de estos materiales;
también puede contener materiales de origen orgánico.
B.-) Excavación en terreno semiduro.
Puede ser ejecutada valiéndose exclusivamente de una pica (escoda con puntas
piramidales en los cortes, que usan los canteros para labrar piedra no muy dura). El
material puede ser en tal caso una mezcla de grava, arena y arcilla, moderadamente
consolidada, o bien una arcilla fuertemente consolidada.
C.-) Excavación en terreno duro.
Puede ser ejecutada valiéndose exclusivamente de de una barra de hierro cilíndrica y
puntiaguda. El material puede ser una mezcla de grava, arena y arcilla, fuertemente
consolidada.
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D.-) Excavación en terreno muy duro.
Puede ser ejecutada valiéndose necesariamente del uso de maquinaria especializada.
El tipo de material puede ser una roca semi-descompuesta.
E.-) Excavación en roca.
La que precisa para su ejecución del uso de explosivos. El material puede estar
constituido por un manto de roca, o por piedras de gran tamaño, que no pueden ser
removidas mediante el uso de maquinaria.
1.5. MATERIAL PARA RELLENO
Aspectos generales
El material que se emplee en los rellenos, debe ser el apropiado según la clasificación
de suelo y ensayos de laboratorio. Material que deberá ser verificado preferentemente
por el propio laboratorio, o en base a los métodos prácticos de reconocimiento de
suelos.
1.6. EJECUCIÓN DE LOS RELLENOS
1.6.1. Aspectos generales
El relleno debe ejecutarse por capas horizontales de espesor suelto no mayor de 20
cm, en todo el ancho de la calzada o acera y en longitudes adecuadas, de acuerdo al
método empleado en la distribución, mezcla y compactación. En caso de ser
transportado y vaciado mediante camiones, mototraillas, u otro equipo de volteo, la
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distribución debe ser efectuada mediante Bulldozer, Motoniveladoras u otro equipo
adecuado. Si el material no fuese uniforme, se debe proceder además a mezclarlo
hasta obtener la debida uniformidad. Al mismo tiempo, deberá controlarse el tamaño
máximo de los elementos que integren dicho material, eliminando todo aquel que
supere este tamaño.
Figura No. 3 Relleno efectuado con Motrotraill
Tomada de http://www.obras viales.com
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1.7. COMPACTACIÓN
1.7.1. Aspectos generales
La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar
espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de
soporte y estabilidad entre otras propiedades. Su objetivo es el mejoramiento de las
propiedades de ingeniería del suelo.
Luego de la ejecución de los rellenos con todos los procedimientos propios del mismo,
debe procederse a la compactación de éste. Para esta operación, deberá controlarse
previamente el contenido de humedad, que debe corresponder a la humedad óptima
que determine el laboratorio.
El material deberá ser compactado con el grado que fije el laboratorio, de acuerdo al
Ensayo Proctor Modificado y para cumplir con este requisito deben tenerse en
consideración los siguientes factores:
a.-) Espesor de la capa de material suelto que se compacta.
b.-) Presión ejercida por el rodillo o pisón sobre el terreno.
c.-) Numero de pasadas del rodillo o golpes de pisón, necesarios parta obtener el
grado de compactación establecido.
d.-) Humedad en el momento de la operación.
En la mayor parte de los casos, será necesario el empleo de maquinaria
especializada, que puede ser la siguiente:
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1)- Rodillo pata de cabra. Consta de los siguientes elementos: un tambor al cual van
soldadas una serie de patas; un marco que lleva los descansos del tambor; y una
barra de tiro para acoplar el rodillo al tractor de remolque.
Este tipo de rodillo se usa cuando se requiere una alta presión aplicada al material de
relleno, entre 9 y 20 [Kg/cm2], que puede aumentar considerablemente si el tambor se
rellena con agua y arena.
Figura No. 4 Rodillo pata de cabra
Tomada de http://www.obras viales.com
2)- Rodillo con ruedas neumáticas. Consiste en un cajón metálico apoyado sobre
ruedas neumáticas. Este cajón, al ser llenado con agua, arena seca o arena mojada,
ejerce una mayor presión de compactación, con valores que pueden variar entre 3 y 8
[Kg/cm2].
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Figura No. 5 Rodillo con ruedas neumáticas
Tomada de http://www.obras viales.com
3)- Rodillo vibratorio. En este caso al rodillo, formado por un tambor de acero, se le ha
agregado vibración, haciendo girar un contrapeso colocado excéntricamente en el eje
de giro, con frecuencias de 1000 a 4000 revoluciones por minuto.
Figura No. 6 Rodillo vibratorio
Tomada de http://www.obras viales.com
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4)- Placa compactadora. Esta, corresponde a una placa apisonadora que golpea y se
separa del suelo a alta velocidad logrando con ello la densificación del suelo.
La compactación debe efectuarse comenzando en los bordes y avanzando hacia la
línea central en pasadas paralelas traslapadas en, por lo menos, una mitad del ancho
de la unidad compactadora. Se requiere un número de pasadas suficiente para
obtener el grado de compactación exigido.
Figura No. 7 Rodillo vibratorio
Tomada de A- Z De la Construcción y la Decoración LEGIS
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1.8. ESPONJAMIENTO
1.8.1. Aspectos generales
Todos los terrenos al ser excavados sufren un aumento de volumen. Este aumento de
volumen, expresado en porcentaje del volumen en sitio, se llama esponjamiento. Si el
material se emplea como relleno, puede en general, recuperar su volumen e incluso
puede reducirse (Volumen compactado).
Para la cubicación del material de la excavación, se considera su volumen antes de
ser excavado ( En banco); en ningún caso el volumen transportado, que es mayor
debido al esponjamiento.
1.9. OTROS EQUIPOS
1.9.1. Otros equipos a utilizar en movimiento de tierra
Cargadores de Dirección Deslizante Bobcat 963
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Figura No. 8 Cargador de dirección deslizante Bobc at 963
Tomada de www.construye.com
El cargador campeón de los pesos pesados, el nuevo 963 de la Serie G de Bobcat®,
realiza trabajos grandes con velocidad y estilo. Es la selección ideal para trabajos de
construcción pesados cuando no se tiene el espacio o la paciencia para utilizar equipos
pesados. El 963 resistente realiza montañas de trabajos, tales como excavar, rellenar,
demoler y manejar materiales, con un motor diesel turbocargado de 105 hp y una
capacidad de operación nominal de 3.000 libras. Su altura de elevación de 128 pulgadas
hace rápidamente la labora de cargar camiones. El 963 también provee un rango de
velocidad baja para mayor potencia y un rango de velocidad alta para desplazarse hasta 9
mph.
Características del equipo:
• Comodidad y conveniencia de la Serie G
• Capacidad de operación nominal (R.O.C.) de 3.000 libras (1,361-kg)
• R.O.C. de 3.650-lb. con kit de contrapeso
• Transmisión de dos velocidades
• Peso de operación de 9.900 libras (4,491-kg)
• Asiento de suspensión completamente ajustable opcional
• Aire acondicionado de fábrica, opcional
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Cargadores de Dirección Deslizante Bobcat 453
Figura No. 9 Cargador de dirección deslizante Bobc at 453
Tomada de www.construye.com
El cargador de dirección deslizante más pequeño del mercado, el 453 de Bobcat®, está
construido con una resistencia suficiente para realizar trabajos difíciles en lugares
pequeños. Poco menos de 6 pies de alto y 3 pies de ancho, este ansioso ahorrador de
trabajo se desliza a través de entradas angostas, callejones y puertas y debajo de techos
bajos o en granjas y sitios de demolición, en sitios de construcción y en jardines, donde
sea que los trabajos sean demasiado grandes para carretillas y donde palas y máquinas
de mayor tamaño no caben. El 453 provee 700 libras de capacidad de operación nominal
y la posibilidad de utilizar implementos, tales como cucharón, retroexcavadora, martillo
hidráulico, grapa y horquillas multiusos. Incluso se puede equipar con orugas y más de
una docena de opciones y accesorios. Al igual que todos los cargadores Bobcat, el 453
resistente ofrece un acceso rápido y fácil a los sistemas hidráulicos, hidrostáticos y del
motor, gracias a la cabina con levantamiento trasero y a la compuerta trasera que gira
hacia afuera.
Características del equipo:
• Capacidad de operación nominal de 700 libras (318 kg)
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• Altura de elevación de 92 pulgadas (2337 mm)
• Peso de operación de 2.501 libras (1134 kg)
• Motor diesel enfriado con líquido de 15.7 hp (11,7 kW)
Bobcat Cargador de Orugas Compacto 864
Figura No. 10 Cargador de Orugas CompactoBobcat 86 4
Tomada de www.construye.com
Controle su sitio de trabajo con el cargador de orugas compacto del 864 Serie
poderoso y tenaz de Bobcat®, la máquina completamente nueva que se está
haciendo notar a lo largo de la industria. Y no es gratuito. Su motor diesel
turbocargado de 73 hp y orugas de caucho resistentes permiten trabajar suavemente
en terrenos difíciles y pendientes, al igual que en suelos suaves y pantanosos. Con
una capacidad de operación nominal de 2.000 libras (a un 35 por ciento de su carga
de volcamiento de 5.715 libras), sistemas hidráulicos de flujo alto de 32 GPM, y la
capacidad de utilizar más de dos docenas de implementos versátiles de Bobcat, esta
máquina compacta puede manejar todo tipo de trabajos rápida y fácilmente.
El enrutado triangular de las orugas del chasis innovador maximiza el contacto con el
suelo y el diseño de las ruedas dentadas elevadas ayuda a mantener los dientes y las
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23
incrustaciones de acero libre de escombros. La ingeniería nueva de la Serie G incluye
opciones amigables para el operador, tales como un asiento de suspensión
completamente ajustable (en el equipo estándar) e instrumentos de punta. Entre las
opciones de valor agregado, el equipo viene equipado con una cabina calentada
cerrada, aire acondicionado colocado desde la fábrica y sistemas hidráulicos
auxiliares traseros.
Características del equipo:
• Excelente tracción y flotación
• Capacidad de operación nominal de 2.000 libras (07-kg) (a 35 por ciento de su
carga de volcamiento de 8.080 libras)
• Altura de elevación de 121 pulgadas (3073-mm)
• Tensionamiento de orugas fácil de ajustar
• Tensionadores y rodillos completamente sellados y lubricados con aceite
• Presión del suelo de 3.8 psi con orugas anchas; 5.2 psi con orugas angostas
• Aire acondicionado de fábrica, opcional
Excavadora 328 de Bobcat
Figura No. 11 Excavadora 328 de Bobcat
Tomada de www.construye.com
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Se especializa en trabajos tales como cargar camiones, limpiar zanjas u otras labores
de excavación profunda. En caso afirmativo, ensaye esta versión de brazo largo de la
excavadora 325. El brazo más largo de la excavadora 328 de Bobcat® provee un
alcance de suelo máximo de 14 pies, 10 pulgadas, al nivel del suelo y una altura de
descarga máxima de 10 pies. Ello significa menos reposicionamientos y terminar el
trabajo más rápido. La unidad estándar dispone de un asiento de suspensión cómodo
con espaldar alto y más contrapeso. Su transmisión de dos velocidades, con una
velocidad superior de 2.3 mph, reduce el tiempo de desplazamiento improductivo.
Además, dispone de un flujo auxiliar de 14.5 gpm para impulsar los implementos del
hoyador, el martillo hidráulico y el sujetador. La válvula de selección permite cambiar
fácilmente los patrones de control entre ISO y SAE.
Características del equipo:
• Su alcance extendido agiliza los trabajos de excavaciones profundas
• Profundidad de excavación de 9 pies, 2 pulgadas (2811 mm)
• Alcance al nivel del suelo de 14 pies, 10 pulgadas (4522 mm)
• Orugas de acero opcionales
• Peso de operación de 6.135-lb. (2783 kg)
Motoniveladora
Figura No.12 Motoniveladora
Tomada de Enciclopedia Encarta, Lee F. Zinder/ Photo Researchers, Inc.
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La motoniveladora o motoconformadora es un equipo que se utiliza para mover tierra
u otro material suelto. Generalmente, su función consiste en nivelar, modelar o dar la
pendiente necesaria al material en el que trabajo, para darle una configuración
predeterminada. Es de particular utilidad, porque su hoja puede mantenerse en
diversas posiciones. A esta hoja también se le llama hoja conformadora o
moldeadora, porque recuerda una de las formas primitivas de este equipo, que se
utilizó antes del siglo veinte. Se han logrado muchos adelantos desde que apareció la
moldeadora original, y en la actualidad, la motoconformadora es un equipo muy
versátil para el movimiento de tierras. Su hoja estándar tiene de 3.0 a 4.20 metros de
longitud.
� Operaciones de una motoconformadora
La motoconformadora se usa para una gran variedad de operaciones de construcción.
Esta versatilidad se debe a la flexibilidad de sus acciones. Su utilidad se aumenta
mediante accesorios que puede manejar la motoconformadora, como dientes o uñas
escarificadoras, ensanchadores de pavimentos, y unidades elevadoras de material,
accesorios que se describirán más adelante.
Un uso básico de la motoconformadora es, como lo sugiere su nombre, la
conformación y nivelación final de toda la anchura de un camino.
Esto comprende no sólo la base para la superficie del camino, sino también los
acotamientos, las pendientes de los taludes laterales y las pendientes transversales
desde la superficie del camino. La conformadora puede cortar las cunetas de desagüe
a lo largo del camino (cortes en loma de "V"), o en cualquier parte en que se
necesiten. Con el accesorio de hoja corta, que prolonga hacia abajo a la hoja
estándar, la motoconformadora puede excavar una trinchera de forma de caja, de
paca profundidad.
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26
Otro tipo de operaciones de caminos que las motoconformadoras realizan es el de los
trabajos que no son de acabado final. Una de tales operaciones es, por ejemplo, el
mantenimiento de caminos de acarreo para otros equipos de movimiento de tierra o
para camiones.
La motoconformadora sirve para mover y compactar la tierra a fin de lograr una
superficie de recorrido razonablemente uniforme y eliminar las huellas longitudinales
que se forman en los terrenos blandos sujetos a tráfico.
Otra operación que cabe en esta categoría, requiere la adición de un escarificador,
montado generalmente al frente de la motoconformadora. Con esta adición, el equipo
puede usarse para romper la superficie de un pavimento viejo, flexible, para
reconformación o para preparación para recibir una superficie mejor.
La motoconformadora, con su hoja estándar, es también muy útil para mezclar y
extender materiales sobre una superficie. La hoja conformadora trabaja mezclando los
materiales previamente colocados sobre el lecho del camino, en pilas longitudinales.
Esto puede hacerse para un relleno de tierra compactada o para una operación de
mezcla de pavimentación que se efectúe en el lugar mismo de colocación.
En este último caso, puede tratarse dé mezcla de materiales asfálticos o bituminosos,
con agregado para lograr un pavimento flexible. O bien, puede tratarse de mezclar
materiales para formar una superficie de suelo-cemento. En este caso trabaja muy
bien el accesorio de disco con espolones.
La gran facilidad de maniobra que tiene la motoconformadora, la hace útil para nivelar
aeropuertos o grandes áreas para construcción. No está limitada su capacidad al
nivelado fino sobre una superficie uniforme y plana, sino que abarca la conformación
de pendientes transversales. Para hacer este tipo de trabajos con mayor precisión, las
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27
motoconformadoras modernas están provistas dé controles automáticos de la hoja.
Estos permiten al operador:
1) Ajustar la hoja a la inclinación deseada
2) Dar una línea de inclinación establecida.
El sistema comprende una consola de mando en la que se fijan las metas, servo -
válvulas para convertir las señales eléctricas enviadas por los elementos sensoriales
en acciones hidráulicas, y un sistema hidráulico para accionar los cilindros que
mueven a la hoja en forma automática. Un operador puede ajustar entonces cualquier
pendiente deseada, desde 0 hasta 20%, la cual ajusta, a su vez, un medidor de
péndulo. Si la pendiente de la hoja no concuerda con la que se ha marcado, el
medidor de péndulo envía una señal a las servo-válvulas para corregir la inclinación
de la hoja. El regulador de pendiente trabaja en forma similar, pero sigue una línea de
pendiente formada por un hilo, o una rueda seguidora situada un poco adelante del
extremo de la hoja. Si el extremo de la hoja se mueve verticalmente, apartándose de
la pendiente establecida, un potenciómetro instalado sobre la hoja, y que soporta el
otro extremo de la varilla de guía, envía una señal a las servo- válvulas para corregir
la posición de la hoja.
La motoconformadora puede utilizarse para otras operaciones con aditamentos
especiales. Ya se ha mencionado la hoja corta, especial para excavar trincheras de
caja de poca profundidad. Hay un accesorio similar que se coloca en el extremo de la
hoja, que se emplea para ensanchar pavimentos angostos, y agregar unos cuantos
metros a la superficie existente. Este complemento se parece a una caja y tiene un filo
frontal cortante. Cuando se tira de él, a lo largo de la orilla del pavimento, la
motoconformadora con su caja cortante va excavando el acotamiento original del
material para preparar la adición del nuevo material para el pavimento adicional. El
aditamento de caja cortante puede usarse también como pavimentador del tipo de
forma caja cortante puede usarse también como pavimentador del tipo de forma
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28
deslizante, o bien, para extender grava clasificada, formando a lo larga del pavimento
existente un lecho uniforme a manera de nueva terminación.
Otro aditamento que aumenta la utilidad de la motoconformadora es el transportador -
elevador. Este se adapta para tomar el material suelto que sale por el extremo de cola
de la hoja, y eleva dicho material, para vaciarlo a un lado o a otro equipo de acarreo
para su transporte. Los accesorios como el transportador mencionado, la hoja para
trincheras de poca profundidad y el ensanchador de pavimentos, ocasionan una carga
excéntrica a la motoconformadora. El diseño de este equipo es adecuado para
aceptar tal excentricidad, debido al acostamiento de las ruedas frontales y a la
disposición articulada de pivote.
Vale la pena mencionar otro uso de la motoconformadora que se logra con otro
accesorio apropiado. Como este equipo tan versátil forma parte, a mentido, de la
flotilla que ha de efectuar tina operación de movimiento de tierras, puede hacer, en
ocasiones, un doble servicio.
La motoconformadora ayuda generalmente a la flotilla de unidades de acarreo,
manteniendo en buen estado la ruta de tránsito. Además, con un bloque de tope
instalado al frente, puede servir ocasionalmente como empujador, para ayudar a
cargar las motoescrepas.
Motoescrepas para movimiento de tierras
La motoescrepa para movimiento de tierras se inventó y desarrolló como un equipo
que puede cargar, acarrear y vaciar material suelto.
A la parte del equipo que maneja el material se le llama escrepa o raspador: El otro
componente, que aporta la potencia, se conoce como la unidad motriz. En
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29
consecuencia, puede llamarse a este equipo tractor- raspador. Por simplicidad, a toda
la combinación se le llama generalmente motoescrepa.
La escrepa y su unidad motriz pueden trabajar independientemente de cualquier otro
equipo. Por esta capacidad, se llama a este equipo movedor de tierra autocargable.
Las motoescrepas se utilizan mucho en los trabajos de terracerías.
Anchuratotal
Faldon
11 8”(3115 mm)
11 7”(4300 mm)
8 9”(2430 mm)
Anchurade embarque
12 6”(3800 mm)
14 4”(4150 mm)
23”(2000 mm)
15(4150 mm)
7 4”(2250 mm)
32 3”(4650 mm) 12 4”
(3750 mm)
12 8”(3900 mm)
Figura No. 13 Motoescrepas para movimiento de tier ra
Tomada de Fundamentos de Movimiento de Tierra Caterpillar Motor Co.
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30
Cargadores Frontales para Movimiento de Tierras
Figura No.14 Cargadores frontales para movimiento de tierras Tomada de A- Z De la Construcción y la Decoración LEGIS
El cargador frontal es un equipo tractor, montado en orugas o en ruedas, que tiene un
cucharón de gran tamaño en el extremo frontal. El cucharón está instalado para
excavar o cargar tierra o material granular, levantarlo, acarrearlo cuando sea
necesario, y vaciarlo desde cierta altura. Los primeros cargadores tenían brazos
rígidos, mecánicos, pivoteados en torno al bastidor del tractor mediante controles de
cable. Esto significaba que la fuerza de excavación y cualquier cambio de posición
horizontal del cucharón tenían que provenir del movimiento del tractor. Los cables sólo
podrán mover al cucharón hacia arriba y hacia abajo. El cucharón tenía que ser
empujado por el tractor para encajarse en el banco de material. Cuando el cucharón
estaba cargado, se retiraba el tractor, se elevaba el cucharón en trayectoria vertical,
se movía sobre un camión u otro vehículo semejante, y luego se vaciaba su carga.
Todos estos movimientos del tractor eran incómodos.
Una de las aplicaciones más comunes del cargador es la carga de materiales en
unidades de acarreo.
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31
Si el área que circunda al material por cargar es razonablemente nivelada, la unidad
de acarreo puede situarse en una posición cercana conveniente. En tal caso el
cargador puede excavar y hacer el movimiento corto necesario para vaciar su carga al
camión. Durante los primeros años del desarrollo del cargador frontal, se usó como
sustituto de las pequeñas palas mecánicas para cargar camiones. En la actualidad se
fabrican cargadores grandes y de gran capacidad con cucharón hasta 15 yardas
cúbicas (11.5 m3) que están reemplazando a las palas mecánicas en casi todas sus
operaciones tradicionales.
Otro uso común que se da a los cargadores es en la excavación para basamentos o
cimentaciones. En tal caso, sólo son aplicables cuando la dimensión horizontal más
pequeña, es por lo menos igual al ancho del cucharón, si no es que varias veces
mayor. Si la dimensión más corta del fondo de la excavación es por lo menos del
doble de la longitud del cargador, no contando el cucharón, puede disponerse la
operación para carga de camiones al nivel de la cimentación. Con el mismo cargador
puede excavarse una rampa para que pueda entrar el camión hasta el fondo de la
excavación siguiendo uno de los lados largos. Luego pueden cargarse los camiones
como se dijo antes para la operación de carga de camiones de acarreo.
Un tercer uso importante del cargador frontal es la carga de material de voladuras a
unidades de acarreo, en el espacio limitado de una excavación en roca, de un túnel o
de una cantera. En tales situaciones, el cargador tiene una ventaja sobre la pala
mecánica, por su pluma y demás partes salientes. Sin embargo, tanto el cargador
montado en orugas como el montado en ruedas, con buena flotación sobre terrenos
accidentados, pueden utilizarse para las excavaciones hechas en roca.
También le aplica el cargador frontal para excavar apegados o material de cantera,
para cargarlos a la panilla de la tolva de alimentación de una planta trituradora. En
general, se sitúa la tolva en el borde, o apenas adentro del tajo de material. El
cargador excava entonces su carga y la acarrea una distancia pequeña hasta la tolva.
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32
Si la distancia de acarreo es mayor que la de alcance de una pala desde su posición
de excavación, el cargador tiene una ventaja decisiva sobre la pala mecánica para
esta operación. .
Por supuesto, cualquiera operación de limpieza de construcción que comprenda el
recogimiento del material y su vaciado en algún otro lugar, es ideal para un cargador
frontal. Como se mencionó antes, esta es la razón que originó la introducción del
cargador de cucharón. Entre otros ejemplos, pueden citarse lar extracción de troncos
de raíz de árboles de boleos o guijas grandes, así como de otros objetos grandes que
estén en el área de trabajo, como preparación para los trabajos de nivelación del
terreno; el relleno de una excavación para cimentación o de trincheras.
Movedores de Tierra por Transportadores de Bandas para Carga
Figura No. 15 Movedores de tierra por transporta dores de bandas para carga Tomada de A- Z De la Construcción y la Decoración LEGIS
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33
A través de los años, los contratistas han estado buscando equipo de mayor
producción para el movimiento de tierra. Un Sistema que pareció tener gran utilidad,
fue el de cargar el material en unidades de acarreo de alta velocidad mediante un
transportador de banda. Una de las primeras versiones de este conjunto, consistía en
una unidad móvil con cucharón para levantar material suelto o de fácil excavación, el
cual se descargaba en una banda transportadora inclinada para elevarlo, y vaciarla a
unidades de acarreo que pasaban por la cargadora en su recorrido. La cargadora
tenía que ser arrastrada por uno o dos tractores.
Para hacer menos complejo el conjunto, aunque de menor producción, se desarrolló
la conformadora elevadora. Ésta puede ser enganchada a una motoconformadora, o
bien, puede ser de autopropulsión, y por lo general, carga material suelto procedente
del derecho de vía de una carretera.
Excavación de Trincheras
La excavación de trincheras en la excavación de ranuras o zanjas en la superficie de
la tierra, para la instalación de un conducto u otro elemento de construcción largo y
angosto.
La instalación que forma parte de ruta operación, es importante. Hace pensar en el
hecho de que la ranura o trinchera abierta tendrá que ser rellenada sobre el conducto
instalado, tan pronto esté en su lugar. Esta es la característica que hace del corte de
trincheras una operación diferente del corte de canales.
Un canal es también un corte relativamente largo, pero un corte que ha
de dejarse abierto, y que puede llevar pendientes del fondo hacia afuera, para
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mantener sin perturbación la estabilidad de la tierra. La construcción de la ranura o
canal con pendientes laterales, o sea, de sección transversal trapezoidal, se hace a
menudo en la forma más económica, mediante una draga de arrastre.
Figura No. 16 Excavador de trincheras
Tomada de A- Z De la Construcción y la Decoración LEGIS
Una trinchera puede construirse con lados de gran pendiente, y a menudo, incluso
verticales, mientras no se derrumben antes de que se rellene la excavación. El
rellenado de trincheras, como parte de la operación total, tiene importancia especial
cuando se trata de escoger el equipo a usar. Implica que el equipo de excavación a
utilizar, debe ser capaz de apilar el material excavado a lo largo de la línea de la
trinchera. Por lo tanto, el equipo que se use para esta operación debe tener alguna
forma de transportador que descargue de material a un lado y un poco alejado del
borde de la trinchera, o bien, poder girar cada cucharón cargado, hada un lado, para
apilar el material.
Otra consideración especial para seleccionar equipo para la excavación de trincheras,
es la referente al depósito de la carga en los lados de la trinchera y sobre el conducto
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35
que ha de instalarse, cuando esta es motivo de preocupación. El material en el que se
ha de excavar la trinchera, debe ser relativamente firme, fuerte y estable. Si los lados
de la trinchera tienen tendencia a derrumbarse al soportar carga en las cercanías de
su borde superior, deben planearse el equipo y la operación de manera de evitar que
esto ocurra.
El equipo de excavación de trincheras que se utilice, debe estar montado sobre
orugas para distribuir mejor su carga. Puede usarse cintas de orugas muy anchas
para reducir aún más la carga por unidad de superficie. Si es grande la probabilidad
de derrumbe de los lados verticales de la trinchera, puede evitarse mediante maderos
transversales a la trinchera, o bien, puede dárseles una cierta pendiente, a semejanza
de lo que se hace en un canal. Cualquiera de estas dos soluciones tiene sus
desventajas. Una trinchera cuyas paredes se han apuntalado con miembros
transversales, ofrece interferencias al equipo y a los hombres que trabajan en la
trinchera. Con ello se pueden reducir la eficiencia y la economía de la operación, pero
en cambio, se mejora notablemente la seguridad de la misma, lo cual es importante.
Si se da una pendiente a los lados o taludes, para hacer que la trinchera se asemeje a
un canal, la carga que ha de obrar sobre el conducto instalado será mayor, porque se
habrá reducido el puenteo de la carga sobre el tubo. Esto es importante para la
instalación de un conducto tubular abierto en una trinchera.
Las especificaciones de construcción relativas al tubo a instalar en una trinchera,
tienen generalmente previsiones para asegurar que no haya una sobrecarga sobre el
tubo. Ciertos estudios han demostrado que la carga máxima que obra sobre un
conducto tubular tiene lugar al nivel de la parte superior del tubo. Por lo tanto, si se
mantiene al mínimo la anchura de la trinchera hasta la parte superior del tubo, la
carga aplicada sobre éste, es razonable. La limitación de la carga aplicada sobre el
tubo, también depende del cuidado con el que se deposite la tubería en el fondo de la
excavación, y de la manera en que se coloque el relleno Superior.
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Equipo para dragado
Figura No. 17 Equipo de dragado
Tomada de A- Z De la Construcción y la Decoración LEGIS
Una operación de dragado consiste en excavar material terroso cubierto por agua. A
menudo. Se provoca la suspensión del material en el agua, para transportarlo al lugar
de depósito. Tales trabajos pueden tener por objetivo la excavación general
submarina de una bahía, de una playa, de un lago. En esos casos, si el área por
excavar tiene una anchura considerable, lo mismo que longitud, se sitúa la draga de
manera que ejerza una acción de recorrido continuo y extenso sobre la superficie de
agua, alrededor de un centro de giro. En otros trabajos, la draga tendrá que excavar
un canal o una trinchera, y necesitará moverse según una línea, a medida que avance
la excavación.
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37
Palas mecánicas y retroexcavadoras
Figura No. 18 Palas mecánicas y retroexcavadoras
Tomada de A- Z De la Construcción y la Decoración LEGIS
La pala mecánica y las retroexcavadoras, tienen en su extremo frontal partes de
trabajo muy similares. Ambas tienen plumas cortas y firmes, sujetas directamente al
frente de la superestructura giratoria. La pluma soporta a un miembro excavador que
tiene un cucharón excavador en su extremo. Una diferencia básica entre la pala y la
retroexcavadora es la dirección en la que se mueven sus cucharones para lograr sus
cargas. La pala mueve su cucharón hacia arriba y se aleja de la fuente de poder y de
los controles del operador, para excavar material de un banco de elevación superior al
de asiento del equipo. La retroexcavadora mueve su cucharón hacia abajo y hacia el
operador, para excavar material de un nivel inferior al de asiento del equipo. Para
tener mayor efectividad en estos movimientos, los miembros excavadores tienen
diferentes puntas de conexión a las plumas. En un nuevo diseño conocido como el
"Skooper", introducido por Koehring, se combina el movimiento ascendente de
excavación del cucharón de la pala, con un mecanismo frontal como el de la
retroexcavadora.
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38
La pala tiene el soporte del miembro excavador aproximadamente a la mitad de su
longitud. El miembro excavador se mueve hacia adelante y hacia atrás, a través de
una ranura que tiene la pluma, y gira también sobre este punto de pivoteo de la
pluma.
Como podemos darnos cuenta la excavadora es una máquina dedicada a los trabajos
de excavación y desmonte de tierras.
A continuación se mencionaran los tipos de Excavadoras existentes:
Excavadora con Rueda de Cangilones
La que dispone de cangilones montados sobre una rueda de gran diámetro, que está
instalada sobre un brazo que permite su elevación o descenso. Se emplea en labores
a ciclo abierto que requieran grandes rendimientos, incluso en terrenos duros, y
alcanza movimientos de hasta 500 m3/h.
Excavadora de Rosario:
Excavadora utilizada en suelos de poca consistencia para la extracción de grandes
cantidades de tierra. Va provista de una serie de cangilones mordientes, con una
capacidad de hasta 2 m3 cada uno, dispuestos sobre una cadena sin fin en el brazo
de la excavadora, los cuales extraen las tierras en un extremo y las descargan por el
otro, de forma continua.
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Excavadora de Cuchara:
Figura No. 19 Excavadora de cuchara
Tomada de www.construye.com
La que está provista de un mecanismo que arranca o extrae las tierras, y se cierra
luego sobre ellas para permitir su extracción y transporte.
Excavadora de Cuchara Mordiente
Es aquella cuya cuchara, que pende de un cable lanzado desde la pluma de la
excavadora, cae por su propio peso sobre el material a extraer y se cierra sobre él al
ser izada o mediante mecanismos secundarios. La cuchara se abre posteriormente
para descargar el material extraído. Este tipo de máquina se utiliza principalmente
para excavaciones profundas y verticales.
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Excavadora Pala
Vehículo automotor provisto de una pala dentada que extrae y recoge las tierras
excavadas, para su transporte y descarga.
Excavadora Superficial (Bulldozer)
Figura No. 20 Excavadora superficial (bulldozer)
Tomada http://www.obra viales.com
Vehículo automotor sobre orugas provisto de una pala frontal que extrae y reparte o
arrastra las tierras arrancadas, utilizado en trabajos de desmonte y explanación.
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1.10. EXCAVACIÓN EN OBRAS COMPLEMENTARIAS
1.10.1. Aspectos generales
La excavación que se ejecute en la construcción de obras complementarias, tales
como soleras, cámaras, sumideros, tuberías, etc., se cubicará separadamente, y se
agregará al volumen total de excavación.
1.11. FORMA DE PRESENTACIÓN DE LAS PARTIDAS EN EL PRESUPUESTO DE LA OBRA
1.11.1. Aspectos generales
En las bases técnicas especiales, se indicara la forma de presentación de las partidas
que comprende el movimiento de tierras de la obra contratada, de acuerdo a los
siguientes criterios:
� Volumen de excavaciones, de acuerdo a su clasificación.
� Volumen de material de excavación empleado como relleno en la misma obra
(movimiento de tierra compensado).
� Relleno de empréstito.
� En la presentación de las propuestas en base a precios unitarios, se cubicara
separadamente cada una de estas partid
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CONDUCTA DE SALIDA
El objetivo de la siguiente evaluación es identificar las deficiencias o posibles vacíos
conceptuales que el estudiante tenga una vez finalice el estudio de la sesión. Se
sugiere reforzar dichos conceptos mediante la bibliografía sugerida y sesiones de
refuerzo programadas con el tutor de la asignatura.
Lea y responda las siguientes preguntas
Recuerde que este es un proceso personal, por favor hágalo solo y después, si así lo
desea, confronte sus respuestas con el módulo, su tutor o sus compañeros. Ánimo y
buena suerte en esta misión.
EVALUACIÓN FINAL
1. ¿Diríjase a un proyecto de construcción vial en el cual se estén efectuando
excavaciones, determine cómo se clasifican las excavaciones y mencione tres
tipos?
2. ¿Ubique una obra de construcción donde se este realizando un movimiento de
tierra para determinar cómo debe realizarse la ejecución del relleno y mediante
el uso de que equipos?
3. ¿En una obra de construcción vial, el terreno a sufrido un esponjamiento, como
explicaría usted este fenómeno?
4. ¿En una construcción vial se esta ejecutando un movimiento de tierra mediante
el uso de una motoconformadora, de que manera podría usted describir este
equipo?
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43
5. ¿Diríjase a una obra de construcción vial en la cual se este ejecutando un
movimiento de tierra, analice el procedimiento utilizado y explique en que
consiste?
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SOLUCIÒN DE LA CONDUCTA DE SALIDA EVALUACIÓN FINAL
1. ¿Dirijase a un proyecto de construcción vial en el cual se estén efectuando
excavaciones, determine cómo se clasifican las excavaciones y mencione tres
tipos?
Las excavaciones se clasifican en:
a) Excavación en terreno blando.
b) Excavación en terreno semiduro.
c) Excavación en terreno duro.
d) Excavación en terreno muy duro.
e) Excavación en roca.
Excavación en terreno blando: Puede ser ejecutada valiéndose exclusivamente de la
pala. El material del suelo puede ser de tipo arenoso, arcilloso o limoso, o una mezcla
de estos materiales; también puede contener materiales de origen orgánico.
Excavación en terreno duro: Puede ser ejecutada valiéndose exclusivamente de la
chuzo. El material puede ser una mezcla de grava, arena y arcilla, fuertemente
consolidada.
Excavación en roca: La que precisa para su ejecución del uso de explosivos. El
material puede estar constituido por un manto de roca, o por piedras de gran tamaño,
que no pueden ser removidas mediante el uso de maquinaria.
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45
2. ¿Ubique una obra de construcción donde se este realizando un movimiento de
tierra para determinar cómo debe realizarse la ejecución del relleno y mediante el uso
de que equipos?
El relleno debe ejecutarse por capas horizontales de espesor suelto no mayor de 20
cm, en todo el ancho de la calzada o acera y en longitudes adecuadas, de acuerdo al
método empleado en la distribución, mezcla y compactación. En caso de ser
transportado y vaciado mediante camiones, mototraillas, u otro equipo de volteo, la
distribución debe ser efectuada mediante Bulldozer, Motoniveladoras u otro equipo
adecuado. Si el material no fuese uniforme, se debe proceder además a mezclarlo
hasta obtener la debida uniformidad. Al mismo tiempo, deberá controlarse el tamaño
máximo de los elementos que integren dicho material, eliminando todo aquel que
supere este tamaño.
3. ¿En una obra de construcción vial, el terreno a sufrido un esponjamiento, como
explicaría usted este fenómeno?
Todos los terrenos al ser excavados sufren un aumento de volumen. Este aumento de
volumen, expresado en porcentaje del volumen en sitio, se llama esponjamiento. Si el
material se emplea como relleno, puede en general, recuperar su volumen e incluso
puede reducirse (Volumen compactado).
4. ¿En una construcción vial se esta ejecutando un movimiento de tierra mediante
el uso de una motoconformadora, de que manera podría usted describir este equipo?
La motoconformadora es un equipo que se utiliza para mover tierra u otro material
suelto. Generalmente, su función consiste en nivelar, modelar o dar la pendiente
necesaria al material en el que trabajo, para darle una configuración predeterminada.
Es de particular utilidad, porque su hoja puede mantenerse en diversas posiciones. A
esta hoja también se le llama hoja conformadora o moldeadora, porque recuerda una
de las formas primitivas de este equipo.
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5. ¿Dirijase a una obra de construcción vial en la cual se este ejecutando un
movimiento de tierra, analice el procedimiento utilizado y explique en que
consiste?
Un movimiento de tierras consiste en una modificación del perfil natural del suelo para
la ejecución de una obra de pavimentación por medio de las cotas de proyecto de
rasante y subrasante, siendo necesario en algunos casos rebajar dichas cotas, y en
otros casos elevarlas, el primer caso corresponde ejecutar un trabajo de "corte o
excavación", y en el segundo, un trabajo de "relleno o de terraplén", En ambos casos
debe efectuarse lo que constituye propiamente un "movimiento de tierras”.
SESIÓN II
MUROS DE CONTENCIÓN EN
GAVIONES
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48
INTRODUCCIÓN
Colombia ha tenido buena tradición en el uso de muros de gaviones. Estos se han
construido con el fin de proteger la banca de carreteras y derechos de vía de
oleoductos, para prevenir deslizamientos que pongan en peligro la estabilidad de
instalaciones dé ingeniería, para contener materiales sobrantes en sitios de botadero
y para la protección de orillas de ríos y cauces de corrientes menores.
OBJETIVOS
� Permitir al estudiante identificar que es un muro de contención en gaviones.
� Determinar donde, cuando y para que se utilizan los muros de contención en
gaviones.
� Identificar los materiales y el equipo empleado en el proceso constructivo de
los muros en gaviones.
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CONDUCTA DE ENTRADA
Esta es una actividad que le permitirá saber con que bases cuenta del tema que vamos a
abordar, ¡no se preocupe! Si no sabe las respuestas a las preguntas que se le presentan,
lo importante es lograr ampliar la visión para asumir con éxito su formación en el
programa. Ahora lo invito a desarrollar esta auto evaluación, contéstela a conciencia, ya
que los resultados de ella le indicarán con exactitud que tanto sabe y que debe reforzar.
1. A continuación se hace énfasis en un diseño para verificar la estabilidad de un
muro de contención en gaviones en el cual usted necesitara de asignaturas como
resistencia de materiales y mecánica de suelos, si no las ha visto, de todas
maneras se presenta la solución del ejercicio paso a paso, lea muy detenidamente
la aplicación de las formulas enunciadas dentro del modulo y además le sugiero
que utilice la bibliografía propuesta para que supere el grado de complejidad de
estos ejercicios.
Verificar la estabilidad del muro de contención en gaviones lustrado en la figura que se
muestra a continuación, siendo el peso especifico del a piedra de relleno de los gaviones
2,43 t/m3 y las características del terreno a contener γs=1.8 t/m3, ϕ=30º y c=0 8 t/m2. El
suelo de la base es una arcilla arenosa con una capacidad soporte de 2.0 Kg/cm2 y
ϕ=27º. El muro tiene una inclinación contra el terreno de 10º, teniendo una altura total
medida paralelamente a la cara externa del mismo de 5,0 m. El talud sobre el muro es
horizontal y sobre el mismo actúa una sobrecarga de 2,5 t/m2.
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2. Dirijase a un sitio donde se este utilizando un muro de contencion en gaviones y
determine en que consiste y para que ha sido diseñado
3. Con respecto al ejercicio anterior determine ¿cuales son las ventajas de los muros de
contención en gaviones?
4. Ubique una obra de construcción vial y explique que consiste el trabajo de
formación de terraplenes
5. Con base al ejercicio anterior determine cuáles son las partes constitutivas
de un terraplén.
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SOLUCIÒN DE LA CONDUCTA DE ENTRADA
β = 90º + α = 100o; ϕ = 30º; y ε = 0o
2
2
2
)()(
)()(1)(
)(
+−−++−
+=
εβδβεϕδϕδββ
ϕβ
sensen
sensensensen
senKa
Ka = 0,24
( )[ ] αα costgaBhH −+=
( )[ ] mtgH oo 92.410cos10115 =−+=
)/(212
2
1 2 mtKaHcH
hKaHEa s
s −
+= γ
)/(18.80192.4
39.1224.0)92.4(8.1
2
1 2 mtx
Ea =−
+=
αBsenhH
hHHd
s
s −
++=
2
3
3
msenx
xd o
s
s 5.110.2539.1292.4
39.1392.4
3
92.4 =−
++=
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52
γg = 1.7 t/m3 ; W= A* γg = 8.5 m2 x 1.7 t/m3 = 14.45 t/m ; ϕ = δ = 30º
VERIFICACIÓN DE LA SEGURIDAD DEL DESLIZAMIENTO
El peso de los gaviones W; la componente vertical del empuje activo Ev.; la
componente horizontal del empuje activo Eh.
W = 14.45 t/m
)90( βδ −+= osenEaEv
)1003090(18.8 ooosenEv −+=
Ev = 2.79 t/m.
)90(cos βδ −+= oEaEh
)1003090(cos18.8 oooEh −+=
Eh = 7.69 t/m
( )[ ] ( )α
αϕααηcos
cos'
Eh
senEvWtgsenEhEvW ++++=
η’ = 1.63 > 1.5
VERIFICACIÓN A LA SEGURIDAD AL VUELCO
El momento volcador vale:
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53
dEhMv *=
Mv = 7.69 * 1.5
Mv = 11.53 tm/m
El momento resistente vale:
EvsWsMr += '
Donde:
βα
tghH
hHHBs
s
s 1
2
3
3cos
++−=
oo
tgx
xs
100
1
39.1292.4
39.1392.4
3
92.410cos5.2
++−=
s = 2.80 mts.
αα YgsenXgs += cos'
Siendo Xg y Yg coordenadas del centro de gravedad del muro:
Xg = 1.57 mts. y Yg = 2.09 mts.
oo sens 1009.210cos57.1' +=
s’ = 1.91 mts.
Por lo tanto:
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54
EvsWsMr += '
80.2*79.291.1*45.14 +=Mr
Mr = 35.41 tm/m
Mv
Mr=''η
43.11
41.35'' =η
5.107.3'' >=η
VERIFICACIÓN DE LAS TENSIONES EN EL SUELO
N
MvMrBe
−−=2
Donde:
αα senEhEvWN ++= cos)(
oo senN 1069.710cos)79.245.14( ++=
mtN /31.18=
31.18
53.1141.35
2
5.2 −−=e
mB
me 42.06
05.0 =<=
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55
Por lo tanto, la resultante cae dentro del núcleo central y las tensiones valen:
+=B
e
B
N 611σ
+=5.2
05.0*61
5.2
31.181σ
2221 /2/83.0/27.8 cmKgcmKgmt <==σ
−=B
e
B
N 612σ
−=5.2
05.0*61
5.2
31.182σ
2222 /2/64.0/38.6 cmKgcmKgmt <==σ
En este caso, como para la mayoría de las verificaciones de estabilidad de las secciones
intermedias verifican satisfactoriamente.
2. Dirijase a un sitio donde se este utilizando un muro de contención en gavión y
determine en que consiste y para que ha sido diseñado
El gavión es una estructura en forma de caja rectangular, hecha con malla de alambre
galvanizado eléctricamente soldado en todas sus intersecciones, la estructura ha sido
diseñada para que se llene con piedras teniendo al final una unidad constructiva continua,
de excelente presentación, de sólida conformación, capaz de soportar el dinamismo de
las corrientes de agua, el empuje de masas de tierra, etc; además los espaciamientos o
huecos entre piedra y piedra le dan a la construcción una permeabilidad que le permite
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56
drenar las filtraciones de agua por gravedad, así como no dejar que las cargas hidráulicas
se desarrollen detrás de la pared de los gaviones.
3. Con respecto al ejercicio anterior determine ¿cuales son las ventajas de los muros de
contención en gaviones
a) Flexibilidad: Las estructuras de gaviones tienen gran adaptabilidad al terreno,
adsorben todos los asentamientos y no requieren ningún tipo de cimentación especial.
b) Permeabilidad: Son estructuras drenantes que desaloja el agua que pueden contener
las obras que protegen, eliminando de esta manera una de las principales causas de
la inestabilidad de las obras.
c) Resistencia: El conjunto de gaviones forma una estructura estable a todos los
esfuerzos de tensión y compresión.
d) Durabilidad: Los gaviones colocados en obra tiene un periodo de más de 20 años de
vida, tiempo en que los arrastres depositados en los intersticios de las piedras y la
sedimentación de los mismos originan la formación de un bloque compacto y sólido.
4. Ubique una obra de construcción vial y explique que consiste el trabajo de formación
de terraplenes.
Este trabajo consiste en la escarificación, nivelación y compactación del terreno o del
afirmado en donde haya de colocarse un terraplén nuevo, previa ejecución de las obras
de desmonte y limpieza, demolición, drenaje y subdrenaje; y la colocación, el
humedecimiento o secamiento, la conformación y compactación de materiales apropiados
de acuerdo con la presente especificación, los planos y secciones transversales del
proyecto y las instrucciones del Interventor.
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57
5. Con base al ejercicio anterior determine cuáles son las partes constitutivas de un
terraplén
En los terraplenes se distinguirán tres partes o zonas constitutivas:
a. Cimiento, parte del terraplén que está por debajo de la superficie original del terreno,
la que ha sido variada por el retiro de material inadecuado.
b. Núcleo, parte del terraplén comprendida entre el cimiento y la corona. El núcleo
junto con el cimiento constituyen el cuerpo del terraplén.
c. Corona (capa subrasante), formada por la parte superior del terraplén, construida en
un espesor de treinta centímetros (30 cm), salvo que los planos del proyecto o las
especificaciones particulares indiquen un espesor diferente.
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58
1. MUROS DE CONTENCIÓN EN GAVIONES
Figura No. 21 Muros de Contención en Gaviones
Tomada de http://www.soluciones espaciales.com
1.1. GENERALIDADES
Consiste en el transporte, suministro, manejo, almacenamiento e instalación de canastas
metálicas, y el suministro, transporte y colocación de material de relleno dentro de las
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59
canastas, de acuerdo con los alineamientos, formas y dimensiones y en los sitios
indicados en los planos del proyecto o determinados por el Interventor.
Los Artículos que se mencionan en este capitulo corresponden al INSTITUTO NACIONAL
DE VÍAS Y MINISTERIO DE TRANSPORTE. Especificaciones Generales de
Construcción de Carreteras. Escuela Colombiana de Ingeniería, 1998.
1.2. MATERIALES
1.2.1. Canastas metálicas
Las canastas metálicas estarán formadas de alambre de hierro galvanizado de triple
torsión, con huecos hexagonales de abertura no mayor de diez centímetros (10 cm).
El alambre deberá ajustarse a la norma ASTM A-116 o a la ASTM A-856. Se utilizará
alambre galvanizado de diámetro superior a dos milímetros (2 mm), excepto en las aristas
y los bordes del gavión que estarán formados por alambres galvanizados cuyo diámetro
será, como mínimo, un veinticinco por ciento (25 %) mayor que el del enrejado.
La forma y dimensiones de las canastas serán las señaladas en los planos y las
especificaciones particulares del proyecto.
1.2.2 Material de relleno
Podrá construir de canto rodado, material de cantera o material de desecho adecuado,
teniendo cuidado de no utilizar materiales que se desintegren por la exposición al agua o
a la intemperie, que contengan óxido de hierro, con excesiva alcalinidad con compuestos
salinos, cuya composición pueda atacar el alambre de la canasta.
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60
El peso unitario del material deberá ser, cuando menos, de un mil doscientos cincuenta
kilogramos por metro cúbico (1250 kg/m3).
Deberá cumplir, además, los siguientes requisitos:
1.2.2.1. Granulometría
El tamaño mínimo de las piedras deberá ser, por lo menos, treinta milímetros (30 mm)
mayor que las aberturas de la malla de la canasta.
1.2.2.2 Resistencia a la abrasión
El desgaste del material al ser sometido a ensayo en la máquina de Los Ángeles, según la
norma INV E.219, deberá ser inferior a cincuenta por ciento (50%).
1.2.2.3 Absorción
Su capacidad de absorción de agua Será inferior al dos por ciento (2%) en peso. Para
determinarla, Se fragmentará una muestra representativa de las piedras y se ensayará de
acuerdo con la norma INV E-223.
1.3. EQUIPO
Se requieren, principalmente, equipos para la explotación, procesamiento y transporte del
material de relleno; para el transpone de las canastas de alambre; para la eventual
adecuación de la superficie sobre la cual se construirán los gaviones, así como
herramientas manuales.
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61
1.4. MUROS DE GAVIONES
Figura No. 22 Muros de gaviones
Tomada de http://www.solucionesambientales.com
Pertenecen a la categoría de estructuras flexibles en el sentido de que pueden
deformarse ajustándose a movimientos de la fundación, en comparación con las
estructuras de concreto reforzado o de mampostería.
Según las dimensiones de las canastas empleadas y su colocación dentro de la
estructura, los gaviones se dividen en dos clases:
� Gaviones de base, de dimensiones 2,0 x 1,0 x 0,5 m.
� Gaviones de cuerpo, de dimensiones 2,0 x 1,0 x 1,0.
La canasta para gaviones es fabricada con malla del tipo "ciclón" o eslabonada de triple
torsión, con abertura de 10 cm como máximo. Los amarres entre aristas de las canastas y
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62
unos tirantes entre caras que se colocan a los tercios de la altura del gavión, deberán
hacerse con alambre del mismo calibre y calidad del utilizado en la fabricación de las
mallas. Los materiales para el relleno deben ser durables, limpios y resistentes. Las
canastas deberán ser llenadas y amarradas en el sitio exacto donde han de quedar
definitivamente, y no se permitirá ningún transporte de las mismas una vez se haya
efectuado el relleno.
En obras de mantenimiento de derechos de vía de oleoductos en varias regiones del país
en las cuales no se encuentran materiales rocosos adecuados, o su transporte desde la
fuente al sitio de trabajo resultaría demasiado oneroso, se ha acudido con éxito al llenado
de los gaviones con sacos de polipropileno, con capacidad de 25 a 30 litros, rellenos
hasta un 75 % de su capacidad con una mezcla rica de suelo -cemento (proporción 4 :1).
Los sacos se colocan en tandas y entrabados, y se compactan a mano con pisones de
plancha metálica.
El terreno de fundación deberá ser razonablemente nivelado suprimiendo las depresiones
o salientes. Los materiales sueltos, blandos u orgánicos que se encuentre deberán ser
retirados. En los gaviones se observa que en la base del muro se ha colocado un lecho de
piedra, medida que resulta muy favorable para la estabilidad de la estructura por cuanto
mejora las condiciones de cimentación a la vez que provee un buen drenaje al conjunto.
En el caso de contener zonas inestables es muy conveniente construir" un filtro hijo la
base del muro o a un lado de ésta.
La calidad del material de relleno contenido detrás del muro también debe merecer
cuidadosa atención. Los suelos arcillosos y ciertas rocas como las lutitas y arcillolitas al
saturarse sufren expansión y generan presiones que pueden alcanzar valores muy altos y
ponen la estructura en peligro de falla.
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63
En el diseño de los muros deben prepararse planos con el suficiente detalle de la
estructura completa y los niveles que la integran, indicando la posición que debe tener
cada gavión, buscando el entrabe adecuado. Se deben disponer de tal forma que no haya
costuras continuas en la totalidad de la altura del muro. También conviene construir los
muros de gaviones con una ligera pendiente hacia atrás (hacia el talud o el relleno
contenido). para mejorar su capacidad al volcamiento: esa pendiente puede ser 1
horizontal: 8 0 10 vertical.
1.5. CALCULO DE MUROS EN GAVIONES
Para el calculo de un muro de contención deben considerarse las siguientes fuerzas:
1.Peso propio del muro
2.Presión del relleno contra el respaldo
3.La componente normal de las presiones en la cimentación.
4. La componente horizontal de las presiones en la cimentación
5. La presión de la tierra contra el frente del muro.
6. Fuerzas de puente. (en el caso de que fuera estribo de puente)
7. Sobrecargas actuales sobre el relleno.
8. Fuerzas de filtración y otras provocadas por el agua.
9. Las subpresiones.
10. La vibración.
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64
11. El impacto de fuerzas
12. Los temblores
13. La acción de las heladas
14. Las expansiones debidas a cambios de humedad en el relleno.
Para determinar el valor del empuje se utiliza la teoría de Coulomb, para lo cual
tendremos:
� La superficie de rotura es plana,
� La fuerza de rozamiento interno se distribuye en forma uniforme a lo largo de la
superficie de rotura,
� La cuña de terreno entre la superficie de rotura y el muro se considera indeformable,
� Se desarrolla un esfuerzo de rozamiento entre el muro y el suelo en contacto, lo cual
hace que la recta de acción del empuje activo se incline en un ángulo respecto de la
norma al paramento interno del muro,
� La rotura se analiza como bidimensional tomando una franja unitaria del muro
considerando la estructura como continua e infinita.
Para no sobredimensionar la estructura, dado que el gavión es permeable, se puede
omitir el empuje hidrostático. La estructura es armada por la malla que tiene una gran
resistencia a la tracción manteniéndose la flexibilidad de la obra. Es conveniente inclinar
el muro contra el terreno unos 6° pudiéndose alcanz ar los 10°, de esta forma disminuye el
valor del coeficiente de empuje activo.
1.5.1 Cálculo del empuje.
Se adopta en el cálculo el estado límite activo del terreno, el método de Coulomb se basa
en el estudio del equilibrio de una cuña de suelo indeformable sobre la que se actúa el
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65
peso propio, la fuerza de rozamiento y eventualmente la cohesión ( acción y efecto de
reunirse o adherirsen los materiales de los cuales esta conformado el suelo). Esta cuña
activa se produce cuando hay un desplazamiento de la estructura de contención, lo cual
sucede sólo si la misma es deformable como en el caso de los gaviones. En el caso de
muros muy rígidos se desarrollan empujes mayores que los correspondientes al empuje
activo.
En el caso de muro con paramento vertical interno la superficie de empuje es el propio
paramento interno del muro. En el caso de muro con escalones internos, se considera la
superficie que uno los extremos internos superior e inferior del muro.
Figura No. 23 Inclinación de los Muros de gaviones
Tomada de Wallace Fowler, Mecánica para Ingeniería
Debe considerarse que tanto la fricción como la cohesión se alteran cuando se modifica la
humedad del terreno. Dato que ambos parámetros influyen sensiblemente en la
determinación del empuje activo debe cuidarse mucho cual es el valor adoptado. Suele
ser conveniente despreciar la cohesión, ya que ésta se modifica con el tiempo y tiene gran
influencia sobre el valor final del empuje.
Para terraplenes compactados puede adoptarse un valor de ϕ =30°. Tras el muro se
admite una distribución uniformemente variada de presiones, con lo cual el empuje toma
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66
una configuración triangular. El empuje activo es calculado en función del peso del terreno
y de la altura del muro, siendo su valor reducido debido al coeficiente de empuje activo
Ka.
Como se dijo, el valor del coeficiente de empuje activo depende del ángulo β, ya
mencionado, de ε , que es el ángulo del talud sobre el muro con la horizontal, de ϕ
ángulo de fricción interna del terreno, de ángulo de fricción entre muro y terreno.
En los muros en gaviones, se puede asumir =ϕ . Si tras el muro hay un geotextil δ =0.9 ϕ.}
Estos valores favorables, se deben a la alta rugosidad de la estructura en gaviones que
aumenta sensiblemente la fricción, δ determina también el ángulo entre la dirección del
empuje y la normal a su plano de aplicación.
El valor del coeficiente de empuje activo Ka es determinado por la expresión:
2
2
2
)()(
)()(1)(
)(
+−−++−
+=
εβδβεϕδϕδββ
ϕβ
sensen
sensensensen
senKa
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67
Figura No. 24 Fuerzas de los Muros de gaviones
Tomada de Wallace Fowler, Mecánica para Ingeniería
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68
Figura No. 25 Fuerzas de los Muros de gaviones
Tomada de Wallace Fowler, Mecánica para Ingeniería
El empuje activo está determinado por la expresión
)/(22
1 2 mtKaHcKaHEa s −= γ
en la cual:
γs = peso específico del suelo
c = cohesión
H = [ h+ (b-a) tg α ] cos α, altura de actuación del empuje, siendo
h = altura del muro
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69
b = base del muro despreciando los escalones externos
a = ancho del muro en la cima
Debe recordarse la consideración hecha sobre la cohesión.
En el caso de sobrecarga sobre el terraplén, siendo q el valor de la misma, esta es
asimilada a un relleno de altura hs de las mismas características del terreno siendo
hs = q/ γs . Luego el empuje será:
)/(212
2
1 2 mtKaHcH
hKaHEa s
s −
+= γ
Normalmente con sobrecargas debido a vehículos, se adopta q = 1.5 a 2.0 toneladas por
m².
La altura del punto de aplicación del empuje es de difícil evaluación y varía bastante en la
práctica. normalmente puede producirse a una altura comprendida entre 1/2H y 1/3H.
Las variaciones se deben en algunos casos al desplazamiento del muro, a su rigidez e
inclinación, a modificaciones en las características del terreno y sobrecarga.
Normalmente se considera a 1/3H.
Con sobrecarga tendremos:
αBsenhH
hHHd
s
s −
++=
2
3
3
En la cual d es la altura de aplicación del empuje activo, medido en forma vertical desde la
horizontal que pasa por el fulcro ó punto de rotación del muro.
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70
1.5.2. Ejemplo de Calculo
Verificar la estabilidad del muro de contención en gaviones lustrado en la figura que se
muestra a continuación, siendo el peso especifico del a piedra de relleno de los gaviones
2,43 t/m3 y las características del terreno a contener ys=1.8 t/m3, ϕ=30º y c=0 8 t/m2. El
suelo de la base es una arcilla arenosa con una capacidad soporte de 2.0 Kg/cm2 y
ϕ=27º. El muro tiene una inclinación contra el terreno de 6º, teniendo una altura total
medida paralelamente a la cara externa del mismo de 5,0 m. El talud sobre el muro es
horizontal y sobre el mismo actúa una sobrecarga de 2,5 t/m2.
Figura No. 26 Grafico ejemplo
Tomada de Wallace Fowler, Mecánica para Ingeniería
αβ +−
=aB
harctg
oarctg 613
5 +−
=β
β=74.20º
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71
Conocidos:
β = 74.20º; ϕ = 30º; y ε = 0o
2
2
2
)()(
)()(1)(
)(
+−−++−
+=
εβδβεϕδϕδββ
ϕβ
sensen
sensensensen
senKa
Aplicando la anterior formula tendremos que el coeficiente de empuje activo Ka = 0.43.
)/(212
2
1 2 mtKaHcH
hKaHEa s
s −
+= γ
El empuje activo se determinara mediante la ecuación anterior.
Donde
( )[ ] αα costgaBhH −+=
( )[ ] ootgH 6cos6135 −+=
H = 5.18 mts.
ss
qh
γ=
3
2
/8.1
/5.2
mt
mths =
hs = 1.39 mts.
0118.5
39.1243.0)18.5(8.1
2
1 2 −
+= xEa
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72
Ea = 15.96 t/m
αBsenhH
hHHd
s
s −
++=
2
3
3
osenx
xd 63
39.1218.5
39.1318.5
3
18.5 −
++=
d= 1.71 mts.
)1( npg −= γγ
)3.01(43.2 −=gγ
γg = 1.70 t/m3
W = Área de la sección del muro X γg
W = 9.5 m2 x 1.7 t/m3 ; W = 16.15 t /m
δ = ϕ = 30o, admitiendo no tener filtro geotextil entre el muro y el relleno posterior.
VERIFICACIÓN DE LA SEGURIDAD DEL DESLIZAMIENTO
Las fuerzas aplicadas al sistema son:
El peso de los gaviones W; la componente vertical del empuje activo Ev.; la componente
horizontal del empuje activo Eh.
)90( βδ −+= osenEaEv
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73
)20.743090(96.15 ooosenEv −+=
Ev = 11.44 t/m.
)90(cos βδ −+= oEaEh
)20.743090(cos96.15 oooEh −+=
Eh = 11.13 t/3
( )[ ] ( )α
αϕααηcos
cos'
Eh
senEvWtgsenEhEvW ++++=
( )[ ] ( )6cos13.11
644.1115.1627613.116cos44.1115.16'oooo sentgsen ++++=η
η’ = 1.58 > 1.5
VERIFICACIÓN DE LA SEGURIDAD AL VUELCO
El momento volcador vale:
dEhMv *=
Mv = 11.13 * 1.71
Mv = 19.03 tm/m
El momento resistente vale:
EvsWsMr += '
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74
Donde:
βα
tghH
hHHBs
s
s 1
2
3
3cos
++−=
oo
tgx
xs
20.74
1
39.1218.5
39.1318.5
3
18.56cos3
++−=
s = 2.41 mts.
αα YgsenXgs += cos'
Siendo Xg y Yg coordenadas del centro de gravedad del muro:
Xg = 1.06 mts. y Yg = 2.03 mts.
oo sens 603.26cos06.1' +=
s’ = 1.27 mts.
Por lo tanto:
EvsWsMr += '
41.2*44.1127.1*15.16 +=Mr
Mr = 48.08 tm/m
Mv
Mr=''η
03.19
08.48'' =η
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75
5.153.2'' >=η
VERIFICACIÓN DE LAS TENSIONES EN EL SUELO
N
MvMrBe
−−=2
Donde:
αα senEhEvWN ++= cos)(
oo senN 613.116cos)44.1115.16( ++=
mtN /6.28=
6.28
03.198.48
2
3 −−=e
mB
me 5.06
48.0 =<=
Por lo tanto, la resultante cae dentro del núcleo central y las tensiones valen:
+=B
e
B
N 611σ
+=3
48.0*61
3
6.281σ
2221 /2/87.1/68.18 cmKgcmKgmt <==σ
−=B
e
B
N 612σ
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−=3
48.0*61
3
6.282σ
2222 /2/04.0/38.0 cmKgcmKgmt <==σ
En este caso, como para la mayoría de las verificaciones de estabilidad de las secciones
intermedias verifican satisfactoriamente.
1.6. TIPOS DE MUROS EN GAVIONES
1.6.1. Gaviones Electrosoldados
Figura No. 27 Gaviones Electrosoldados
Tomada de http://www.soluciones.vdirect.com
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77
1.6.1.1. Características:
El gavión es una estructura en forma de caja rectangular, hecha con malla de alambre
galvanizado eléctricamente soldado en todas sus intersecciones, la estructura ha sido
diseñada para que se llene con piedras teniendo al final una unidad constructiva continua,
de excelente presentación, de sólida conformación, capaz de soportar el dinamismo de
las corrientes de agua, el empuje de masas de tierra, etc; además los espaciamientos o
huecos entre piedra y piedra le dan a la construcción una permeabilidad que le permite
drenar las filtraciones de agua por gravedad, así como no dejar que las cargas hidraúlicas
se desarrollen detrás de la pared de los gaviones. Presentan gran flexibilidad, son
altamente resistentes a la corrosión en toda superficie, incluyendo los puntos de
soldadura, donde existe una protección galvánica de zinc producto de la fusión de este
metal en la unión soldada. Asimismo el gavión se adecua a cualquier terreno de trabajo,
su construcción es rápida y sencilla, no necesita mano de obra especializada y es de
larga duración.
1.6.1.2. Norma de Fabricación:
- Galvanizado: ASTM A 641 - 91
- Plancha electrosoldada: ASTM A82 - 94
1.6.1.3. Aplicaciones y Usos:
� Defensas de riberas, muros de encausamiento, espigones y protección de diques.
� Muros de contención y terraplanes. Protección de estribos de puentes y accesos.
� Cabezales de alcantarillas. Tomas rústicas. Revestimientos de canales, etc.
1.6.2. Gaviones de Doble Torsión
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78
Figura No. 28 Gaviones de Doble Torsión
Tomada de http://www.soluciones.vdirect.com
1.6.2.1. Características:
El gavión es un módulo en forma de caja rectangular hecho con malla metálica tejida con
doble torsión, que al ser instalado y rellenado con rocas estables forman una unidad
constructiva continua de excelente presentación, y sólida conformación; capaz de soportar
el dinamismo de las corrientes de agua, el empuje de masas de tierra, etc; además los
esparcimientos entre piedra y piedra le dan a la construcción la permeabilidad que le
permite drenar filtraciones de agua por gravedad, así como no dejar que las cargas
hidráulicas se desarrollen detrás de la pared de las gaviones.
Presentan gran flexibilidad, son altamente resistentes a la corrosión y se adecuan
fácilmente a cualquier terreno de trabajo, su construcción es rápida y sencilla; no necesita
mano de obra especializada y es de larga duración. Se presenta en dos tipos: Triple
Galvanizado y Triple Galvanizado + PVC (Plastificado).
Aplicaciones y Usos:
Ídem a los gaviones electrosoldados.
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79
1.7. VENTAJAS QUE OFRECEN LAS ESTRUCTURAS DE GAVIONES
1.7.1. Flexibilidad
Figura No. 29 Flexibilidad
Tomada de http://www.soluciones.vdirect.com
Las estructuras de gaviones tienen gran adaptabilidad al terreno, adsorben todos los
asentamientos y no requieren ningún tipo de cimentación especial.
1.7.2. Permeabilidad
Son estructuras drenantes que desaloja el agua que pueden contener las obras que
protegen, eliminando de esta manera una de las principales causas de la inestabilidad de
las obras.
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80
1.7.3. Resistencia
El conjunto de gaviones forma una estructura estable a todos los esfuerzos de tensión y
compresión.
1.7.4. Durabilidad
Los gaviones colocados en obra tiene un periodo de más de 20 años de vida, tiempo en
que los arrastres depositados en los intersticios de las piedras y la sedimentación de los
mismos originan la formación de un bloque compacto y sólido.
Figura No. 30 Gavión construido por efecto de soca vación del terreno
Tomada de http://www.solucioneambientales.com
Estas propiedades de las estructuras de gaviones les da una gran ventaja técnica sobre
las estructuras rígidas, principalmente en terrenos inestables donde pudiera existir
asentamientos o socavaciones.
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81
1.8. ARMADO DE GAVIONES
Armado De Gaviones Caja Malla Hexagonal
Primer paso
Figura No. 31 Armado de Gaviones Paso 1
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Abra el fardo y desdoble el gavión sobre una superficie plana y rígida. Pise la red
hasta eliminar las irregularidades.
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82
Segundo paso
Figura No. 32 Armado de Gaviones Paso 2
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Doble los paneles para formar la caja, junte los cantos superiores entrecruzando los
alambres que salen de los paneles.
Tercer paso
Figura No. 33 Armado de Gaviones Paso 3
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
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83
Corte un pedazo de alambre de 1.5 m de largo. Fíjelo en la parte inferior de las aristas
y amarre los paneles en contacto, alternando vueltas simples y dobles a cada malla.
Repita la operación con los diafragmas.
Cuarto paso
Figura No. 34 Armado de Gaviones Paso 4
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Amarre varias cajas en grupos, siempre con el mismo tipo de costura. Lleve los
grupos de cajas hasta el lugar determinado en el diseño y amárrelos a las cajas ya
colocadas, costurando en todas las aristas en contacto.
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84
Quinto paso
Figura No. 35 Armado de Gaviones Paso 5
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Una vez colocado varias cajas en posición y antes de llenarlas, para una buena
alineación y acabado, estire con un tirfor ó use encofrados de madera. También
puede usar encofrados de madera para dar buena terminación
Sexto paso
Figura No. 36 Armado de Gaviones Paso 6
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
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85
Llene las cajas hasta 1/3 de su capacidad total. Fije dos tirantes horizontales y llene
hasta los 2/3. Fije otros dos tirantes y acabe el llenado hasta 1 a 5 cm por arriba de la
altura de la caja.
Séptimo paso
Figura No. 37 Armado de Gaviones Paso 7
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Para cerrar las cajas, doble las tapas y amárrelas en los bordes a los paneles
verticales siempre con la misma costura.
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86
1.9. TERRAPLENES 1.7.1. Generalidades
Este trabajo consiste en la escarificación, nivelación y compactación del terreno o del
afirmado en donde haya de colocarse un terraplén nuevo, previa ejecución de las obras
de desmonte y limpieza, demolición, drenaje y subdrenaje; y la colocación, el
humedecimiento o secamiento, la conformación y compactación de materiales apropiados
de acuerdo con la presente especificación, los planos y secciones transversales del
proyecto y las instrucciones del Interventor.
Los Artículos que se mencionan en este capitulo corresponden al INSTITUTO NACIONAL
DE VÍAS Y MINISTERIO DE TRANSPORTE. Especificaciones Generales de
Construcción de Carreteras. Escuela Colombiana de Ingeniería, 1998.
1.7.2. Partes del terraplén
En los terraplenes se distinguirán tres partes o zonas constitutivas:
d. Cimiento, parte del terraplén que está por debajo de la superficie original del terreno,
la que ha sido variada por el retiro de material inadecuado.
e. Núcleo, parte del terraplén comprendida entre el cimiento y la corona. El núcleo
junto con el cimiento constituyen el cuerpo del terraplén.
f. Corona (capa subrasante), formada por la parte superior del terraplén, construida en
un espesor de treinta centímetros (30 cm), salvo que los planos del proyecto o las
especificaciones p
g. articulares indiquen un espesor diferente.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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87
1.7.3. Materiales
1.7.3.1. Requisitos de los materiales
Tabla No. 2 Requisitos de los materiales
Tomada de INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS Y MINISTERIO DE TRANSPORTE.
Especificaciones Generales de Construcción de Carre teras. Escuela Colombiana de
Ingeniería, 1998.
Todos los materiales que se empleen en la construcción de terraplenes deberán provenir
de las excavaciones de la explanación, de préstamos laterales o de fuentes aprobadas;
deberán estar libres de sustancias deletéreas, de materia orgánica, raíces y otros
elementos perjudiciales. Su empleo deberá ser autorizado por el Interventor, quien de
ninguna manera permitirá la construcción de terraplenes con materiales de características
Suelos Seleccionados Adecuados Tolerables
Aplicación Corona, Núcleo,
Cimiento
Corona, Núcleo,
Cimiento
Núcleo,
Cimiento
Tamaño máximo 75 mm 10 mm 150 mm
Pasa tamiz de 75 µm (No.
200)
pesoen25%≤ pesoen35 %≤ pesoen35 %≤
C.B.R. de laboratorio 10≥ 5≥ 3≥
Expansión en prueba
C.B.R.
0% < 2% < 2%
Contenido de materia
orgánica
0% < 1% < 2%
Limite líquido < 30 < 40 < 40
Índice plástico < 10 < 15 -
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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88
expansivas.
Los materiales que se empleen en la construcción de terraplenes deberán cumplir los
requisitos indicados en la Tabla. El tamaño máximo y el porcentaje que pasa el tamiz de
75 µm (No. 200) se determinarán mediante el ensayo de granulometría según norma de
ensayo INV E-123, el C.3.R. y la expansión, de acuerdo con lo indicado en la norma de
ensayo INV E-148; el contenido de materia orgánica, según lo establecido en la norma
INV E-121; y el límite líquido y el índice plástico conforme lo establecen las normas INV E-
125 y E-126, respectivamente.
Los valores de C.B.R. indicados en la Tabla corresponden a la densidad mínima exigida.
1.7.4. Empleo
Los documentos del proyecto ó las especificaciones particulares, indicarán el tipo de
suelo por utilizar en cada capa. En todo caso, los suelos tolerables no podrán ser
empleados en el núcleo del terraplén, cuando éste pueda estar sujeto a inundación.
Además, cuando en el núcleo se hayan empleado suelos tolerables, la corona solamente
podrá construirse con suelos seleccionados.
1.7.5. Equipo
El equipo empleado para la construcción de terraplenes deberá ser compatible con los
procedimientos de ejecución adoptados y requiere aprobación previa del Interventor,
teniendo en cuenta que su capacidad y eficiencia se ajusten al programa de ejecución de
los trabajos y al cumplimiento de las exigencias de la presente especificación.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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89
1.7.6. EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS
1.7.6.1. Generalidades
Los trabajos de construcción de terraplenes se deberán efectuar Según procedimientos
puestos a consideración del Interventor y aprobados por éste. Su avance físico deberá
ajustarse al programa de trabajo.
Si los trabajos de construcción o ampliación de terraplenes afectaren el tránsito normal en
la vía o en sus intersecciones y cruces con otras vías, el Constructor será responsable de
tomar las medidas para mantenerlo adecuadamente.
La secuencia de construcción de los terraplenes deberá ajustarse a las condiciones
estacionales y climáticas que impiden en la región del proyecto. Cuando se haya
programado la construcción de las obras de arte previamente a la elevación del cuerpo
del terraplén, no deberá iniciarse la construcción de éste antes de que las alcantarillas y
muros de contención se terminen en un tramo no menor de quinientos metros (500 m)
adelante del frente del trabajo, en cuyo caso deberán concluirse también, en forma previa,
los rellenos de protección que tales obras necesiten.
1.7.6.2. Preparación del terreno
Antes de iniciar la construcción de cualquier terraplén, el terreno base de éste deberá
estar desmontado y limpio, según se especifica en el Articulo 200, “Desmonte y limpieza”,
y ejecutadas las demoliciones de estructuras que se requieran, según se especifica en el
Artículo 201, "Demolición y remoción". El Interventor determinará los eventuales trabajos
de descapote y retiro del material inadecuado, así como el drenaje del área base según
los Artículos 210, "Excavación de la explanación, canales y préstamos", 600
"Excavaciones varias", y 673, "Filtros", necesarios para garantizar la estabilidad del
terraplén.
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90
Estos artículos corresponden a las Especificaciones Generales de Construcción de
Carreteras del INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS Y MINISTERIO DE TRANSPORTE.
Escuela Colombiana de Ingeniería, 1998.
Cuando el terreno base esté satisfactoriamente limpio y drenado, se deberá escarificar,
conformar y compactar, de acuerdo con las exigencias de compactación definidas en la
presente especificación, en una profundidad de quince centímetros (15 cm.), la cual se
podrá reducir a diez centímetros (10 cm.) cuando el terraplén se deba construir sobre un
afirmado existente.
En las zonas de ensanche de terraplenes existentes o en la construcción de éstos sobre
terreno inclinado, previamente preparado, el talud existente o el terreno natural deberán
cortarse en forma escalonada, de acuerdo con los planos o las instrucciones del
Interventor, para asegurar la estabilidad del terraplén nuevo.
Cuando lo señale el proyecto o lo ordene el Interventor, la capa superficial de suelo
existente que cumpla con lo señalado en el numeral 2, deberá mezclarse con el material
que se va a utilizar en el terraplén nuevo.
Si el terraplén hubiere de construirse sobre turba o suelos blandos, se deberá asegurar la
eliminación total o parcial de estos materiales, tratamiento previo y consolidación o la
utilización de cualquier otro medio propuesto por el constructor y autorizado por el
Interventor, que permita mejorar la calidad del soporte, hasta que éste ofrezca la
suficiente estabilidad para resistir esfuerzos debidos al peso del terraplén terminado.
SÍ el proyecto considera la colocación de un geotextil como capa de separación o de
refuerzo del suelo, éste se deberá tender conforme se describe en el Artículo 8 20 de las
presentes especificaciones.
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91
1.7.6.3. Cuerpo del terraplén
El Interventor sólo autorizará la colocación de materiales de terraplén cuando el terreno
base esté adecuadamente preparado, según se indica en el numeral anterior.
El material del terraplén se colocará en capas de espesor uniforme, el cual será lo
suficientemente reducido para que, con los equipos disponibles, se obtenga el grado de
compactación exigido. Los materiales de cada capa serán de características uniformes.
No se extenderá ninguna capa, mientras no se haya comprobado que la subyacente
cumple las condiciones de compactación exigidas. Se deberá garantizar que las capas
presenten adherencia y homogeneidad entre sí. Será responsabilidad del constructor
asegurar un contenido de humedad que garantice el grado de compactación exigido en
todas las capas del cuerpo del terraplén.
En los casos especiales en que la humedad del material sea considerablemente mayor
que la adecuada para obtener la compactación prevista, el constructor propondrá y
ejecutará los procedimientos más convenientes para ello, previa autorización del
Interventor, cuando el exceso de humedad no pueda ser eliminado por el sistema de
aireación.
Obtenida la humedad más conveniente, se procederá a la compactación mecánica de la
capa. En los cimientos y núcleos de terraplenes, las densidades que alcancen no serán
inferiores a las que den lugar a los correspondientes porcentajes de compactación
exigidos, de acuerdo con el aparte 5.2.
Las zonas que por su reducida extensión, su pendiente o su proximidad a obras de arte,
no permitan el empleo del equipo que normalmente se esté utilizando para la
compactación, se compactarán con equipos apropiados para el caso, en tal forma que las
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92
densidades obtenidas no sean inferiores a las determinadas en esta especificación para la
capa del terraplén que se esté compactando.
El espesor de las capas de terraplén será definido por el constructor con base en la
metodología de trabajo, aprobada previamente por el Interventor, que garantice el
cumplimiento de las exigencias de compactación.
En casos especiales, cuando los terraplenes deban ser construidos en zonas pantanosas,
se colocará material en una (1) sola capa hasta la elevación mínima a la cual pueda
trabajar el equipo. Por encima de dicha elevación, el terraplén se construirá por capas que
se compactarán con los niveles de densificación señalados en el aparte 5.2.
1.7.6.4. Corona del terraplén
Salvo que los planos del proyecto o las especificaciones particulares establezcan algo
diferente, la corona deberá tener un espesor compacto de treinta centímetros (30 cm.)
construidos en dos capas de igual espesor, los cuales se conformarán utilizando suelos
seleccionados o adecuados, según lo establecido en el numeral 2, se humedecerán o
airearán según sea necesario, y se compactarán mecánicamente hasta obtener los
niveles señalados en el aparte 5.2.
Los terraplenes se deberán construir hasta una cota superior a la indicada en los planos,
en la dimensión suficiente para compensar los asentamientos producidos por efecto de la
consolidación y obtener la rasante final a la cota proyectada, con las tolerancias
establecidas en el aparte 5.2.
Si por causa de los asentamientos, las cotas de subrasante resultan inferiores a las
proyectadas, incluidas las tolerancias indicadas en esta especificación, se deberá
escarificar la capa superior del terraplén en el espesor que ordene el Interventor y
adicionar del mismo material utilizado para conformar la corona, efectuando la
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93
homogeneización, humedecimiento o secamiento y compactación requeridos hasta
cumplir con la cota de subrasante.
Si las cotas finales de subrasante resultan superiores a las proyectadas, teniendo en
cuenta las tolerancias de esta especificación, el Constructor deberá retirar, a sus
expensas, el espesor en exceso.
1.7.6.5. Acabado
Al terminar cada jornada, la superficie del terraplén deberá estar compactada y bien
nivelada, con declive suficiente que permita el escurrimiento de aguas lluvias sin peligro
de erosión.
1.7.6.6. Limitaciones en la ejecución
La construcción de terraplenes sólo se llevará a cabo cuando no haya lluvia o fundados
temores de que ella ocurra y la temperatura ambiente no sea inferior a dos grados Celsius
(2 °C).
Deberá prohibirse la acción de todo tipo de tránsito sobre las capas en ejecución, hasta
que se haya completado su compactación. Si ello no resulta posible, el tránsito que
necesariamente deba pasar sobre ellas se distribuirá de manera que no se concentren
huellas de rodadas en la superficie.
1.7.6.7. Estabilidad
El constructor responderá, hasta la aceptación final, por la estabilidad de los terraplenes
construidos con cargo al contrato y asumirá todos los gastos que resulten de sustituir
cualquier tramo que, a juicio del Interventor, haya sido mal construido por descuido o
negligencia atribuible a aquel o como resultado de causas naturales distintas de
movimientos inevitables del suelo sobre el que se ha construido el terraplén.
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94
Si resultaren daños causados exclusivamente por lluvias copiosas que excedan cualquier
máximo de lluvias de registros anteriores, derrumbes inevitables, terremotos,
inundaciones que excedan la máxima cota de elevación de agua registrada o señalada en
los planos, se reconocerán al Constructor los costos por las medidas correctoras,
excavaciones necesarias y la reconstrucción del terraplén, salvo cuando los derrumbes,
hundimientos o inundaciones se deban a mala construcción de las obras de drenaje, falta
de retiro oportuno de formaletas u obstrucciones derivadas de operaciones deficientes de
construcción imputables al Constructor.
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95
CONDUCTA DE SALIDA
El objetivo de la siguiente evaluación es identificar las deficiencias o posibles vacíos
conceptuales que el estudiante tenga una vez finalice el estudio de la sesión. Se sugiere
reforzar dichos conceptos mediante la bibliografía sugerida y sesiones de refuerzo
programadas con el tutor de la asignatura.
Lea y responda las siguientes preguntas.
Recuerde que este es un proceso personal, por favor hágalo solo y después, si así lo
desea, confronte sus respuestas con el módulo, su tutor o sus compañeros. Ánimo y
buena suerte en esta misión.
1. Verificar la estabilidad del muro ilustrado en la figura, siendo el peso especifico del
gavión 1.7 t/m3 y teniendo el terreno a contener las siguientes características γs=1.8 t/m3,
ϕ=28º y c=0 t/m2. El ángulo del talud sobre el muro es de 27o. El terreno de base sobre el
cual esta apoyado el muro es una arena fina de capacidad de soporte: 1 kg/cm2 y ángulo
de fricción interna 34o.
El muro es vertical por lo tanto α = 0.
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96
2. Usted va a construir un muro de contención en gaviones. ¿Qué fuerzas usted
consideraría para desarrollar el calculo?
3. Dentro de la ingeniería cuáles serian las aplicaciones y usos de los muros de
contención en gaviones?
3. Lo invito a que haga en compañía de su tutor un recorrido por algunas de las
carreteras de nuestro país para que identifique cuáles son los tipos de muros de
contención en gaviones más comunes utilizados en Colombia.
4. De acuerdo con el ejercicio anterior, en dicho recorrido usted identifico los tipos de
muros de contención en gaviones, defina en que consiste un Gavión de Doble Torsión.
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97
SOLUCIÒN DE CONDUCTA DE SALIDA
β = 90º ; ϕ = 28º; y ε = 27o
2
2
2
)()(
)()(1)(
)(
+−−++−
+=
εβδβεϕδϕδββ
ϕβ
sensen
sensensensen
senKa
Ka = 0,68
( )[ ] αα costgaBhH −+=
mH 0.4=
)/(22
1 2 mtKaHcKaHEa s −= γ
)/(79.968.0)4(8.12
1 2 mtEa ==
3
Hd =
md 33.13
4 ==
γg = 1.7 t/m3 ; W= A* γg = 9 m2 x 1.7 t/m3 = 15.30 t/m ; ϕ = δ = 28º
VERIFICACIÓN DE LA SEGURIDAD DEL DESLIZAMIENTO
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98
El peso de los gaviones W; la componente vertical del empuje activo Ev.; la
componente horizontal del empuje activo Eh.
W = 15.30 t/m
)90( βδ −+= osenEaEv
)902890(79.9 ooosenEv −+=
Ev = 4.60 t/m.
)90(cos βδ −+= oEaEh
)902890(cos79.9 oooEh −+=
Eh = 8.649 t/m
( )[ ] ( )α
αϕααηcos
cos'
Eh
senEvWtgsenEhEvW ++++=
η’ = 1.55 > 1.5
VERIFICACIÓN A LA SEGURIDAD AL VUELCO
El momento volcador vale:
dEhMv *=
Mv = 8.64 * 1.33
Mv = 11.49 tm/m
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99
El momento resistente vale:
EvsWsMr += '
Donde:
mBs 3==
Xgs ='
Siendo Xg la coordenada del centro de gravedad del muro:
Xg = 1.8 mts.
s’ = 1.8 mts.
Por lo tanto:
EvsWsMr += '
3*60.48.1*3.15 +=Mr
Mr = 41.34 tm/m
Mv
Mr=''η
5.159.349.11
34.41'' >==η
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100
VERIFICACIÓN DE LAS TENSIONES EN EL SUELO
N
MvMrBe
−−=2
Donde:
)( EvWN +=
)60.43.15( +=N
mtN /90.19=
9.19
49.1134.41
2
3 −−=e
60
Bme <=
Por lo tanto, la resultante cae dentro del núcleo central y las tensiones valen:
+=B
e
B
N 611σ
+=3
0*61
0.3
90.191σ
2221 /1/67.0/63.6 cmKgcmKgmt <==σ
−=B
e
B
N 612σ
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101
−=3
0*61
0.3
90.192σ
2222 /1/67.0/63.6 cmKgcmKgmt <==σ
2. Usted va a construir un muro de contención en gaviones. ¿Qué fuerzas usted
consideraría para desarrollar el calculo?
Para el cálculo de un muro de contención deben considerarse las siguientes fuerzas:
a) Peso propio del muro
b) Presión del relleno contra el respaldo
c) La componente normal de las presiones en la cimentación.
d) La componente horizontal de las presiones en la cimentación
e) La presión de la tierra contra el frente del muro.
f) Fuerzas de puente. (en el caso de que fuera estribo de puente)
g) Sobrecargas actuales sobre el relleno.
h) Fuerzas de filtración y otras provocadas por el agua.
i) Las subpresiones.
j) La vibración.
k) El impacto de fuerzas
l) Los temblores
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102
m) La acción de las heladas
n) Las expansiones debidas a cambios de humedad en el relleno.
3. Dentro de la ingeniería cuáles serian las aplicaciones y usos de los muros de
contención en gaviones?
Las aplicaciones y usos de los muros de contención en gaviones son:
� Defensas de riberas, muros de encausamiento, espigones y protección de diques.
� Muros de contención y terraplanes. Protección de estribos de puentes y accesos.
� Cabezales de alcantarillas. Tomas rústicas. Revestimientos de canales, etc.
4. Lo invito a que haga en compañía de su tutor un recorrido por algunas de las
carreteras de nuestro país para que identifique cuáles son los tipos de muros de
contención en gaviones más comunes utilizados en Colombia.
Los tipos de muros de contención en gaviones más comunes son:
� Gaviones Electrosoldados
� Gaviones de Doble Torsión
5. De acuerdo con el ejercicio anterior, en dicho recorrido usted identifico los tipos de
muros de contención en gaviones, defina en que consiste un Gavión de Doble Torsión.
El gavión es un módulo en forma de caja rectangular hecho con malla metálica tejida con
doble torsión, que al ser instalado y rellenado con rocas estables forman una unidad
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103
constructiva continua de excelente presentación, y sólida conformación; capaz de soportar
el dinamismo de las corrientes de agua, el empuje de masas de tierra, etc;
SESIÓN III
GEOTEXTILES
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105
INTRODUCCIÓN
Los geotextiles son productos elaborados en base a polímeros básicos como son:
polietileno, poliéster, nylon, poliamida, fibra de vidrio, etc; polímeros altamente inertes a
degradaciones biológicas y químicas. En el mundo las aplicaciones primarias, están
relacionadas con los trabajos de filtración y drenaje, ferrocarriles, carreteras, refuerzos de
terraplenes en suelos blandos, muros de contención, protección de taludes,
almacenamiento de desechos, tratamientos y almacenamiento de aguas, rellenos
sanitarios, etc.
OBJETIVOS
� Permitir al estudiante identificar que es un Geotextil.
� Determinar donde, cuando y para que se utilizan los Geotextiles.
� Identificar los materiales y el equipo empleado en los diferentes procesos
constructivos en donde se utilizan los Geotextiles.
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106
CONDUCTA DE ENTRADA
Esta es una actividad que le permitirá saber con que bases cuenta del tema que vamos a
abordar, ¡no se preocupe! Si no sabe las respuestas a las preguntas que se le presentan,
lo importante es lograr ampliar la visión para asumir con éxito su formación en el
programa. Ahora lo invito a desarrollar esta auto evaluación, contéstela a conciencia, ya
que los resultados de ella le indicarán con exactitud que tanto sabe y que debe reforzar.
1. ¿Qué son los geotextiles?
2. ¿Cuáles son las aplicaciones de los geotextiles?
3. ¿De que depende el tipo de geotextil a utilizar en un proyecto?
4. ¿Cómo se verifican las características de los geotextiles?
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107
SOLUCIÒN DE LA CONDUCTA DE ENTRADA
1. ¿Qué son los geotextiles?
Los geotextiles son productos elaborados en base a polímeros básicos como son:
polietileno, poliéster, nylon, poliamida, fibra de vidrio, etc; polímeros altamente inertes a
degradaciones biológicas y químicas.
2. ¿Cuáles son las aplicaciones de los geotextiles?
Las aplicaciones primarias, están relacionadas con los trabajos de filtración y drenaje,
ferrocarriles, carreteras, refuerzos de terraplenes en suelos blandos, muros de
contención, protección de taludes, almacenamiento de desechos, tratamientos y
almacenamiento de aguas, rellenos sanitarios, etc.
5. ¿De que depende el tipo de geotextil a utilizar en un proyecto?
El tipo de geotextil por utilizar dependerá de la función prevista para él y estará indicado
en los planos del proyecto o en las especificaciones correspondientes a los trabajos por
efectuar.
6. ¿Cómo se verifican las características de los geotextiles?
Las características de los geotextiles se verifican mediante las siguientes pruebas:
� Resistencia a la tensión y al alargamiento
� Resistencia al punzonamiento
� Resistencia al desgarre trapezoidal
� Relación peso/área
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108
� Determinación del coeficiente de permeabilidad
� Espesor
� Tamaño de abertura aparente
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109
1. GEOTEXTILES
Figura No. 38 Sistema de cubierta del relleno sani tario en un depósito de
basura utilizando geotextiles
Tomada de http://www.tenax.com
1.1. GENERALIDADES
Este trabajo consiste en el suministro y colocación de geotextiles en los lugares indicados
en los planos del proyecto o donde lo señale el Interventor.
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110
Los Artículos que se mencionan en este capitulo corresponden al INSTITUTO NACIONAL
DE VÍAS Y MINISTERIO DE TRANSPORTE. Especificaciones Generales de
Construcción de Carreteras. Escuela Colombiana de Ingeniería, 1998.
1.2. MATERIALES
El tipo de geotextil por utilizar dependerá de la función prevista para él y estará indicado
en los planos del proyecto o en las especificaciones correspondientes a los trabajos por
efectuar. Sus características se verifican, por lo general, mediante las pruebas que se
relacionan a continuación:
� Resistencia a la tensión y al alargamiento
� Resistencia al punzonamiento
� Resistencia al desgarre trapezoidal
� Relación peso/área
� Determinación del coeficiente de permeabilidad
� Espesor
� Tamaño de abertura aparente
Determinaciones que se harán de acuerdo con las normas de ensayo INV E-901, E-902,
E-903, E-904, E-905, E-906 y E-910, respectivamente.
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111
1.3. EQUIPO
Los geotextiles podrán colocarse manualmente o por medios mecánicos. Cuando los
traslapos deban ser cosidos, se deberá disponer de los elementos para efectuar las
costuras.
En trabajos de refuerzo de pavimentos, se deberá disponer de recipientes adecuados
para el producto bituminoso requerido para el sello de fisuras y grietas, así como de los
elementos mencionados en el numeral 420.3 del Artículo 420 de estas especificaciones.
1.4. EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS
Los trabajos de colocación de geotextiles se deberán ajustar a los requisitos y condiciones
particulares que señalen los planos del proyecto, el fabricante del geotextil y esta
especificación, según la función para la cual se instalen.
1.4.1 Filtración
Cuando el geotextil se use como filtro, su empleo se realizará conforme se indica en el
Artículo 673 de estas especificaciones.
1.4.2 Separación
Cuando la función del geotextil sea prevenir la mezcla de dos materiales diferentes, los
trabajos se realizarán de acuerdo con la siguiente secuencia.
1.4.2.1 Preparación del terreno
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112
El material que se requiera separar será limpiado y nivelado, removiendo todo material
vegetal y cualquier objeto afilado o puntiagudo que pueda rasgar el geotextil. La superficie
deberá tener la pendiente indicada en los planos o la señalada por el Interventor, con el
fin de evitar problemas de drenaje superficial. En áreas pantanosas, donde la preparación
de la superficie que ha de recibir el geotextil no resulte posible, la vegetación superficial
podrá dejarse en su sitio, siempre que se eliminen todos los objetos afilados o
puntiagudos y que los arbustos y troncos presentes se corten a un nivel inferior a la cota
de colocación del geotextil. Sobre este tipo de terreno, los sistemas de raíces que
permanecen proporcionan un apoyo que, en algunos casos, es el único durante la
instalación del geotextil.
1.4.2.2 Colocación del geotextil
El geotextil se desenrollará manualmente sobre d terreno por cuanto, a causa dé la
debilidad del terreno, no suele resultar posible su extensión con ayuda de maquinas.
Para asegurar un buen comportamiento, los rollos de geotextil deberán traslaparse
conforme se indica en la Tabla No. 1. En el traslapo, el comienzo del segundo rollo se
colocará debajo del final del primero, asegurándolos por métodos recomendados por el
fabricante.
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113
Resistencia
del suelo
(C.B.R.)*
Traslapo
No cocido
(mm)
Traslapo
cocido
(mm)
< 1 1200 100
1 - 2 900 100
2 - 3 750 100
> 3 600 100
Tabla No. 3 Traslapos requeridos en el uso de geotextiles como separadores
Tomada de Norma de Ensayo INV E-148
En caso de que el geotextil se dañe durante cualquier etapa de su instalación, la sección
dañada deberá ser reparada por el constructor, a su costa. La reparación se podrá
efectuar comando un trozo de geotextil suficientemente grande para cubrir el área dañada
incluyendo los traslapos recomendados en la Tabla No. 1.
Todas las arrugas que se formen durante la colocación de la tela o del material
suprayacente, se doblarán y alisarán.
1.4.2.3 Colocación del material suprayacente
Sobre el geotextil se colocará el materia granular indicado en los planos del proyecto por
medio de un vehículo de descarga trasera y se extenderá de manera uniforme,
manteniendo un espesor no menor de doscientos milímetros (200 mm) entre el geotextil y
las ruedas, para evitar que aquel se rasgue o rompa antes dela compactación del
agregado.
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114
No se permitirá que las ruedas o la cuchilla de la máquina extendedora estén en contacto
directo con el geotextil. Si por algún descuido ellas lo desgarran, el agregado se deberá
remover y el área deteriorada del geotextil se deberá reparar como se indicó en el aparte
anterior.
El agregado se deberá extender siempre en la dirección del traslapo del geotextil.
1.4.2.4 Compactación del agregado
El material colocado encima del geotextil se compactará con equipo adecuado hasta
alcanzar los niveles de densidad exigido en la especificación correspondiente.
1.4.2.5 Limpieza
El geotextil sobrante de esta operación deberá ser retirado por el Constructor y dispuesto
en la forma y en los sitios que apruebe el Interventor.
1.4.3 Retención de la subrasante
Cuando la función del geotextil sea reducir o prevenir el movimiento y la idea del suelo
sobre el cual se coloca, el proceso será igual al descrito en el aparte 1.4.2.
1.4.4 Refuerzo del suelo
Cuando la función del geotextil sea armar un sistema geotextil-suelo que incremente la
resistencia original del suelo, su empleo se realizará con las características y secuencia
descritas en el Artículo 682 de estas especificaciones.
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115
1.4.5 Control de erosión
Cuando la función del geotextil sea el control de erosión; su instalación se hará de
acuerdo con la siguiente secuencia.
1.4.5.1 Preparación del terreno
Deberá retirarse todo elemento que pueda causar daño el geotextil durante su colocación.
1.4.5.2 Colocación del geotextil
El geotextil deberá desenrollarse directamente sobre el terreno que va a ser protegido
asegurándolo por medio de grapas, clavos o estacas, según se indique en los planos.
Si se emplea un traslapo no cosido, éste deberá ser de cuando menos cuatrocientos
cincuenta milímetros (450 mm). El traslapo cosido, que deberá ser de cien milímetros (100
mm) como mínimo, será obligatorio en los casos en que el Interventor considere que las
deformaciones del terreno son exageradas.
1.4.5.3 Colocación del material sobre el geotextil
Cuando se indique en los planos de construcción o lo determine el Interventor, el geotextil
será recubierto con un enrocamiento de protección, con láminas de concreto o con
bloques de césped, según el diseño correspondiente y la respectiva especificación.
1.4.5.4 Limpieza
Esta operación se realizará conforme se describió en el aparte 1.4.2.5.
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116
1.4.6 Impermeabilización
Cuando el propósito del geotextil sea proveer una lámina flexible, impermeable y
resistente a la tensión, se colocará como se describe en el aparte 1.4.2, con la salvedad
de que una vez prepara la superficie del terreno se aplicará sobre éste una emulsión
asfáltica catiónica de rompimiento rápido de los tipos CRR-1 o CRR.2, en la cantidad que
indiquen los planos o las especificaciones particulares 1.4.4.
1.4.7 Colocación del material filtrante
El material filtrante cuya explotación y elaboración se realizará conforme se indica en el
aparte 500.4.1 del Artículo 500, se colocará dentro de la zanja en capa con el espesor
autorizado por el Interventor y empleando un método que no dé lugar a daños en el
geotextil o en las paredes de la excavación.
El relleno se llevará a cabo hasta la altura indicada en los planos o la autorizada por el
Interventor.
1.4.8 Cobertura del filtro
Completado el relleno con material filtrante, se cubrirá con la porción excedente del
geotextil y se cubrirá con material impermeable, colocado y compactado en capas
sucesivas, no mayores de diez centímetros (lo cm) cada una, hasta la altura requerida en
los planos u ordenada por el Interventor. Salvo que los documentos del proyecto indiquen
lo contrario, se podrá emplear el mismo material proveniente de la excavación.
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117
1.5.TIPOS DE GEOTEXTILES
� Geotextiles Tejidos: tienen altas fuerzas a la tensión, alto módulo y baja elongación.
� Geotextiles no Tejidos: son muy permeables y tienen altas características de
elongación.
Son fabricados con resinas poliméricas biológica y químicamente inertes, resistentes a las
diversas condiciones de los suelos.
En combinación con otros geosintéticos forman los Geocompuestos. Además son
materiales de gran simplicidad de aplicación y de grandes ventajas económicas
El uso de cada uno de ellos depende de la función que debe desempeñar el Geotextil, en
contacto con el suelo y el tipo de obra a ejecutarse. Las principales aplicaciones son:
muros de contención, subdrenes, control de erosión superficial, estabilización de taludes y
laderas, vías y carreteras.
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118
Figura No. 39 Suelos reforzados con geofiltro RG. Muros
Tomada de http://www.soluciones.vdirect.com
� Permiten la construcción de taludes con pendientes más inclinadas.
� Reducen el costo y tiempo de las obras con relación a otras técnicas convencionales.
� No requieren de mano de obra especializada para su construcción.
� Mejoran las condiciones de fundación en muros para edificios.
� Evitan la contaminación del material de relleno con suelo natural
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119
Figura No. 40 Subdrenes
Tomada de http://www.soluciones.vdirect.com
� Permiten la construcción de vías sobre suelos blandos saturados.
� Disminuyen los espesores iniciales de la base y la sub-base.
� Evitan el desarrollo de baches o hundimientos.
� Mejoran la superficie de rodadura.
� Incrementan la vida útil del pavimento.
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120
Figura No. 41 Esteras tridimensionales
Tomada de http://www.soluciones.vdirect.com
� Mantienen las semillas y el suelo orgánico en su lugar hasta que crezca la vegetación.
� Controlan la erosión de efectos naturales como: lluvia, viento y otros.
� Es ideal en aplicaciones ambientales de bioingeniería.
� No requiere mano de obra calificada ni equipos especiales para su instalación.
Figura No. 42 Refuerzo de suelos para relleno
Tomada de http://www.soluciones.vdirect.com
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121
� Permiten la construcción de vías sobre suelos blandos saturados.
� Reducen el programa de mantenimiento de la vía.
� Actúan como filtro impidiendo el arrastre de material durante el flujo de agua.
� Logran un mejor confinamiento de los agregados.
� Actúan como filtro impidiendo el arrastre de material durante el flujo de agua.
Figura No. 43 Geotubos continuos
Tomada de http://www.soluciones.vdirect.com
Son elementos elaborados en base de geofiltro RG de alto módulo con filamentos
tridimensionales, para dar soluciones en menor tiempo y que minimicen al máximo los
daños ambientales, ya que se trata de inyección a presión de materiales dragados o
succionados del sitio, directamente al geotubo.
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122
Funciones: El geotubo es un contenedor estructural que confina el material creando una
solución altamente flexible, de excelentes características físicas y mecánicas para el
control de los más variados fenómenos que se pueden presentar en el medio ambiente.
1.6.SISTEMAS DE DRENAJE HORIZONTAL Y VERTICAL CON GEOCOMPUESTOS
1.6.1 Drenaje vertical.
Figura No. 44 Drenaje vertical
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
En las estructuras en contacto con suelos, una simple impermeabilización puede no ser
suficiente para evitar infiltraciones indeseables, es necesario prever en la interfase
suelo/estructura, un sistema de protección compuesto por tres elementos:
impermeabilización, drenaje vertical y un sistema colector drenante.
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123
Impermeabilización: solo es eficaz si está protegida contra las acciones mecánicas de
instalación o de trabajo y si no está sujeta a presiones hidrostáticas, se requiere un
sistema drenante eficiente.
Drenaje vertical: colocado entre la estructura y el suelo debe desempeñar las funciones
de conducción de las aguas de percolación e infiltración hacia el colector longitudinal y
proteger la impermeabilización contra daños.
Sistema colector drenante: compuesto por un tubo perforado colocado en la parte inferior
de la superficie a ser drenada, envuelto por material filtrante. Su función es conducir hacia
la red principal de drenaje las aguas recibidas del dren vertical.
El drenaje es un elemento extremamente importante para las estructuras en contacto con
suelos, como edificios, contenciones, túneles, etc., pues tiene la función de aliviar las
presiones hidrostáticas que actúan sobre la estructura, contribuyendo por lo tanto a su
estabilidad.
Cuando la impermeabilización no está especificada en el diseño, el drenaje debe también
proteger la estructura contra infiltraciones.
1.6.2 Drenaje horizontal.
Figura No. 45 Drenaje horizontal
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
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124
Tiene un importante papel en áreas de almacenaje, estacionamientos, campos de fútbol,
cuadras, jardineras, bajo pavimentos o piso de concreto, etc., y es formado por dos
elementos, uno filtrante y el otro drenante. El elemento filtrante impide la colmatación del
elemento drenante, tanto durante la colocación del suelo como durante la infiltración de
las aguas presentes en el suelo previniendo infiltraciones en la estructura y la retención
excesiva de agua en el terreno. Además de estas funciones, los dos elementos también
protegen la impermeabilización contra daños mecánicos.
Figura No. 46 Drenaje de tuneles
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Figura No. 47 Drenaje en trinchera
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
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125
Figura No. 48 Drenaje
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
1.7.EL GEOCOMPUESTO PARA DRENAJE
El geocompuesto para drenaje es un elemento liviano, resistente y flexible en forma de
manta que presenta excelente comportamiento como drenaje vertical y horizontal. Está
compuesto por un núcleo drenante, formado por una geomanta tridimensional
precomprimida con 95% de vacíos, constituida por filamentos de poliamida (nylon).
La geomanta es envuelta por dos geotextiles no tejidos termo ligados de filamentos de
poliéster, que realizan la función de filtración. Los geotextiles son unidos al núcleo por
termo soldado en todo el área de contacto, en algunos casos, uno de los geotextiles
puede recibir una impregnación de PVC o ser sustituido por una geomembrana de
polietileno de alta densidad de tal forma que una de las caras cumpla la función de
barrera (impermeabilización).
1.7.1 Las principales características del geocompuesto para drenaje son:
� Elevada capacidad de descarga.
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126
� Protege las impermeabilizaciones contra eventuales daños mecánicos durante la
instalación
� Crea un colchón de aire entre la estructura y el suelo minimizando la transferencia de
vibraciones del terraplén hacia la estructura.
� Evita la colmatación del tubo drenante.
� Es liviano, de fácil manipuleo y simple instalación.
� Puede ser aplicado en cualquier condición climática, fácilmente cortado con tijera o
cuchillo.
� Mínimas perdidas.
� Imputrescible y no contaminante.
� Presenta excelente resistencia a ataques químicos, biológicos y a la fotodegradación.
1.7.2 Tipos de geocompuesto para drenaje.
1.7.2.1 Geocompuesto de dos caras drenantes.
Figura No. 49 Geocompuesto de dos caras drenantes
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
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127
Es un dren con alta capacidad de descarga, un buen nivel de resistencia y pequeña
deformación a altas cargas de comprensión, esto, gracias a una precomprensión durante
el proceso de fabricación.
Solución para desarrollar drenajes verticales a gran profundidad como por ejemplo en
subsuelos de edificios, túneles, estructuras de contención, obras públicas, etc. También
tiene un buen desempeño en aplicaciones a media y pequeña profundidad como por
ejemplo obras residenciales, pequeños muros de contención, etc.
1.7.2.1.1 Drenaje horizontal.
Como drenaje horizontal, puede ser aplicado directamente bajo el suelo de cobertura en
jardines de techo, campos de fútbol, cuadras de arena, etc., garantizando un eficiente
drenaje del exceso de agua acumulada en el suelo, protección de la impermeabilización
contra daños mecánicos y economía cuando es comparado a las tradicionales soluciones.
La alta capacidad de evacuación evita la saturación del suelo, ayudando a controlar el
crecimiento de la vegetación y a evitar la descomposición del suelo vegetal.
Sus altas prestaciones mecánicas permiten que sea aplicado también en el drenaje de
pavimentos permeables, áreas de estacionamiento y almacenaje, obras industriales, bajo
pisos de concreto, etc.
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128
1.7.2.2 Geocompuesto de cara drenante y cara sellada.
Figura No. 50 Geocompuesto de cara drenante y car a sellada.
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Debido a la impermeabilidad de una de las caras es principalmente utilizado en obras de
concreto especiales como encofrado perdido en obras con limitaciones de espacio donde
no se pueda realizar sistemas drenantes convencionales, tales como concreto junto a
paredes medianeras. Actúa también como camada de separación flexible entre una
estructura vertical preexistente - que puede ser un pared pilar, paredes de excavación - y
nuevas estructuras, desempeñando también las funciones de encofrado permanente y
dren vertical eliminando los efectos nocivos de las presiones hidrostáticas y minimizando
las infiltraciones.
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129
1.7.2.3 Geocompuesto con alojamiento para colector.
Figura No. 51 Geocompuesto con alojamiento para c olector
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Es asociado a un tubo drenante, utilizado con mucha eficiencia como substitución de las
tradicionales trincheras drenantes, constituidas por geotextil (o filtro granulométrico) y
grava.
Además de proporcionar ventajas técnicas y económicas, permite una ejecución rápida y
menos destructiva que aquella de las trincheras drenantes.
La misma combinación, del geocompuesto con un caño colector, aplicada en taludes y
terraplenes viales, sujetos a la percolación de agua, permite el abatimiento de la napa
freática mejorando así las condiciones de estabilidad de los macizos de suelo
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130
1.8. OBRAS DE CONTENCIÓN VERDES
Figura No. 52 Obras de contención verdes
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Utilizado en trincheras ó zanjas drenantes, el filtro MT evita el acarreo de partículas hacia
el interior del dren colector, al mismo tiempo que permite un rápido escurrimiento de las
aguas de filtración, adaptándose a cualquier suelo.
Se obtiene una alta eficiencia comparado con los sistemas de drenaje tradicionales,
mayor vida útil del sistema drenante, mayor economía y altas velocidades de salida del
agua del suelo.
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131
Figura No. 53 Barriers de retención
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Pueden ejecutarse cortinas ó pantallas empleando geofiltros MT, para detener el
desplazamiento de tierra, polvo, arena, sedimentos, etc., por acción del escurrimiento de
las aguas de lluvia ó del viento.
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132
1.9.FILTROS
1.9.1. Descripción
Este trabajo consiste en la construcción de filtros para subdrenaje, con geotextil y material
filtrante, en los sitios señalados en los planos del proyecto o indicados por el interventor.
1.9.2 Materiales
1.9.2.1 Geotextil
Se utilizarán geotextiles compuestos por filamentos de polímeros sintéticos, no tejidos,
dispuestos de manera uniforme y estable. Deberán tener capacidad para dejar pasar el
agua, pero no partículas de suelo, y presentarán las siguientes características:
Propiedad Norma de
ensayo
INV
Valor
mínimo
Resistencia a la
tensión
E-901 360 N
Resistencia al
punzonamiento
E-902 110 N
Resistencia al
desgarre
trapezoidal
E-903 110 N
Espesor E-906 2 mm
Tabla No. 4 Caracteristicas de los Gotextiles
Tomada de Norma de Ensayo INV E-901/2/3/6
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133
Como la permeabilidad del geotextil debe ser compatible con la del suelo, suficiente de
permeabilidad y su tamaño de abertura aparente serán los indicados en los planos del
proyecto.
1.9.2.2 Material filtrante
Podrá Ser natural, provenir de la trituración de piedra o roca, o Ser una mezcla de ambos
y estará constituido por fragmentos duros y resistentes.
Deberá, además, cumplir los siguientes requisitos:
1.9.2.2. 1 Granulometría
El material filtrante deberá estar constituido por partículas con tamaños comprendidos
entre el tamiz de loo mm (4") y el de 19.0 mm (3/4"). No se requiere ninguna gradación
especial, permitiéndose el uso de fragmentos de un Solo tamaño.
1.9.2.2.2 Residencia a la abrasión
Medido en la máquina de Los Ángeles, según la norma de ensayo INV E-219, el desgaste
no podrá ser mayor de cuarenta por ciento (40%).
1.9.3. Equipo
Se deberá disponer de los equipos necesarios para colocar el geotextil y para explotar,
procesar, cargar, transportar y colocar el materia filtrante. También, para colocar y
compactar el suelo impermeable que sellará el filtro.
1.9.4 Ejecución De Los Trabajos
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134
1.9.4.1 Generalidades
El Interventor exigirá al Constructor que los trabajos se efectúen con una adecuada
coordinación entre las actividades de apertura de la zanja y de construcción del filtro, de
manera que aquella quede expuesta el menor tiempo posible y que las molestias a los
usuarios sean mínimas.
Será de responsabilidad del Constructor, la colocación de e1enlentos de señalización
preventiva en la zona de tos trabajos, la cual deberá ser visible durante las veinticuatro
(24) horas del día. El diseño de la señalización requerirá la aprobación del Interventor.
1.9.4.2 Preparación del terreno
La construcción del filtro sólo será autorizada por el Interventor citando la excavación
haya sido terminada de acuerdo con las dimensiones, pendientes y rasantes indicadas en
los planos del proyecto u ordenadas por el Interventor. La excavación se deberá ejecutar
de acuerdo con lo indicado en el Artículo 600, "Excavaciones varias", de estas
especificaciones.
1.9.4.3 Colocación del geotextil
El geotextil se deberá colocar cubriendo totalmente el perímetro de la zanja,
acomodándolo lo más ajustado posible a la parte inferior y a las paredes laterales de ésta
y dejando por encima la cantidad de tela necesaria para que, una vez se acomode el
material filtrante, se cubra en su totalidad, con un traslapo de treinta centímetros (0.30 m).
Las franjas sucesivas de geotextil se traslaparán longitudinalmente cuarenta y cinco
centímetros (0.45 m).
No se permitirá que el geotextil quede expuesto, sin cubrir, por un lapso mayor de dos (2)
semanas.
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135
1.10.APLICACIONES DE LOS GEOTEXTILES
1.10.1 Drenaje: Caso de aplicación
Capa de recolección de lixiviados con geocompouestos y georedes triplanares de alto
flujo, en el proyecto del relleno de Sarasota
Figura No. 54 Relleno sanitario
LOCALIZACIÓN: Sarasota, Florida FECHA: 1999
Tomada de http://www.tenax.com
1.10.1.1 El Problema
Sarasota, Florida está ubicado en el oeste de la costa peninsular de Florida. Es una área
llana, con taludes naturales con relación menor 1:2.000. Como se espera, el drenaje es
pobre. Consecuentemente el nivel de agua está muy cercano a la superficie del piso
durante la mayor parte del año. El sitio de elevación de proyecto está a 6.1 m encima del
nivel del mar. El Departamento de Protección al Ambiente (DPA) ha establecido reglas
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136
extensas al considerar construcciones de rellenos. El Código de Administración de Florida
(CAF) contiene criterios de diseño específicos para compuestos y sistemas de
impermeabilizante de doble sintético. También incluidos están los requerimientos del
mantenimiento del sistema de impermeabilizante para temporadas de alto nivel de agua
en el suelo para proteger los componentes del impermeabilizante de los efectos dañinos y
potenciales de las presiones hidrostáticas fluctuantes.
Las características físicas del proyecto, asociadas a los requerimientos de regulación,
marcan que el área completa del impermeabilizante para el Nuevo relleno es construida
encima de la elevación de terreno natural. Esto requiere de la excavación de largos hoyos
en el sitio, mas de 3 millones de metros cúbicos de relleno de suelo para construir un
camino de acceso y elevar el área de relleno por encima de la elevación de terreno
natural. Para reducir las cantidades de relleno requerido así como los costos de
construcción de las instalaciones, la cantidad de talud usada para el sistema de drenaje
necesitó ser reducida.
El mínimo diseño de talud permitido por la Subdirección D Federal de regulaciones de
relleno para el sistema de drenaje principal es 2%. El tamaño de cada célula de relleno
también tiene que ser minimizado para reducir los costos de construcción y operación.
Temprano en el proceso de diseño, se tomo la decisión de eliminar penetraciones del
sistema de impermeabilizante por el uso de bombas de pozo en cada célula de relleno.
Las bombas de pozo removerían lixiviados desde el punto bajo de cada célula
continuamente. De esta forma cada célula podría tener una bomba de pozo y accesorios
relacionados. Para la primer fase de 24 hectáreas se deseó usar 5 células para limitar los
costos de construcción y futuras operaciones. Para conocer estos requerimientos, cada
célula necesitó un ancho de célula de 120 m. Esto resulto en una longitud de 60 m en la
capa de drenaje del talud de cada lado de la célula a la colección lateral. Una longitud de
60 m en la capa de drenaje en el talud es considerada la máxima para los propósitos
prácticos de diseño.
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137
1.10.1.2 La Solución
Para conseguir el diseño de relleno con mayor relación costo-efectividad para la
construcción inicial a través de una operación de largo plazo, el criterio principal de diseño
se transforma en la máxima longitud de talud y un ángulo mínimo. Para cumplir con ésta
disposición, se requirió una eficiente capa de drenaje tal que el criterio de diseño de la
FDEP para la cabeza permitida en el impermeabilizante pueda ser encontrada.
El diseño original menciona un sistema de doble geored biplanar. Una evaluación a
conducido a demostrar que la red de drenaje triplanar pudiera exceder los requerimientos
de diseño por un factor de dos, incluso cuando las variables de largo termino que
pudieran restringir el flujo fueran consideradas.
Hay un asunto considerable con respecto al desempeño actual del sistema de doble
geored debido a la calidad de instalación. Koerner and Hwu (1989) discuten el problema
de la reorientación de las dos capas tal que estas puedan plegarse una con la otra. Esta
condición pudiera ocurrir si los paneles no están alineados adecuadamente durante la
construcción.
El resultado de esta condición pudiera ser una gran reducción en la capacidad de flujo
para el sistema. Otra importante consideración en el uso de dobles georedes es la baja
fricción entre las dos capas. Por las razones anteriores este proyecto utilizó una sola capa
de geored triplanar en ves de dos capas de geored bi-capa.
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138
Figura No. 55 Complejo del depósito de residuos só lidos en una típica sección
de impermeabilizante
Tomada de http://www.campdresserymackae.com
1.10.2 Refuerzo: Caso de aplicación
Consolidación de talud fallado entre la Nueva Autopista Estatal y la vieja carretera de
Prenestina, Fiuggi, Frosinone, Italia
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139
Figura No. 56 Consolidación de talud fallado
LOCALIZACIÓN: Fiuggi (FR), Italia FECHA : 1989
Tomada de http://www.tenax.com
1.10.2.1 El Problema
Fiuggi es un pueblo pequeño en el centro de Italia que ha sido famoso durante siglos por
sus parques acuáticos. Esta situado en un terreno con pendiente, con abundantes
corrientes subterráneas, en un área sísmica.
Estos factores causan numerosos problemas a la estabilidad de la tierra en las áreas
circunvecinas. A lo largo de la carretera de conexión entre la nueva autopista estatal de
Prenestina y la vieja carretera de Prenestina, ocurrió un deslizamiento de tierra llevando a
bajo la mitad del terraplén con un gradiente de entre 20 y 30 grados. Esta área se
pretendió utilizar para un desarrollo residencial y como bordo para una cuenca hidráulica
que es fuente de las aguas utilizadas en los parques acuáticos. El deslizamiento tenía una
longitud aproximada de 300 m y una profundidad entre 10 y 15 m. La superficie de falla
era casi plana y el suelo de cimentación tenía una muy baja capacidad de carga.
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140
10.2.2 La Solución
El terreno fue consolidado usando la técnica de suelo reforzado. EL suelo fallado (que
consistía de sales de origen piroclástico y arcilla) fue remplazado con otros materiales de
mejores características mecánicas, los cuales estaban disponibles en el sitio. El suelo fue
reforzado con geomallas. La instalación de las geomallas se realizó específicamente en
función de las necesidades del proyecto, usando el método de envolver el suelo: las
geomallas se tienden en el suelo y se fijan con grapas en forma de “U”, se extiende el
material y se compacta; posteriormente la geomalla envuelve al suelo y se vuelve a fijar.
Esta tarea es extremadamente simple y puede ser realizada por personal no calificado y
usando equipo normal para movimiento de tierras. El trabajo quedó terminado con la
colocación de paneles de concreto que no tiene función estructural (utilizados solo por su
apariencia) a lo largo del camino, dichos paneles fueron habilitados al pie del talud. El
problema del drenaje se resolvió colocando un dren vertical de grava entre el suelo
reforzado y los paneles de concreto.
10.2.3 Conclusiones
La consolidación del terreno mediante suelo reforzado con las geomallas representó:
� Que fuera posible consolidar el talud bajo condiciones naturales difíciles;
� Que no fuera necesario usar pilas de cimentación que probablemente hubieran
afectado los flujos de agua subterráneos;
� Que fuera posible utilizar un suelo de relleno del sitio, lo que representó ahorros
considerables.
1.10.3 Control de erosión - Refuerzo: Caso de aplicación
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141
Construcción de terraplenes de suelo reforzado con geomallas mono-orientadas y
protección contra la erosión en las instalaciones de la Marina en Huatulco, Oaxaca,
México.
Figura No. 57 Construccion de terraplenes
LOCALIZACIÓN/FECHA: Huatulco Oaxaca (Mexico) 1999
Tomada de http://www.tenax.com
1.10.3.1 El Problema
En el Programa de Desarrollo del destino turístico de Huatulco, Oaxaca, en México, fue
considerada la construcción de una instalación de la Armada y la Marina, ofreciendo con
esto Seguridad Nacional al área.
Dado que el terreno tiene una gran importancia y valor en esta zona turística, la propiedad
asignada a la Armada y la Marina fue ubicada en un sitio con topografía irregular, con un
bajo potencial para ser operado y con poca atracción turística.
En el caso del área de la Marina, fue situada en una barranca con mucha dificultad de
acceso que requirió ser nivelada, cortando secciones y rellenando donde lo necesitaba.
1.10.3.2 La Solución
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142
Figura No. 58 Problema del terraplén
Tomada de http://www.tenax.com
La solución original al problema del terraplén, consistía en la construcción de un muro de
contención convencional.
La desventaja de esta solución fue el impacto ecológico de la construcción, considerando
que esta fue situada en un área turística y el aspecto final de los taludes y muros sería
desagradable para el lugar.
La alternativa a los muros de contención, fue la construcción de taludes reforzados con
geomallas mono-orientadas. La instalación de geoestera, permitió el desarrollo de la
vegetación como protección contra la erosión en la cara de los terraplenes y cortes, los
que en algunos casos fueron casi verticales.
Los tres taludes reforzados, con alturas de 4, 6 y 13 metros y ángulo de inclinación
promedio de 80º, tienen una longitud de 20, 100 y 100 metros, respectivamente.
El área total protegida contra la erosión fue 7,260 metros cuadrados de taludes.
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143
1.10.3.3 Conclusiones
Figura No. 59 Terraplén (Sección Relleno)
Tomada de http://www.tenax.com
Figura No. 60 Terraplén (Sección transversal en Co rte)
Tomada de http://www.tenax.com
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144
Gracias al uso de Geosintéticos en la solución para los cortes y terraplenes, se obtuvieron
las siguientes ventajas:
� Solución Ecológica
� Mejor aspecto de la construcción
� Menor impacto negativo para el turismo
� Bajo costo
� Rápida construcción comparado con soluciones convencionales
1.10.4 Estabilización: Caso de aplicación
Estabilización de un terraplén para camino en suelos de arcilla muy blanda, para la
construcción de una nueva Autopista en Bangkok, Thailandia
Figura No. 61 La sección del camino en la tierra pantanosa
(arcilla blanda sin consolidar)
LOCALIZACIÓN/FECHA: Bangkok, Thailand, 1991
Tomada de http://www.tenax.com
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145
1.10.4.1 El Problema
La nueva Autopista de Bangkok Cruzaba una área pantanosa con un suelo muy blando
que consiste en arcillas, consolidadas, a 20 m profundidad. Las investigaciones del sitio
mostraron que la capacidad de carga del terreno de cimentación era demasiado baja para
apoyar un terraplén tradicional para autopista. La primera idea era por consiguiente
ensanchar la base del terraplén con una berma grande para distribuir la carga en una área
mayor, mientras se involucraban las capas de suelo más profundas y por consiguiente
aumentar la capacidad de carga global. Parecía indispensable proporcionar una rigidez
suficiente a la base agrandada para disminuir las tensiones verticales y los asentamientos
diferenciales. Además de las consideraciones anteriores, era necesario contar con una
alta rigidez para la fase de la construcción inicial que permitir operar en el sitio a la
maquinaria pesada sin hundirse en el suelo sumamente suave, que era a menudo
anegado.
1.10.4.2 La Solución
Figura No. 62 Las Geomallas
Tomada de http://www.tenax.com
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146
El proyecto requirió cuatro capas horizontales de geomalla bi-orientada para estabilizar
este terraplén. Las geomallas se instalaron a 300 mm de separación vertical. Los
ingenieros diseñadores, considerando la función estructural fundamental realizada por la
geomalla, emitieron especificaciones muy severas para el refuerzo.
Al fabricante de la geomalla le fue exigido proporcionar pruebas del procedimiento de
control de calidad durante el proceso de producción y un certificado de conformidad para
el producto específico que se emitiría para este proyecto, incluyendo:
� Certificados por laboratorios independientes;
� Los resultados de la prueba del creep, para determinar la resistencia a tensión de
diseño de las geomallas por un lapso de 1 año bajo carga constante (1 año era el
tiempo necesario para la consolidación del suelo de arcilla bajo el terraplén);
� El módulo a la tensión a 2% y 5% de deformación;
� Garantia de estabilidad contra rayos UV.
Las geomallas elegidas por el Contratista, con la total aprobación de los diseñadores, fue
las geomallas bi-orientadas. Los ingenieros pudieron dar una respuesta apropiada a todos
los requisitos del proyecto. Además, el lote completo de la producción para la Autopista de
Bangkok (aproximadamente 150.000 m² de geomalla) se probó y certificó por SGS
(Societé Générale de la Vigilancia), una empresa internacional especializada en control de
calidad y seguridad.
1.10.4.3 Conclusiones
Las geomallas en este proyecto, así como en muchos otros, ha demostrado ser un
producto con las características técnicas más altas y con propiedades garantizadas. Las
geomallas pasaron las pruebas más severas antes de utilizarse como un elemento
estructural para la estabilización de un terraplén en el suelo muy blando. La facilidad de
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147
instalación de geomallas le permite al Contratista mantener un alto rendimiento de
instalación y permitió usar una tecnología innovadora para estabilizar el terraplén,
mientras que obtiene ahorros considerables por encima de soluciones tradicionales.
1.10.5 Control de erosión: Caso de aplicación
Protección contra caído de rocas en la carretera nacional Kavalas- Ksanthis (Grecia),
mediante la geomalla.
Figura No. 63 Geomalla de polietileno de alta densidad para prote ger la carretera
de las caídas de rocas
LOCALIZACIÓN/FECHA: Norte De Grecia, km 6 de la carretera nacional de Kavalas-
Ksanthis, (190 km al este de Thessaloniki), Octubre 2000
Tomada de http://www.tenax.com
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148
El Problema
El intemperismo, la infiltración de agua, la erosión, los cambios de clima, y los ciclos de
congelación y deshielo pueden provocar caída de partículas y rocas en las carreteras y en
estructuras de ingeniería civil.
1.10.5.1 La Solución
Cuando la cara de un talud rocoso está cercana a una carretera, la posibilidad de la caída
de rocas puede ser controlada revistiendo la cara del talud con una geomalla bi-axial.
La geomalla se fija en la corona del talud y a lo largo de este con anclas (barras de acero)
y una red de cables de acero, cuyas dimensiones son determinadas en función del tipo de
roca del estrato. Las uniones entre rollos adyacentes de la geomalla son traslapadas y
atadas con un intervalo predeterminado, usando una unión de Polietileno de Alta
Densidad. Con respecto a otros sistemas, el uso de la geomalla se integra con el medio
ambiente y no obstruye la permeabilidad.
Las geomallas son fabricadas bajo un único proceso de extrusión y orientación bi-
direccional que le da a la malla sus propiedades de tensión, además de ser estabilizadas
a largo plazo contra la exposición a los rayos U.V., lo que les permite garantizar
protección eficiente a largo plazo.
Estas geomallas son particularmente muy recomendables para prevenir la caída de rocas
y escombros a las carreteras o vías férreas, debido a su alta resistencia a la tensión,
excelente resistencia a daños durante su proceso de colocación y exposición al medio
ambiente.
Además, la geometría de las geomallas permite una fuerte trabazón mecánica y una
perfecta adherencia a cualquier tipo de talud rocoso que se pretenda contener o reforzar.
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149
Figura No. 64 Geomalla de polietileno de alta dens idad previniendo la caída de
rocas y mejorando la consolidación del talud
Tomada de http://www.tenax.com
1.10.5.2 Conclusiones
El uso de las geomalla bi-orientadas, trae como resultado una eficiente solución para la
protección contra la caída de rocas gracias a su estructura integral, rigidez flexular y su
resistencia a la tensión.
Este sistema se aplicó en acantilados y taludes producto de cortes, dando una solución
que representó eficiencia y economía.
Debido a su rigidez flexular, se aplica para cualquier tipo de roca, formando un sistema
continuo de protección contra la caída los mantos rocosos.
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150
1.10.6 Refuerzo: Caso de aplicación
Talud reforzado de 35 m de altura en la Ciudad de Taichung, Taiwan
Figura No. 65 Talud reforzado, dos meses después de la construcción
LOCALIZACIÓN: Villa Chung-Hsin, Cerca de la Ciudad de Taichung
Tomada de http://www.tenax.com
1.10.6.1 El Problema
En la parte central de Taiwán, un exclusivo fraccionamiento requería extender su
construcción en la cima de un área montañosa. El propietario planeó maximizar el espacio
utilizable para albergar algunas casas y villas de lujo. Con la finalidad de crear más
espacio para casas nuevas, los ingenieros consideraron construir un muro de 35 m de
altura, con 60° de inclinación y 250,000 m³ de rell eno, extraído de un banco de una colina
cercana.
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151
Los elementos considerados para el diseño fueron el impacto ambiental, estética,
maximización del espacio utilizable y la completa utilización de los materiales de relleno
existentes en el sitio.
1.10.6.2 La Solución
Se consideraron varias opciones, y en función de los costos se optó por la construcción
de un muro de 35 m de altura reforzado con geomalla.
El muro de 35 m de altura se conformó por taludes
parciales de 5 m de altura con una inclinación de
2:1 (V:H) y bermas de 2.5 m. Para la realización del
diseño se consideró factor sísmico, material de
relleno existente, suelo de cimentación adecuado, y
drenaje en la parte posterior, así como acabado con
vegetación.
Para el refuerzo del relleno se seleccionó la
geomalla mono-orientada de polietileno de alta
densidad. El sitio se localiza en un área de bosque
sub-tropical, donde las tormentas torrenciales son
muy frecuentes, por lo que el contratista tenía que
terminar la obra dentro de un período de tres
meses.
El sistema de instalación fue construido por
cimbra de madera preparada en el sitio con
amarres que permiten dar el ángulo requerido y
soportar la presión durante la compactación. Las
geomallas fueron colocadas utilizando una grapa
Figura No. 65a Talud reforzado Tomada de http://www.tenax.com
Figura No. 65b Talud reforzado
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152
de acero en forma de “U”, colocada sobre el suelo de relleno compactado. La vegetación
en la cara fue colocada con un sistema de pre-siembra en la cara del talud dentro de la
geomalla.
Para evitar que la vegetación se perdiera en la época de sequía, se diseño un sistema de
irrigación, que consistía en tubería flexible (½”) y aspersores uniformemente distribuidos
en la cara del talud.
Los escurrimientos provocados por las lluvias
torrenciales se consideraban críticos para la
estabilidad local en la cara del talud: por tal motivo
se colocaron drenes horizontales mediante
geocompuestos, estos eran de 5 m de largo y 200
mm de ancho, colocados con un espaciamiento
tanto vertical como horizontal de 1.5 m.
1.10.6.3 Conclusiones
La exitosa terminación del talud de 35 m de altura reforzado con geomalla permitió
alcanzar los siguientes objetivos:
� Bajo costo, rápida ejecución y
facilidad de aplicación.
� Rápida y excelente vegetación de la
cara del talud.
� Excelente estabilidad: Después de 5
años de monitoreo, solo se han
registrado desplazamientos mínimos
en la base y en la cara del talud.
Figura No. 65c Talud reforzado Tomada de http://www.tenax.com
Figura No. 65d Talud reforzado Tomada de http://www.tenax.com
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153
� Drenaje efectivo: Se notó muy baja presión de poro en el talud reforzado aún con una
continua descarga de flujo hidráulico. Con este proyecto se puede comprobar que
realizando una buena propuesta de ingeniería con geosintéticos se puede dar una
solución, inclusive en problemas geotécnicos de extrema dificultad.
1.10.7 Drenaje: Caso de aplicación
Geocompuestos y georedes triplanares de alto flujo para sistemas de detección de fugas,
Volusia County Landfill
Figura No. 66 Drenaje
LOCALIZACIÓN: Volusia County, Florida
Tomada de http://www.tenax.com
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154
1.10.7.1 El Problema
El diseño y la construcción con sistemas alternativos usando geosintéticos ha cobrado
mayor popularidad porque ahora ya son aceptados por ingenieros y órganos reguladores.
De hecho, en muchas categorías comunes de equivalencias, las geomembranas
geosintéticas son consideradas superiores a los revestimientos compactados de arcilla.
Pero los geosintéticos tradicionales para drenaje para recolección de lixiviados y
detección de fugas en contacto con una geomembrana experimentan severos flujos
debido a la intrusión de la estructura de drenaje en la geomembrana.
1.10.7.2 La Solución
Con las geomembranas geosintéticas actuando como recubrimientos, existe el problema
de que el Geocompuesto tiende a presionar contra la capa filtro de geotextil,
introduciéndolo en los canales de flujo del Geocompuesto de drenaje. Con la mayoría de
los geocompuestos para drenaje esto es un asunto de importancia, porque se reduce la
capacidad de flujo por debajo del nivel deseado.La configuración triplanar de la red de
drenaje TENAX GNT está diseñada para prevenir esa intrusión de geotextil y mantener
altos los niveles de drenaje por muchos años debajo, sobre o dentro del suelo y/o sustituir
capas de suelo. Las costillas externas del TENAX TENDRAIN mantienen al geotextil y al
suelo separados de la red de drenaje de forma tal que la restricción del flujo por la
intrusión del geotextil es minimizada. TENAX TENDRAIN es la solución para resolver
problemas de interfase entre geomembranas geosintéticas de drenaje mediante un
comportamiento que garantiza el flujo.
1.10.7.3 Conclusiones
En este relleno en Volusi County, Florida, se desarrollo un sistema de detección de fugas
que requería una geored que permitiera limitar la intrusión de la geomebrana en los
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155
canales de flujo de la geored. Los ingenieros de proyecto descubrieron que la estructura
fue ideal para usar geomembrana cumpliendo con dichos objetivos. La geomembrana fue
empleada en este proyecto en el sistema de detección de fugas, para proveer una rápida
detección de cualquier rotura mayor en el sistema primario de recubrimiento y limitar la
penetración en la segunda geomembrana a lo largo del espesor del sistema de detección
de fugas.
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156
CONDUCTA DE SALIDA
El objetivo de la siguiente evaluación es identificar las deficiencias o posibles vacíos
conceptuales que el estudiante tenga una vez finalice el estudio de la sesión. Se sugiere
reforzar dichos conceptos mediante la bibliografía sugerida y sesiones de refuerzo
programadas con el tutor de la asignatura.
Lea y responda las siguientes preguntas.
Recuerde que este es un proceso personal, por favor hágalo solo y después, si así lo
desea, confronte sus respuestas con el módulo, su tutor o sus compañeros. Ánimo y
buena suerte en esta misión.
1. Dirijase a una obra de construcción en cualquier lugar del país donde se este utilizando
los geotextiles, determine sus características
2. Ubique una obra de construcción vial, dentro de ella se están empleando geotextiles,
determine los tipos de geotextiles y describa sus características.
3. Dirijase a una obra de construcción vial y determine de que depende el uso de los
geotextiles y cuales son sus principales aplicaciones.
4. Ubique una obra vial donde se este efectuando la construcción de un filtro, observe y
explique cómo debe colocarse un geotextil en el caso de la construcción de dicho
filtro.
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157
EVALUACION DE CONDUCTA DE SALIDA
1. Dirijase a una obra de construcción en cualquier lugar del país donde se este utilizando
los geotextiles, determine sus características
Los geotextiles son productos elaborados en base a polímeros básicos como son:
polietileno, poliéster, nylon, poliamida, fibra de vidrio, etc; polímeros altamente inertes a
degradaciones biológicas y químicas.
5. Ubique una obra de construccion vial, dentro de ella se estan empleando geotextiles,
determine los tipos de geotextiles y describa sus características.
Los tipos de geotextiles son:
� Geotextiles Tejidos: tienen altas fuerzas a la tensión, alto módulo y baja elongación.
� Geotextiles no Tejidos: son muy permeables y tienen altas características de
elongación.
6. Dirijase a una obra de construccion vial y determine de que depende el uso de los
geotextiles y cuales son sus principales aplicaciones.
� El uso de cada uno de ellos depende de la función que debe desempeñar el Geotextil,
en contacto con el suelo y el tipo de obra a ejecutarse.
� Las principales aplicaciones son: muros de contención, subdrenes, control de erosión
superficial, estabilización de taludes y laderas, vías y carreteras.
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158
7. Ubique una obra vial donde se este efectuando la construcción de un filtro, observe y
explique cómo debe colocarse un geotextil en el caso de la construcción de dicho
filtro.
El geotextil para filtros se deberá colocar cubriendo totalmente el perímetro de la zanja,
acomodándolo lo más ajustado posible a la parte inferior y a las paredes laterales de ésta
y dejando por encima la cantidad de tela necesaria para que, una vez se acomode el
material filtrante, se cubra en su totalidad, con un traslapo de treinta centímetros (0.30 m).
Las franjas sucesivas de geotextil se traslaparán longitudinalmente cuarenta y cinco
centímetros (0.45 m).
SESIÓN IV
OBRAS DE CORRECCIÓN Y
DEFENSA HIDRÁULICA
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160
INTRODUCCIÓN Dentro de las obras de corrección y defensa hidráulica se expondrá el uso de defensas
ejecutadas con colchonetas revestidas que en la sistematización de cursos de agua
pueden ser utilizadas para control de erosión en protecciones longitudinales de márgenes
como obras transversales tales como espigones y diques, para defensa de márgenes
fluviales y lacustres, también veremos tanto las especificaciones técnicas de armado
como las fases constructivas de un canal revestido en colchonetas, obras de emergencia
y contención de inundaciones y obras de defensa y conservación del suelo entre otras.
OBJETIVOS
� Permitir al estudiante identificar las obras de corrección y defensa hidráulica.
� Determinar donde, cuando y para que se utilizan las obras de corrección y defensa
hidráulica.
� Identificar las fases constructivas de un canal revestido en colchonetas y las
especificaciones técnicas.
� Identificar las obras de emergencia y contención de inundaciones.
� Identificar las obras de defensa y conservación del suelo.
� Determinar la utilización de las bridas y soleras.
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161
CONDUCTA DE ENTRADA
Esta es una actividad que le permitirá saber con que bases cuenta del tema que vamos a
abordar, ¡no se preocupe! Si no sabe las respuestas a las preguntas que se le presentan,
lo importante es lograr ampliar la visión para asumir con éxito su formación en el
programa. Ahora lo invito a desarrollar esta auto evaluación, contéstela a conciencia, ya
que los resultados de ella le indicarán con exactitud que tanto sabe y que debe reforzar.
1. ¿Cuál es la utilidad de los revestimientos en colchones y gaviones y cuales
son sus ventajas?
2. ¿Cómo se dividen las estructuras para defensa y conservación de
márgenes contra la acción erosiva de las agua?
3. ¿Qué es un Geofiltro RG y cuales son sus ventajas?
4. ¿En que casos se emplean estructuras de endicamiento y protección contra
el avance de las aguas?
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162
SOLUCIÒN DE LA CONDUCTA DE ENTRADA
1. ¿Cuál es la utilidad de los revestimientos en colchones y gaviones y cuales
son sus ventajas?
Los revestimientos en colchones y gaviones ofrecen una segura y confiable
protección contra la erosión provocada por el oleaje y las corrientes fluviales.
Permite sensibles reducciones del tamaño de las piedras y del espesor del
revestimiento en comparación con otros métodos. Son principalmente usados
como protección del paramento aguas arriba de presas, playas y orillas de canales
y ríos navegables, además constituyen la mejor solución técnica y económica para
la corrección y sistematización de ríos y obras de toma.
4. ¿Cómo se dividen las estructuras para defensa y conservación de
márgenes contra la acción erosiva de las agua?
Las estructuras para defensa y conservación de márgenes contra la acción erosiva
de las agua se dividen en dos tipos:
• Obras leves, en las cuales los colchones Reno actúan como revestimiento.
• Obras macizas, en las cuales los gaviones actúan también como una obra de
contención.
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163
¿Qué es un Geofiltro RG y cuales son sus ventajas?
El geofiltro RG actúa como elemento de contención formando diques continuos,
economizando agregado pétreo y capas de transición. La alta resistencia a la
tracción del RG permite mayores alturas de diques, proporcionando un rápido
rellenado con refulado fino. Se obtiene economía de agregado suelto, alta
velocidad de escurrimiento y características filtrantes de larga vida.
4. ¿En que casos se emplean estructuras de endicamiento y protección contra
el avance de las aguas?
Casos en los cuales, por el rápido avance de una avenida, creciente fluvial ó
inundación, es necesario el empleo de estructuras de endicamiento y protección
contra el avance de las aguas. Pueden emplearse gaviones caja industrializados en
malla de alambre hexagonal a doble torsión a los cuales se los enfunda con geotextil y
se los rellena con agregado suelto, arena, suelo, etc.
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164
1. OBRAS DE CORRECCIÓN Y DEFENSA HIDRÁULICA
Figura No. 67 Obras De Corrección Y Defensa Hidrá ulica
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
1.1. GENERALIDADES
Los revestimientos en colchones y gaviones ofrecen una segura y confiable
protección contra la erosión provocada por el oleaje y las corrientes fluviales.
Permite sensibles reducciones del tamaño de las piedras y del espesor del
revestimiento en comparación con otros métodos. Son principalmente usados
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165
como protección del paramento aguas arriba de presas, playas y orillas de canales
y ríos navegables.
Constituyen la mejor solución técnica y económica para la corrección y
sistematización de ríos y obras de toma.
1.2. DEFENSA DE MARGENES FLUVIALES Y LACUSTRES
1.2.1 En la sistematización de cursos de agua pueden ser utilizados Los
revestimientos en colchones y gaviones para control de erosión en protecciones
longitudinales de márgenes como obras transversales tales como espigones y
diques.
1.2.2 Obras Longitudinales.
Las estructuras para defensa y conservación de márgenes contra la acción erosiva
de las agua se dividen en dos tipos:
1.2.2.1 Obras leves, en las cuales los colchones Reno actúan como
revestimiento.
Figura No. 68 Obra leve
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
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166
Figura No. 69 Colchones Reno actúan como revestimi ento
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
1.2.2.2 Obras macizas, en las cuales los gaviones actúan también como una
obra de contención.
Figura No. 70 Obras macizas
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
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167
Figura No. 71 Gaviones - actuando como una obra de contención
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Figura No. 72 Gaviones - actuando también como un a obra de contención
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
Defensa de margen y obras de contención empleando geotubos
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168
Figura No. 73 Geotubos
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
El geofiltro RG actúa como elemento de contención formando diques continuos,
economizando agregado pétreo y capas de transición. La alta resistencia a la
tracción del RG permite mayores alturas de diques, proporcionando un rápido
rellenado con refulado fino. Se obtiene economía de agregado suelto, alta
velocidad de escurrimiento y características filtrantes de larga vida.
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169
1.3. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LAS COLCHONETAS RENO
1.3.1 Descripción General
Figura No. 74 Colchonetas Reno
Tomada de http://www.solucioneambientales.com
El colchón Reno debe ser flexible en red de alambre a fuerte galvanización, en los
tipos y dimensiones abajo indicados. El mismo es fabricado con red de alambre, cuyo
tipo de malla, dimensiones y bordes reforzados mecánicamente son especificados en
los siguientes párrafos. La base, las paredes laterales y las dos extremidades del
colchón Reno son fabricadas en un único paño de red (o sea el paño principal). Los
diafragmas son fabricados con el mismo tipo de red y son juntados mecánicamente a
la base (del paño principal) de manera que resulten celdas que dividan el colchón
Reno de metro en metro. La tapa es fabricada en un solo paño.
Cualquiera sea el tipo de colchonetas, con PVC, sin PVC, con malla hexagonal doble
torsión ó electrosoldados, deben ser fabricados con todos sus componentes
conectados mecánicamente en la fase de producción en fábrica, no pudiéndose
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170
entregar en rollos para su armado en obra, según lo especifican las normas ASTM A
975 y ASTM A 974. El tipo de malla de la red, las medidas y los bordes reforzados
mecánicamente son especificados en los siguientes párrafos. Las colchonetas deben
estar certificados por el Bureau Veritas Quality International con la correspondiente
aprobación bajo norma ISO 9002.
En nuestro medio estas colchonetas se conocen como colchonetas tipo Reno. Se
emplea para resolver el problema del anclaje y la protección de conductos bajo agua,
utilizados en las obras de defensas de ríos, caminos, ferrocarriles y revestimientos
de canales.
1.3.2 Materiales
1.3.2.1 Alambre
Todo el alambre usado en la fabricación del colchón Reno y para las operaciones de
amarre y atirantarniento durante la colocación en obra, debe ser de acero dulce
recocido y de acuerdo con las especificaciones BS (British Standard) 1052/1 980 Mild
Steel Wire, o sea, el alambre deberá tener una carga de ruptura media de 38 a 50
kg/mm².
1.3.2.1.1 Estiramiento Del Alambre
Deben ser hechos ensayos sobre el alambre antes de la fabricación de la red sobre
una muestra de 30 cm de largo. El estiramiento no deberá ser inferior al 12%.
1.3.2.1.2 Galvanización
El alambre del colchón Reno, de amarre y atirantamiento debe ser galvanizado de
acuerdo con las especificaciones BS (British Standard) 443/1982 Zinc Coating Qn
Steel Wire, y ABNT NBR B964, o sea, el peso mínimo del revestimiento de zinc debe
ser: Ø2,00 mm 240 gr./m²; Ø2,20 mm 240 gr./m²; Ø2,40 mm 260 gr./m²; Ø2,70 mm
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171
260 gr./m² La adherencia del revestimiento de zinc al alambre deberá ser tal que,
después de haber envuelto el alambre 6 veces alrededor de un mandril, que tenga
diámetro igual a 4 veces el del alambre, el revestimiento de zinc no tendrá que
escamarse o rajarse de manera que pueda ser quitado rascando con las uñas.
1.3.2.2 Malla de Alambre
La red debe ser de malla hexagonal a doble torsión, las torsiones serán obtenidas
entrecruzando dos hilos por tres medios giros. Las dimensiones de la malla deberán
estar de acuerdo con las especificaciones de fabricación y serán del tipo 6 x 8.
El diámetro del alambre usado en la fabricación de la malla para colchonetas sin PVC
debe ser de 2,20 mm y de 2,70 mm para los bordes laterales.
El diámetro del alambre usado en la fabricación de la malla para colchonetas con PVC
debe ser de 2 mm y de 2,40 mm para los bordes laterales más el revestimiento de
PVC.
1.3.2.2.1 Refuerzo de los bordes
Todos los bordes libres del colchón Reno, inclusive el lado superior de los diafragmas,
deben ser reforzados mecánicamente de manera tal que no se deshile la red y para
que adquiera mayor resistencia.
El alambre utilizado en los bordes reforzados mecánicamente en colchonetas sin PVC
debe tener un diámetro mayor que el usado en la fabricación de la malla, o sea de 2,7
mm.
El alambre utilizado en los bordes reforzados mecánicamente en colchonetas con
PVC debe tener un diámetro mayor que el usado en la fabricación de la malla, o sea
de 2,4 mm más es revestimiento de Pvc.
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172
1.3.2.3 Alambre de Amarre y Atirantamiento
Se tendrá que proveer junto con los colchones Reno una cantidad suficiente de
alambre de amarre atirantamiento para la construcción de la obra. La cantidad
estimada de alambre es del 5% en relación al peso de los colchones Reno
suministrados.
El diámetro del alambre de amarre y atirantamiento de colchonetas sin PVC debe ser
de 2,2 mm.
El diámetro del alambre de amarre y atirantamiento de colchonetas con PVC debe ser
de 2 mm.
1.3.3 Dimensiones Standard del Colchón Reno
Largo de 4, 5 ó 6 m. Ancho de 2 m. Espesor de 0,17m 0,23 m 0,30 m.
1.3.4 Tolerancias
Se admite una tolerancia en el diámetro alambre galvanizado de ±2,5%. Se admite
una tolerancia en el largo y ancho del colchón Reno de ±3%, en el espesor de ±2,5%.
Los pesos están sujetos a una tolerancia de 5% (que corresponde a una tolerancia
menor que la de 2,5% admitida para el diámetro del alambre).
1.3.5 Especificaciones Revestimiento Pvc Demallas Hexagonales para Colchones
Reno.
Todo el alambre utilizado en la fabricación del colchón Reno, y en las operaciones de
amarre y atirantamiento durante la construcción en la obra, después de haber sido
galvanizado debe ser revestido con PVC (Polivinil Cloruro) por extrusión. El
revestimiento en PVC debe ser de color gris y su espesor no deberá ser inferior a 0,40
mm, y debe tener las siguientes características iniciales:
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173
� Peso específico:de 1,30 a 1,35 kg/m², norma ASTM D 792-66 (79).
� Dureza: de 50 a 60 shore D, norma ASTM D 2240-75 (ISO 868-1978).
� Pérdida de peso por volatilidad: a 105°C por 24 ho ras no mayor a 2% y a 105°C
por 240 horas no mayor a 6%, norma ASTM D1203-67(74)(ISO l76-1976) y ASTM
D2287-78
� Carga de ruptura: mayor que 210 kg/cm² norma ASTM D 412-75.
� Estiramiento: mayor que 200% y menor que 280%, norma ASTM D412-75.
� Módulo elasticidad al 100% del estiramiento mayor que 190 kg/cm², de acuerdo
con la ASTM D 412-75.
� Abrasión: pérdida de peso menor que 190 mg, norma ASTM D1242-56 (75).
� Temperatura de fragilidad: Cold Bend Temperature menor que -30°C, norma BSS
2782-104 A (1970) y Cold Flex Temperatura menor que +15°C norma BSS
2782/150 B (1976).
� Corrosión: la máxima penetración de la corrosión desde una extremidad del hilo
cortado, deberá ser menor de 25 mm cuando la muestra fuera inmergida por 2.000
horas en una solución con 50% de HCI (ácido clorhídrico 12 Be). La muestra de
PVC deberá ser sometida a los siguientes ensayos de envejecimiento acelerado.
� Salt Spray Test: 1500 hs. niebla salina, norma ASTM B117-73 (79).
� Accelerated Aging Test: 2.000 horas de envejecimiento acelerado con exposición
a los rayos ultravioletas, norma ASTM D 1499-64 (77) y ASTM G 23-69 (75)
apparatus type E.
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174
� Exposure at High Temperature: 240 horas a 105°C, d e acuerdo con la ASTM D
1203-67(74), ISO 176-1976) y ASTM D 2287-78. después de ejecutar los ensayos
de envejecimiento acelerado, la muestra deberá presentar las siguientes
características:
� Aspecto: no mostrar grietas, excoriaciones o ampollas de aire, ni diferencias
significativas en su color.
� Peso específico: variaciones no superiores a 6% del peso inicial.
� Dureza: variaciones no superiores a10% dei valor inicial.
� Carga de ruptura: variaciones no superiores a 25% del valor inicial.
� Estiramiento: variaciones no superiores a 25% del valor inicial
� Módulo de elasticidad: variaciones no superiores a 25% del valor inicial.
� Abrasión: variaciones no superiores a10% del valor inicial.
� Temperatura de fragilidad: Cold Bend Temperature no superior a -20°C e Cold
Flex Temperature no superior a + 18°C.
1.3.6 Características del alambre empleado en la fabricación de malla doble torsión
colchonetas y red de alta resistencia.
Galmac es alambre de acero recubierto con aleación de Zinc – Aluminio, más
resistente a la corrosión que la galvanización pesada empleada anteriormente, un
recubrimiento con un alto nivel de calidad y características físico-químicas superiores.
Las pruebas realizadas sobre el GalMac confirmaron una mejora, a lo largo del
tiempo, de la resistencia a la corrosión. La corrosión del alambre GalMac se reduce
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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175
progresivamente a lo largo de los años hasta su estabilización, la capa oxidada,
formada sobre la superficie del alambre después de los primeros años, actúa como
elemento de protección, que posteriormente reduce el proceso de oxidación del
alambre. En el caso de alambres enterrados, el proceso de oxidación tiende a
reducirse aún más a lo largo del tiempo.
GalMac presenta una microestructura eutéctica muy fina, presenta una menor
porosidad y una mayor uniformidad en la oxidación, con la consiguiente mayor
resistencia a la corrosión. El aluminio es un elemento más electropositivo que el zinc y
por lo tanto presenta un tiempo de corrosión más largo. El zinc, siendo un metal
menos noble, tiene la propiedad de ofrecer una protección galvánica al acero, es decir
que en caso de fisuras o daño del revestimiento de protección, los óxidos de zinc
tienden a recubrir la parte del acero descubierta. La unión de estos dos elementos
permite la suma de sus efectos positivos, mejor resistencia a la corrosión del aluminio
y mayor protección galvánica del zinc.
El porcentual en peso del aluminio sobre la superficie externa del revestimiento
aumenta con el tiempo, la resistencia del GALMAC a la corrosión aumenta durante la
vida útil de la obra.
GalMac es dúctil, en las torsiones del alambre hay mayor resistencia a la formación de
fisuras y desprendimiento del revestimiento de protección.
La composición química del lingote inicial empleado en la fabricación de malla para
gaviones y colchonetas se debe emplear una aleación Zn / 5%Al . La cantidad de zinc
del revestimiento GalMac de los alambres respeta las normas BS443, NFA 91/131,
DIN 1540, UNI 8018, ABNT NBR 8964.
Las normas actualmente aplicables son: EN/Euronorm 10244/2 Zinc or Alloy coatings
on steel wire, actualmente en estudio y la ASTM 856 Zinc/5% Aluminio Mishmetal
Alloy Coated Carbon Steel.
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176
Resistencia >=372-490 N/mm², elongación>=12%, tolerancia diámetro + - 2.5%
Recubrimiento: para Ø2.0 mm >= 240 g/m², Ø 2.2 mm >= 240 g/m², Ø 2.4 mm >=
260g/m², Ø 2.7 mm >= 260 g/m², Ø 3.0 mm >= 275 g/m², Ø 3.4 mm >= 275 g/m², Ø
3.9 mm >= 290 g/m²
Para aplicaciones donde sea necesario garantizar una durabilidad más que
centenaria, se debe revestir el Galmac con PVC lo que garantiza el aislamiento total
del alambre del ambiente corrosivo.
1.4. TECNICAS DE ARMADO DE COLCHONETAS
1.4.1 Armado De Colchonetas Reno Malla Hexagonal
Figura No. 75 Armar Colchoneta 1
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
1 Abra el fardo, retire y estire cada colchoneta Reno, hasta alcanzar su largo
nominal.
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177
Figura No. 76 Armar Colchoneta 2
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
2 Junte con los pies las dobles paredes de los diafragmas que quedan abiertas.
Figura No. 77 Armar Colchoneta 3
Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
3 Levante las paredes laterales utilizando los cortes en los diafragmas como guía
para la definición de la altura de cada pared, luego amarre las alas a los diafragmas
una vez doblada la pared.
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178
Figura No. 78 Armar Colchoneta 4 Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
4 Repita las operaciones de los items 3 y 4 en la otra pared. Luego levante las
paredes frontales y amarillas a las laterales a lo largo del borde superior en contacto.
Figura No. 79 Armar Colchoneta 5 Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
5 Posicione los colchones Reno en el lugar definido en el diseño y amárrelos uno
a los otros a lo largo de todas las paredes en contacto.
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179
Figura No. 80 Armar Colchoneta 6 Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
6 Inicie el llenado a partir de la parte inferior del revestimiento, acomodando las
piedras para reducir los vacíos.
Figura No. 81 Armar Colchoneta 7 Tomada de http://www.solucionesespeciales.com
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180
7 Una vez llenadas varias unidades coloque las tapas, que son realizadas
separadamente, amarrándolas a todos los paneles, diafragmas y tirantes de
tal forma que queden bien estiradas.
1.5. FASES CONSTRUCTIVAS DE UN CANAL REVESTIDO EN COLCHONETAS
En primer plano el colchón ya argamasado. En segundo plano el colchón rellenado
sobre las piedras y con el agregado para minimizar el consumo de argamasa. En
tercer y cuarto plano el colchón parcialmente rellenado y las bases colocadas
sobre el filtro geosintético.
Figura No. 82 Canal revestido en colchonetas Tomada de http://www.solucionesambientales.com
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181
Figura No. 83 Fases constructivas del canal con c olchonetas Tomada de http://www.solucionesambientales.com
Figura No. 84 Detalle de la regularización de la argamasa Tomada de http://www.solucionesambientales.com
En primer plano los operarios realizando las costuras de cierre de las tapas de los
colchones. En segundo plano el agregado siendo distribuido sobre los colchones y al
fondo la aplicación de argamasa seguida por una parte del canal ya concluido
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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182
Observe los listones que sirven de guía y facilitan el control del espesor y del acabado
de la superficie.
Figura No. 85 Vista de Obra Concluida Tomada de http://www.solucionesambientales.com
Figura No. 86 Vista de Obra Concluida
Tomada de http://www.solucionesambientales.com
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183
Obsérvese las juntas de dilatación y drenaje.
1.6. DEFENSAS EJECUTADAS CON COLCHONETAS REVESTIDAS CON
ALMACIGA BITUMINOSA HIDRÁULICA
Figura No. 87 Colchonetas Revestidas Tomada de http://www.solucionesambientales.com
1.6.1 Generalidades
La aplicación de almáciga bituminosa a la colchoneta Reno para uso hidráulico crea
una estructura que reúne las características y la funcionalidad de los dos materiales.
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184
En unión con la almáciga bituminosa, la colchoneta Reno conserva sus cualidades de
flexibilidad, mientras aumenta la compactación del relleno y por lo tanto la eficacia
protectiva de la estructura.
El tratamiento con almáciga bituminosa a su vez, protege la estructura metálica de la
acción corrosiva de las aguas marinas o contaminadas y de la abrasión provocada por
el transporte sólido.
A título informativo se muestran las características fundamentales de la almáciga
bituminosa y su puesta en obra:
Composición en peso
Arena (0-3) 66-73% 65-75% (sumergida)
Cemento o Cal Hidratada 12-16% 10-15% (sumergida)
Cemento Asfáltico 15-18% 15-20% (sumergida)
Temperatura de Preparación y aplicación
Cemento Asfáltico 40/50 160-180°C
Cemento Asfáltico 60/70 155-175°C
Cemento Asfáltico 80/100 150-179°C 140-160°C (s umergida)
Cemento Asfáltico 180/200 130-150°C (sumergida )
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185
Figura No. 88 Tratamiento con almáciga bituminosa Tomada de http://www.solucionesambientales.com
La cantidad de almáciga a emplearse varía en función del resultado que se quiere
obtener, para la simple consolidación es necesario ligar la base del relleno
reduciendo, pero no eliminando, la permeabilidad de la estructura, para conservar las
características de las colchonetas Reno. Para la impermeabilización, la almáciga tiene
que sellar completamente el relleno y recubrir con 1 a 2 cm la estructura metálica, que
viene así substraída al contacto directo con el agua y agentes atmosféricos. Las
cantidades mínimas de almáciga bituminosa colable en los dos casos están indicadas
en la tabla que sigue:
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186
Almáciga Bituminosa.
Tabla de cantidades mínimas (Kg/m²)
Colchonetas Reno Para consolidación Para impermeabilización
15 cm 60-90 120-140 kg/m²
17 80-100 130-150
23 90-120 190-220
25 100-130 200-240
30 120-150 240-280
Siguen también valores orientativos del espesor que se debe asignar a los
revestimientos en colchonetas Reno, tratadas con almáciga bituminosa, en función de
la velocidad de la corriente.
Velocidad Cte. Espesor Relleno Almáciga Bituminosa
5,5 m/seg 0,15-0,17 m 70-90 mm 80-120 Kg/m²
6,3 m/seg 0,23-0,25 m 70-120 mm 120-160 Kg/m²
7,0 m/seg 0,30 m 100-150 mm 160-200 Kg/m²
8,5 m/seg 0,50 m 100-200 mm 240-280 Kg/m²
La preparación y puesta en obra de estos revestimientos no presenta diferencias
substanciales de los que fue ilustrado por los revestimientos no bituminados, también
en este caso, por ejemplo, es mejor no superar una pendiente del plano de colocación
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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187
de 1:1,5. La preparación de la almáciga viene ejecutada en apropiadas instalaciones
situadas en tierra, de la cual es transferida al sitio de empleo con camiones
apropiados y colada directamente sobre la orilla con una simple canaleta o, si el
camión no puede recorrer la cima del talud, con ayuda de una grúa.
La aplicación en el agua puede llegar hasta 2m de profundidad por gravedad,
mediante colada desde el exterior, si la profundidad es mayor y, en todo caso, cuando
se quiera llevar a cabo la impermeabilización del revestimiento por la cual es oportuna
la penetración a rechazo, es necesario el empleo de equipos especiales.
1.7. CANALIZACIONES - CANALES REVESTIDOS CON MORTERO, ARGAMASA Ú HORMIGÓN
Figura No. 89 Alcantarilla con argamasa Tomada de http://www.solucionesambientales.com
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188
En lugares donde por limitaciones de espacio el escurrimiento debe realizarse en un
canal de secciones reducidas, se ha adoptado con gran éxito el revestimiento con
colchonetas Reno recubiertas en la superficie por una camada de argamasa de fino
espesor (3 cm.).Esa solución garantiza también un revestimiento impermeable para
canales de regadío.
Figura No. 90 Canalización 1 Tomada de http://www.solucionesambientales.com
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189
Figura No. 92 Canalización 2 Tomada de http://www.solucionesambientales.com
El revestimiento con argamasa facilita también la auto limpieza del canal e impide el
crecimiento de vegetación. Posibilita también, cuando es necesario, un proceso de
manutención mucho más simple, pudiéndose utilizar equipamientos mecánicos
livianos, para agilizar esas operaciones.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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190
1.8. OBRAS DE EMERGENCIA Y CONTROL DE INUNDACIONES
1.8.1 Engavionado de emergencia
Figura No. 93 Engavionado de emergencia 1 Tomada de http://www.solucionesambientales.com
Casos en los cuales, por el rápido avance de una avenida, creciente fluvial ó
inundación, es necesario el empleo de estructuras de endicamiento y protección
contra el avance de las aguas. Pueden emplearse gaviones caja industrializados en
malla de alambre hexagonal a doble torsión a los cuales se los enfunda con geotextil y
se los rellena con agregado suelto, arena, suelo, etc.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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191
Figura No. 94 Engavionado de emergencia 2 Tomada de http://www.solucionesambientales.com
1.8.2 Geotubos ó geobolsas armadas in-situ
Figura No. 95 Geotubos ó geobolsas armadas in-situ Tomada de http://www.solucionesambientales.com
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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192
El geofiltro RG actúa como elemento de contención formando diques continuos, ó
bolsas que se apilan en el lugar que se quiere defender, economizando agregado
pétreo y capas de transición. La alta resistencia a la tracción del RG permite alturas
que se consiguen rápidamente, proporcionando un rápido rellenado con agregado
suelto, arena, suelo, etc.
1.9. OBRAS DE DEFENSA Y CONSERVACIÓN DEL SUELO
Figura No. 96 Uso de Gaviones
Tomada de http://www.soluciones.vdirect.com
Un territorio en el sentido más amplio del término, es un ambiente en el cual todos los
seres vivientes compiten y conviven, tomando de lo que cada uno de ellos necesita
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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193
para sobrevivir. El mismo debe ser usado de manera tal de no alterar el equilibrio
necesario para garantizar la existencia de aquellos mismos seres vivientes, o sea no
desequilibrar el medio ambiente.
El propósito de esto no es ofrecer una visión global sobre los diversos usos que se
hacen del territorio, pero si un análisis de las implicaciones que ciertas intervenciones
del hombre pueden causar en el ambiente. Haremos referencia, en particular, al
aspecto hidrogeológico y otros trabajos relacionados que forman parte integral de la
presencia del hombre en el ambiente que lo rodea.
Los materiales y los medios sobre los cuales trataremos son los gaviones, los
Colchones Reno y las redes de alambre tejido a doble torsión, que han sido utilizados
durante mas de un siglo para la construcción de obras hidráulicas y viales. Por su
propia naturaleza, estos materiales tienen la capacidad de integrarse con el terreno
circundante, asegurando así el éxito y la durabilidad de la obra llevada a cabo.
Cabe señalar que su extrema simplicidad, a veces pareciera no estar acorde con la
era de innovaciones tecnológicas que vivimos. Sin embargo, la realidad indica que su
capacidad para drenar libremente y tolerar asentamientos, así como también para
promover el desarrollo de vegetación; todo esto junto a su gran resistencia, nos
permite documentar su gran confiabilidad y su armonía con el ambiente.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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194
1.10 REVESTIMIENTO Y ANCLAJE PARA CONDUCTOS BAJO AGUA
Figura No. 97 Disposición de Colchonetas Tomada de http://www.solucionesambientales.com
1.10.1 Generalidades
En los últimos años, la exigencia del mundo industrial de reducir los gastos, de
asegurarse la constancia de los aprovisionamientos energéticos, de reducir los
riesgos ecológicos y el descubrimiento de nuevos importantes yacimientos
petrolíferos, favoreció un notable incremento del planeamiento y realización de obras
relativas al transporte de dichos fluidos mediante conductos
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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195
Estas obras extremadamente comprometidas en el aspecto técnico y financiero tienen
que tener un alto grado de confiabilidad en consideración del costo elevado, de la
importancia de las obras, de la salvaguardia del ambiente y del costo de los trabajos
de mantenimiento, en manera particular por lo que se refiere a los conductos bajo
agua.
Figura No. 98 Colocación de Colchonetas Tomada de http://www.solucionesambientales.com
La colchoneta Reno es conocida y utilizada ampliamente en todo el mundo. En los
casos en que la permeabilidad de la colchoneta es un elemento negativo o de desea
una estructura más resistente, pero igualmente deformable y plástica, la colchoneta
Reno se rellena con almáciga bituminosa hidráulica, que según las necesidades
puede ser:
• Completo por todo el espesor de la colchoneta, con el fin de tener un revestimiento
impermeable.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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196
• Parcial a nivel de consolidación, cuando se quiere solamente una estructura con
mayor robustez.
La almáciga bituminosa hidráulica es una mezcla de arena (granulometría 0-3mm,
70% en peso), filler (cemento o cal hidratada, 14% en peso) y betún o cemento
asfáltico (relación de penetración 80/100 ó 180-200, 16% en peso), la cual viene
empastada a más o menos 180°C, en instalaciones co n tanques coibentados y
quemadores, transportada al sitio de empleo donde viene colada, siempre caliente,
sobre la estructura a tratar.
Algunos de los trabajos realizados de esta manera fueron realizados en canales
navegables y en presencia de agua, sin costosas obras de drenaje o ataguías
mediante el varage de las colchonetas Reno prefabricadas en elementos de gran
superficie sobre apropiados pontones volcables.
1.10.2 Características estructurales de las colchonetas con almáciga bituminosa.
Sus aplicaciones mas frecuentes son:
• Oleoductos y gasoductos, para el abastecimiento de productos energéticos.
• Acueducto para el abastecimiento hídrico en condiciones de máxima higiene.
• Desagües para la dispersión en mar, lejano de la costa, de aguas residuales
urbanas e industriales.
• Terminales marinas en proximidad de pozos petrolíferos de puntos de atraque de
petroleros para la carga y descarga de crudo.
• Electroductos submarinos para la transmisión de energía eléctrica, desde el
continente a las islas. Algunos de los problemas de proyecto y construcción de dichos
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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197
conductos, sean apoyados sobre fondos, encuentran la más económica y apropiada
solución en estas colchonetas con almáciga.
Figura No. 99 Colocación de Colchonetas con almác iga Tomada de http://www.solucionesambientales.com
• La elevada resistencia de la estructura garantiza una protección segura del
conducto contra daños que pueden verificarse por el remolque de las anclas o redes
de pesca, del eventual varage en agua de piedras para la ejecución de trabajos
fluviales, marítimos o portuarios, como también del choque accidental de medios
mecánicos, como escavadoras y dragas utilizadas para este intento.
• La notable y permanente flexibilidad y plasticidad de la estructura, indispensable
para el mejor funcionamiento de la misma en ejercicio, protege el terreno de
colocación del conducto de fenómenos erosivos de fondo que pueden verificarse por
efecto de las corrientes y de movimientos ondulatorio tanto de un río y en un canal,
como en el mar.
Podemos ver que estas colchonetas con almáciga bituminosa asfáltica no pierden,
con el pasar del tiempo, sus características de deformabilidad y el surgimiento y
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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198
progresión de las erosiones, en las extremidades de la estructura, si son
oportunamente dimensionadas, hacen a una flexión importante del material.
• Su elevado peso propio, que puede alcanzar también los 2.300-2500 Kg/m³,
permite fabricar elementos de dimensiones relativamente pequeñas, pero de peso
suficiente para realizar un sistema de anclaje, o en algunos puntos prefijados o en
forma continua, también para conductos de gran diámetro (50 a 100 cm).
• Impiden los eventuales movimientos del conducto bajo agua que pueden ser
generados por las corrientes, por el empuje hidrostático de las inevitables oscilaciones
debidas al movimiento del fluido, sea este líquido o gasiforme, en el interior del tubo
mismo.
• En caso donde, por irregularidad del fondo marino el conducto resulta elevado, la
colchoneta tiene características que permiten, sin problemas, la ejecución de vínculos,
a herradura, de una parte a la otra del tramo suspendido, ó si es necesario, también
siguiendo el mismo tramo del conducto.
1.10.3 Aplicaciones
1.10.3.1 Gasoducto Argelia-Italia
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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199
Figura No. 100 Colocación de Colchonetas
Tomada de http://www.solucionesambientales.com
El gasoducto Argelia-Italia que transporta metano desde el yacimiento de Hassi R´Mel
en el Sahara hasta Minerbio, es una obra de 2500 Km, y de estos, 170 Km se
realizaron en el fondo del Mediterráneo.
La provisión de metano que llega a Italia a través de este conducto es de 12300
millones de metros cúbicos en el año.
Los acuerdos para la construcción de gasoducto y la provisión del metano iniciados en
el año 1971 fueron definidos en 1977 entre la SONATRACH Argelina y el ENI que
coparticiparon en el proyecto y construcción de la obra.
El tramo submarino en el Canal de Sicicilia fue construido por la TMPC, una sociedad
mixta Italo-Argelina (Sonatrach-Snam) con la dirección de la SNAMPROGETTI.
En esta parte de la obra el gasoducto es constituido, por motivos técnicos de
seguridad y de continuación de funcionamiento, por 3 conductos separados que
fueron colocados en un año, en el fondo del canal de sicilia en profundidades
superiores a 500m.
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200
Cada unidad varada tiene las siguientes características:
• Dimensiones 4x3m, espesor 0,40m, subdividido en dos elementos sobrepuestos
de 0,20m, unidos por cables de acero.
• Armadura de alta deformabilidad y resistencia en redes metálicas hexagonales de
doble torsión y sogas de acero.
• Revestimiento externo de confección y contención con telas de geotextil no tejido
en poliester de peso no inferior a 550 g/m².
• Peso nominal completo de 12000 Kg.
• Peso específico de 2500 Kg/m.
• Estructura dotada de deformabilidad, en la dirección ortogonal al conducto según
el lado más largo.
Todos los elementos fueron prefabricados próximos a la base operativa de la
SNAMPROGETTI de Trapani por la empresa Ing. Sarti Giuseppe & C., cerca del
puerto de donde, seguidamente, fueron embarcadas y transportados al sitio de
empleo donde la coloco la embarcación SAIPEM RAGNO 2.
El uso principal de la colchoneta (así prefabricada llamada SARMAC) fue de anclaje
de los conductos en el fondo marino y fijación, con el propio peso, a caballetes
especiales que sostiene el gasoducto donde está elevado, respecto al terreno por
irregularidades del fondo marino.
La profundidad máxima del empleo fue más ó menos de 600m.
1.10.3.2 Proyecto Magnus.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
ESCUELA DE INGENIEROS MIL ITARES
201
Este trabajo fue ejecutado a 90 Km de Escocia, por la SAIPEM para la British
Petroleum Co., en la zona de ricos yacimientos petrolíferos off shore (SARMAC) se
adecuó a las particularidades de colocación, de funcionalidad.
Las dimensiones utilizadas fueron:
• Dimensiones de 4x3m, espesor o.50m subdividido en dos mantos de 0,20m unidos
por cables de acero.
• Armadura con alta deformabilidad y resistencia en red metálica a doble torsión en
malla hexagonal y sogas de acero.
• Revestimiento con geotextil de 550 gr/m², fibra continua, no tejido, de poliéster.
• Peso nominal total de 13000 Kg.
• peso específico de 2150 Kg/m³.
• Estructuras dotada de deformabilidad en la dirección ortogonal al conducto según
el lado más corto.
En este caso específico, las colchonetas se usaron sobre conductos submarinos ya
existentes para protegerlos al cruzarse con un nuevo conducto.
Los elementos de colchoneta fueron realizados de manera que la deformabilidad y
plasticidad sean las mismas para envolver y proteger mejor el actual conducto, y así el
nuevo conducto que pasó arriba pueda descargar de manera apropiada su peso.
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202
1.11 LAS BRIDAS Descripción de Tubos con Brida
Figura No. 101 Tubos con Brida
Tomada de http://www.acipco.com
Los tubos con brida generalmente se especifican para servicio sobre el suelo para
manejo de aire, agua, aguas negras, u otros líquidos cuando es necesario usar
juntas rígidas con cerrojo. Se usan mucho en sistemas de tubos industriales,
estaciones de bombeo, plantas para tratamiento de aguas, plantas para
tratamiento de aguas negras y otras tuberías interiores.
Los tendidos largos de tubería con brida, normalmente incluyen una preparación
para la expansión y contracción, tales como juntas flexibles o coples a intervalos
estratégicos.
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203
Los tubos pueden suministrarse con un extremo con brida y el otro con una
Campana Fastite, o extremo espiga u otro tipo de extremo espiga u otro tipo de
extremo según pueda requerirse.
Generalmente el uso subterráneo de juntas con brida no es deseable debido a la
rigidez de la junta.
La longitud máxima del tubo con brida es de 5.90m; cualquier longitud menor se
puede suministrar hasta una longitud mínima práctica que varía en función del
diámetro. Las bridas generalmente son roscadas, excepto para tubos cortos que
se pueden producir estáticamente.
Figura No. 102 Barril de Tubo y Bridas
Tomada de http://www.acipco.com
1. Brida de hierro dúctil
2. Barril de tubo de hierro dúctil
3. Roscado para tubos estándar, ANSI B2.1, adaptados a los diámetros exteriores
de tubos de hierro dúctil
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204
4. El extremo del tubo y el barril se maquinan simultáneamente a un terminado al
ras
5. Tiene un aro de refuerzo para proteger el roscado.
Los barriles de tubos y las bridas tienen roscas ahusadas (NPT) que se apegan a
ANSI B2.1 adaptadas a los diámetros exteriores de los tubos de hierro dúctil. La
brida se rosca sobre el tubo y se aprieta mecánicamente hasta que el extremo del
tubo sale más allá de la cara de la brida; luego se maquina a un terminado al ras
con el extremo del tubo y la brida para asegurarse de que la cara de la brida está
perpendicular con el eje del tubo. La brida está diseñada de tal forma que un aro
protector cubre la porción roscada del tubo.
Figura No. 103 Bridas
Tomada de http://www.acipco.com
Previo al ensamble de la brida en el tubo, se aplica a la rosca un compuesto de
grado comercial para roscado, lo cual asegura una ensamble libre de fugas.
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205
A los tubos con brida no se recomienda que se le aplique el roscado en el lugar
del trabajo. Las bridas que vienen con los tubos no son intercambiables en la obra
y generalmente no se pueden quitar después de haberse fabricado sin dañar el
tubo o el roscado. Si las condiciones de instalación requieren un ensamble de la
brida en la obra, la brida puede ser ensamblada en la fábrica para tener una
condición de "apretado-a-mano." Esto permite que se pueda quitar y volver a
ensamblar en el lugar de la obra, y en ese momento tiene que usarse un
compuesto adecuado para la rosca. Se recomienda que las bridas "apretadas-a-
mano" se limiten a los diámetros de 400mm y menores debido a la dificultad que
implica apretar bridas más grandes en el lugar de la obra.
1.12 SOLERAS
1.12.1 Generalidades
De acuerdo al diseño hidráulico de las estructuras, devido a las pendientes críticas de
la pendiente de construcción, lleva a estas estructuras ya sean canales o acequias a
soportar flujos supercríticos, con el consiguiente riesgo de erosión y socavación que
se produce por el fluido. Con la idea de evitar éste tipo de inconvenientes, que podrían
originar asentamientos en las obras, se establece la necesidad de colocar en el fondo
de la estructura tanto en la entrada como en la salida y por lo tanto en la sección
longitudinal una capa de hormigón denominada solera, que seria a la vez en caso de
un canal el fondo del mismo.
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206
Figura No. 104 Estructura en la que se determina una Solera de hormigón
Tomada de http://www.arlita.com
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207
Figura No. 105 Alcantarilla de cajón (box – culver t)
Indicando la Solera y el Solado en concreto pobre
Tomada de Diseño de Carreteras, Paulo Emilio Bravo.
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208
CONDUCTA DE SALIDA
El objetivo de la siguiente evaluación es identificar las deficiencias o posibles vacíos
conceptuales que el estudiante tenga una vez finalice el estudio de la sesión. Se sugiere
reforzar dichos conceptos mediante la bibliografía sugerida y sesiones de refuerzo
programadas con el tutor de la asignatura.
Lea y responda las siguientes preguntas.
Recuerde que este es un proceso personal, por favor hágalo solo y después, si así lo
desea, confronte sus respuestas con el módulo, su tutor o sus compañeros. Ánimo y
buena suerte en esta misión.
1. ¿Qué es un geofiltro y cuales son sus ventajas?
2. ¿Qué es una Solera?
3. ¿En que casos se utilizan las bridas? 4. ¿Para que son utilizados los colchones y las redes de alambre tejido a doble torsión?
5. ¿Qué ventajas ofrecen los colchones de revestimiento?
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209
SOLUCIÒN DE CONDUCTA DE SALIDA
1. ¿Qué es un geofiltro y cuales son sus ventajas?
El geofiltro actúa como elemento de contención formando diques continuos, ó bolsas
que se apilan en el lugar que se quiere defender, economizando agregado pétreo y
capas de transición. La alta resistencia a la tracción del RG permite alturas que se
consiguen rápidamente, proporcionando un rápido rellenado con agregado suelto,
arena, suelo, etc.
4. ¿Qué es una Solera?
De acuerdo al diseño hidráulico de las estructuras, las pendientes críticas de
construcción, llevan a estas estructuras ya sean canales o acequias a soportar flujos
supercríticos, con el consiguiente riesgo de erosión y socavación que se produce por
el fluido. Con la idea de evitar éste tipo de inconvenientes, que podrían originar
asentamientos en las obras, se establece la necesidad de colocar en el fondo de la
estructura tanto en la entrada como en la salida y por lo tanto en la sección
longitudinal una capa de hormigón denominada solera o solado, que seria a la vez en
caso de un canal el fondo del mismo.
5. ¿En que casos se utilizan las bridas? Los tubos con brida generalmente se especifican para servicio sobre el suelo para
manejo de aire, agua, aguas negras, u otros líquidos cuando es necesario usar
juntas rígidas con cerrojo. Se usan mucho en sistemas de tubos industriales,
estaciones de bombeo, plantas para tratamiento de aguas, plantas para
tratamiento de aguas negras y otras tuberías interiores.
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210
4. ¿Para que son utilizados los colchones y las redes de alambre tejido a doble torsión?
Colchones Reno y las redes de alambre tejido a doble torsión, que han sido utilizados
durante más de un siglo para la construcción de obras hidráulicas y viales. Por su
propia naturaleza, estos materiales tienen la capacidad de integrarse con el terreno
circundante, asegurando así el éxito y la durabilidad de la obra llevada a cabo.
5. ¿Qué ventajas ofrecen los colchones de revestimiento?
Capacidad para drenar libremente y tolerar asentamientos, así como también para
promover el desarrollo de vegetación; todo esto junto a su gran resistencia, nos
permite documentar su gran confiabilidad y su armonía con el ambiente.
SESIÓN V
MOVIMIENTO DE TIERRA II
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212
INTRODUCCIÓN
El proyecto de alineamiento vertical o diseño de la subrasante en el perfil debe elaborarse
bajo un doble punto de vista: de sujeción a las especificaciones sobre diseño geométrico
que en cada caso se señalen, como las pendientes y distancias de visibilidad, y de
economía en el costo del movimiento de tierras y de obras de arte procurando, en cuanto
sea posible, una compensación de volúmenes en corte y terraplén.
Si realizada la cubicación de un sector de carreteras con base en el alineamiento vertical
proyectado resultasen descompensaciones notables en aquellos volúmenes, puede
revisarse el diseño de ese alineamiento en procura de remediarlas.
OBJETIVOS
� Determinar cuales son las operaciones relacionadas con el movimiento de tierras
en una construcción víal.
� Proporcionar herramientas suficientes para establecer el estudio económico de las
obras de tierra.
� Determinar el cálculo de factor de carga y reducción de volumen.
� Determinar la utilidad de un Diagrama de Masas.
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213
CONDUCTA DE ENTRADA
Esta es una actividad que le permitirá saber con que bases cuenta del tema que vamos a
abordar, ¡no se preocupe! Si no sabe las respuestas a las preguntas que se le presentan,
lo importante es lograr ampliar la visión para asumir con éxito su formación en el
programa. Ahora lo invito a desarrollar esta auto evaluación, contéstela a conciencia, ya
que los resultados de ella le indicarán con exactitud que tanto sabe y que debe reforzar.
1. ¿Cuáles son las operaciones relacionadas con el movimiento de tierras en una
construcción vial?
2. ¿De que depende el costo de la excavación y de la formación de terraplenes?
3. ¿Qué volumen es considerado para efectuar una excavación y como se calcula?
4. ¿Qué volumen es considerado para el acarreo y el terraplen?
5. ¿Cómo se establece la variabilidad volumétrica?
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214
SOLUCIÒN DE LA CONDUCTA DE ENTRADA
1. ¿Cuáles son las operaciones relacionadas con el movimiento de tierras en una
construcción vial?
Tres son, primordialmente, las operaciones relacionadas con el movimiento de tierras en
una construcción vial: excavación, transporte y formación de terraplenes.
2. ¿De que depende el costo de la excavación y de la formación de terraplenes?
El costo de la excavación y de la formación de terraplenes depende del sentido y la
distancia en que debe efectuarse y de la acertada organización de los trabajos.
3. ¿Qué volumen es considerado para efectuar una excavación y como se calcula?
Para la excavación se considera el volumen en banco de los materiales en su estado
natural, que es el calculado en la cartera de cubicación.
4. ¿Qué volumen es considerado para el acarreo y el terraplén?
Para el acarreo se considera el volumen suelto que recibe durante la extracción, sufre un
esponjamiento debido a las oquedades o vacíos producidos entre las partículas al ser
depositado en los vehículos de transporte.
Para el terraplén debe computarse un volumen menor al de excavación, pues el material
apisonado se contrae por compactación mecánica y adquiere una densidad superior a la
de su posición original.
5. ¿Cómo se establece la variabilidad volumétrica?
La variabilidad volumétrica se establece por medio de coeficientes de conversión que se
clasifican en dos: uno de expansión para cubicar el material suelto o de acarreo y uno de
comprensibilidad o contracción para determinar el volumen compactado de los terraplenes
en relación con el volumen medido en corte del material utilizado.
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215
1. MOVIMIENTO DE TIERRA II
Figura No. 106 Movimiento de Tierra
Tomada de http://www.prodac.com
1.1. EXCAVACIÓN, TRANSPORTE Y FORMACIÓN
DE TERRAPLENES
Tres son, primordialmente, las operaciones relacionadas con el movimiento de tierras en
una construcción vial: excavación, transporte y formación de terraplenes. El costo de la
primera y de la ultima depende del sentido y la distancia en que debe efectuarse y de la
acertada organización de los trabajos.
En el estudio económico de las obras de tierra hay que tener en cuenta los cambios de
volumen que sufre el terreno en el proceso de las operaciones mencionadas. Para la
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216
excavación se considera el volumen en banco de los materiales en su estado natural, que
es el calculado en la cartera de cubicación. Para el acarreo, el volumen suelto que recibe
durante la extracción, sufre un esponjamiento debido a las oquedades o vacíos
producidos entre las partículas al ser depositado en los vehículos de transporte. Y para el
terraplén debe computarse un volumen menor al de excavación, pues el material
apisonado se contrae por compactación mecánica y adquiere una densidad superior a la
de su posición original.
Esta variabilidad volumétrica se establece por medio de coeficientes de conversión que se
clasifican en dos: uno de expansión para cubicar el material suelto o de acarreo y uno de
comprensibilidad o contracción para determinar el volumen compactado de los terraplenes
en relación con el volumen medido en corte del material utilizado.
Cuando se trata de roca dura el coeficiente de expansión es aun mayor que el de los otros
materiales, pues como para extraerlo el uso de explosivos su volumen suelto aumenta en
la medida en que los trozos sean más pequeños porque los vacíos entre ellos son
mayores. Cuando se utiliza la roca fragmentada para formar terraplenes, que se
denominara entonces “pedraplenes”, no hay naturalmente contracción alguna y la acción
del apisonado logra apenas reducir el volumen del material suelto. Puede también
mezclarse la roca con la tierra en proporción conveniente para conseguir mayor
consolidación.
1.2. FACTOR DE CARGA
Como quiera que los contratos de obras de movimientos de tierra se calculan
usualmente en metros cúbicos de excavación, es decir, en volumen medido en corte,
y los contratistas necesitan medir el volumen del material suelo para determinar el
numero y la capacidad de los vehículos de acarreo requeridos en el trabajo, es
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217
indispensable conocer, así sea aproximadamente, el coeficiente de expansión de loso
diferentes materiales por mover. Este coeficiente se da en porcentaje y permite
deducir un factor volumétrico de conversión, denominado factor de carga (fc), en la
forma siguiente:
A B
Volumen de corte: A =100
Volumen de acarreo B = 100 + N
N: Porcentaje de aumento de volumen
Puede escribirse:
fcNB
A =+
=100
100
De donde, A = B x fc
Es decir el volumen medido en corte es igual a la capacidad de la unidad de acarreo
por el respectivo factor de carga.
EJEMPLO:
Se dispone de una volqueta de 2.5 m3 de capacidad que debe acarrear arcilla como
material de excavación, al cual asigna el 40% como coeficiente de expansión se tiene
entonces:
100
100
N
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218
A = 2.5 x fc 72.0140
100==B
A
Luego, A= 2.5 x 0.72 = 1.8 m3
La volqueta llena acarrea 1.8 m3 de arcilla en corte.
El factor de carga permite también determinar el peso material suelto que acarrea un
vehículo, multiplicando por este factor el peso de un volumen equivalente en corte.
Para esto es necesario conocer la densidad aproximada del material en banco.
EJEMPLO:
Determinar el peso de los 2.5 m3 de arcilla suelta que carga la volqueta del ejemplo
anterior, sobre la base de que un metro cúbico de arcilla en corte tiene un peso
aproximado de 1750 Kg.
a) Los 2.5 m3 de arcilla suelta equivalen a 1.8 m3 del material en banco, que pesan 1.8
x 1750= 3150 Kg.
b) El peso de los 2.5. m3 de arcilla acarreada puede, pues, calcularse:
2.5 x 1750 x 0.72= 3150 Kg.
La firma Caterpillar Americas Co., ha publicado datos deducidos de sus experiencias
sobre densidad de expansión aproximados de materiales en obras de movimiento de
tierra, que se muestran en la tabla, los correspondientes a materiales de mayor
conocimiento en nuestro medio:
La densidad y el coeficiente o porcentaje de expansión de los materiales varían
sensiblemente según estos factores: naturaleza del terreno, mayor o menor
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219
profundidad de donde este sea extraído, cantidad de agua que pueda contener, forma
de excavar y medio de transporte.
Como ya se dijo, en los contratos de movimiento de tierras el precio unitario
estipulado para corte se aplica a volúmenes medidos en banco o posición original y
estos mismos volúmenes rigen para el pago de transporte material; es decir, que el
aumento de volumen por expansión o esponjamiento ni cuenta para los pagos
adicionales de acarreo, cuando se estipulan, pero es un factor importante para prever
la capacidad del equipo de transporte por parte del contratista.
Tabla No. 5 CARACTERÍSTICAS APROXIMADAS DE ALGUNOS MATERIALES
Tomada de Diseño de Carreteras, Paulo Emilio Bravo.
Material Kg. Por M 3
en Banco
Porc entaje de
Expansion
Factor de
Carga
Kg. Por M 3
Suelto
Arcilla en banco 1750 40 0.72 1260
Arcilla y grava 1270 40 0.72 915
Idem. Mojadas 1380 40 0.72 995
Tierra común 1550 25 0.80 1240
Idem. Mojada 2000 25 0.80 1600
Grava, 6 a 51 mm 1680 12 0.89 1495
Idem. Mojada 2250 12 0.89 2000
Roca fragmentada 2620 65 0.61 1600
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220
1.3. FACTOR DE REDUCCIÓN DE VOLUMEN
Entre el volumen de material en banco o posición natural y el de este material
consolidado por medios mecánicos, en la formación de un terraplén, se produce una
reducción significativa por la diferencia entre loa densidad en aquella condición
original y la exigida por la compactación que se estipule.
La determinación racional de un coeficiente de comprensibilidad como factor
volumétrico de conversión para calcular esta reducción resultaría muy compleja por la
variabilidad de condiciones que en ella influyen, como densidad original de los
materiales empleados en el terraplén, la heterogeneidad de estos, el tamaño de sus
partículas, contenido en humedad y grado de compactación prevista pro el apisonado.
En la reducción de volumen de los terraplenes con relación a los materiales medidos
en banco incluye, además, la prescindencia de materiales inadecuados para la obra,
entre los cuales figura como constante la capa vegetal de los terrenos, de espesor
muy variado y que suele utilizarse, en parte, paras extenderla sobre los taludes de los
terraplenes a titulo de vegetación protectora.
Como factor total y generalizado de reducción de volumen para terraplenes el
Ministerio de Obras Publicas acepta el 25%, sin discriminar lo concerniente a
contracción por compactación y remoción de materiales inadecuados.
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221
1.4. ESTUDIO DE PERFILES
Las áreas representativas de cortes y terraplenes en el proyecto de alineamiento
vertical dan una idea general sobre la magnitud de los volúmenes de tierras por mover
y sobre la posibilidad de compensarse o no con otros. Pero no permite apreciar,
siquiera con aproximación, esa magnitud, dado que se carece allí de toda referencia
sobre valor de áreas en las secciones transversales del sector de carretera que haya
de examinarse.
Para facilidad de realizar un estudio concreto sobre movimiento de tierras en un
proyecto de construcción se requiere, entonces, un gráfico que represente con
precisión los volúmenes de corte y terraplén comprendido entre abscisas
determinadas del eje de la vía, y que permita establecer compensaciones
longitudinales y distancias del acarreo de masas en cualquier sentido. Estas
distancias son mínimas en el caso de compensaciones transversales, esto es, en
secciones mixtas en las cuales con el material de corte se forma el terraplén. Pero el
caso corriente es el de material sobrante de excavación en algunos tramos y faltante
para terraplenes en otros, y cuando es indispensable precisar las distancias de
acarreo para efectuar compensaciones longitudinales o para escoger zonas de bote
de material inútil y zonas de préstamo para la formación de terraplenes, según lo
aconseje las conveniencias económicas del trabajo.
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222
Figura No. 107 Curva de Areas
Tomada de Diseño de Carreteras, Paulo Emilio Bravo.
El gráfico en cuestión lo ofrecen dos sistemas conocidos: la curva de las áreas y el
diagrama de masas.
1.5. CURVA DE ÁREAS
La curva de áreas se elabora y utiliza en la forma que se indica en la Figura 2.
Sobre un eje horizontal en papel milimetrado se trazan, en cada abscisa, normales
sobre las cuales se lleva a escala dada una magnitud que represente, en metros
cuadrados, el área de la respectiva sección transversal del trayecto de carretera en
estudio. Las normales de corte se llevan hacia arriba y las de terraplén hacia abajo, y
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223
cada normal representativa de una sección mixta se dimensiona como equivalente al
exceso de una de las áreas sobre la otra.
De esta manera, ABCDEF es la curva de las áreas. El área de cada trapecio limitado
por dos ordenadas consecutivas representa el volumen comprendido entre las
secciones correspondientes. Así, por ejemplo, entre las ordenadas C2 y C3
correspondientes a las abscisas 120 y130 de la figura en referencia, se calcula el área
del trapecio por la formula,
102
32 xCC +
que es exactamente la formula de áreas medias para el calculo de volúmenes entre
dos abscisas consecutivas.
Las áreas limitadas por la curva hacia arriba del eje representan en verdadera
magnitud los volúmenes de corte y hacia abajo los volúmenes en terraplén. Puede
estudiarse allí las compensaciones longitudinales posibles por medio de tanteos
utilizando un planimetro. Por ejemplo: en el tramo que muestra la figura anterior,
puede medirse el área de corte comprendida entre los puntos E y F y determinar un
sector equivalente en área del terraplén EDC, limitado por una ordenada, con lo cual
se habrá logrado una compensación de volúmenes entre la abscisa 210 y la que
indique el pie de la ordenada aludida. En seguida se mide el resto del área EDC de
terraplén y se determina un sector equivalente en el área CBA de corte, limitado
también por una ordenada, lográndose así, una compensación entre las abscisas que
indiquen los pies de las dos ordenadas en mención.
A fin de obtener la distancia media de transporte para realizar cada una de las dos
compensaciones dispuestas en el gráfico, deben buscarse los centros de gravedad de
cada par de áreas equivalentes. La distancia entre los respectivos pares de tales
centros será la distancia media de transporte requerida.
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224
El sector que restarse del área de corte CBA indica el volumen de material que habrá
que llevar a una zona de bote, si con el no se lograse una tercera compensación de la
abscisa 110 hacia atrás.
Puesto que entre el volumen de material e corte y el del terraplén compactado existe
una reducción que se asume, en un 25% como factor general, para el estudio de
compensación entre cortes y terraplenes debe existir proporcionalidad entre las áreas
que representan, en la curva, los volúmenes correspondientes. Esta proporcionalidad
se obtiene reduciendo en 25% todas las magnitudes longitudinales que representan
áreas secciónales transversales en corte, o aumentando en 33% todas las que
representen áreas de secciones en terraplén.
Lo anterior, porque asumir 25% como factor de reducción quiere decir que con 100 m3
de corte, solo pueden consolidarse 75 m3 de terraplén se forman con:
cortedemxx 313333.110075
100100 ==
La larga y bastante compleja labor de tanteos en busca de la compensación de
volúmenes en la curva de las áreas y de los centros de gravedad de figuras
irregulares para establecer las distancias medias de acarreos, no hace practico el
sistema de esta curva y le atribuye ventajas evidentes al del diagrama de masas.
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225
1.6. DIAGRAMA DE MASAS
El sistema de diagrama de masas, ideado por el alemán Bruckner, reduce el problema
a determinar gráficamente la integral de la curva de las áreas, o sea la de los
volúmenes o curva de masas, que permite realizar breve y fácilmente los tanteos
precisos para fijar las compensaciones económicamente convenientes y sus
distancias medias transporte.
1.6.1. Curva de masas
Con un ejemplo numérico se explica claramente el proceso de elaboración de la curva
de masas, que se dibuja en la misma plancha de papel milimetrado en donde se
consigne el perfil del eje de la vía localizada y la subrasante del proyecto.
El estudio sobre movimientos de tierras para una construcción se adelanta por
sectores de carretera y en estas longitudes parciales se traza y utiliza esa curva.
La tabla que se presenta a continuación es un modelo de cartera para elaboración de
curva de masas, cuyas columnas se emplean en la forma que a continuación se
explica:
Las cifras anotadas en las tres primeras columnas se toman de la cartera de
Cubicación y se consigna en reglones alternados, asignados el signo (+) a los
volúmenes en corte y el signo (-) a los volúmenes en terraplén. Para facilitar
operaciones se adoptan en el ejemplo de abscisas completas y cifras enteras también
para los volúmenes.
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226
En la columna cuarta se anota como factor de conversión el usual de 25% para todo
el sector de vía considerado, u otro que específicamente se indique como resultado
de un análisis de suelos. Y en la quinta se consignan, en lo respectivos renglones, los
volúmenes de terraplén incrementados en 33%.
Para efectos de compensación de volúmenes resulta prácticamente lo mismo reducir
en un 25% el volumen material de corte, o sea multiplicarlo por 075, y conservar
invariable el volumen del terraplén, que aumentan en 33% el volumen requerido de
terraplén, o sea multiplicarlo por 1.33, sin modificar el volumen de material de corte
disponible. El segundo de estos procedimientos es más usual por la circunstancia que
no se reducen sino se aumentan en algunas magnitudes representativas de los
volúmenes en el gráfico y se agrandan así las áreas, con la consiguiente ventaja de
facilitar su medición geométrica o de efectuarla con planímetro.
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227
Tabla No. 6 CARTERA PARA ELABORAR LA CURVA DE MAS AS
Abscisa Cubicación m 3 Factor de
Conversión
Terraplenes
corregidos
Cubicación
acumulado
Ordenadas
1mm=100m 3 Corte Terraplén
Columna 1 Col 2 Columna 3 Columna 4 Columna 5 Columna 6 Columna 7 K8 + 340 (+) (-)
25%
0.00 mm. 200
350 +200 +2.0 600
360 +800 +8.0 1000
370 +1800 +18.0 700
380 +2500 +25.0 400
390 +2900 +29.0 150 200 266
400 +2784 +27.8 100 600 798
410 +2086 +20.9 1100 1463
420 +623 +6.2 1600 2128
430 -1505 -15.0 1000 1330
440 -2836 -28.4 500 665
450 -3500 -35.0 300 250 332
460 -3532 -35.3 800 100 133
470 -2865 -28.6 1200
480 -1665 -16.7 1500
490 -165 -1.7 900
500 +735 +7.4 500
510 +1235 +12.4 200
520 +1435 +14.4
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228
Siguiendo el procedimiento de afectar los volúmenes de terraplén con el aumento
relativo, en la columna quinta se anotan los productos de cada uno de tales
volúmenes por el factor 1.33, todos bajo el signo (-) que les corresponde.
En la columna sexta se anotan los resultados sucesivos de la suma algebraica de
todos los volúmenes netos de corte con los de terraplén corregidos. En esta forma se
tiene, a cada abscisa, los volúmenes acumulados hasta ella con el signo que allí
indique la suma.
En la ultima columna se consignan, traducidos a una escala dada, los valores de la
columna anterior con su signo respectivo. Representan estos valores las ordenadas
de la curva de masas, en la escala comúnmente usada de 1 cm por 1000 m3. Para
grandes volúmenes se usa como escala: 1 cm = 2000 m3.
Ordinariamente los sectores de carreteras en estudio se toman entre puntos de paso
longitudinal de corte a terraplén, o viceversa, es decir entre ceros en el eje. Entonces,
como en el caso del ejemplo propuesto, en la abscisa inicial de la carretera se asume
(0.00) como ordenada, pues ambas coinciden aproximadamente.
1.6.2. Propiedades de la curva de masas
Con la cartera en tal forma dispuesta se procede a dibujar la curva, en planchas de
papel milimetrado en las cuales se dibuja también el perfil en los sectores de vía
considerados.
En la parte interior de la Figura 108 que se muestra a continuación se presentan el
perfil y la subrasante de un tramo dado, trazado con las escalas habituales: la
horizontal 1/200 y la vertical de 1/200. Se ha prescindido de la cuadricula en esta
figura para mayor claridad.
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229
En la parte superior se toma una horizontal AH que se denomina línea de base y
sobre ella, en los puntos correspondientes a las abscisas de perfil, se llevan las
respectivas ordenadas anotadas en la cartera, hacia arriba las positivas y hacia abajo
las negativas, a la escala adoptada. Se unen los puntos encontrados con línea
ondulada y se obtiene la curva de masas ABCDEFM o diagrama de Bruckner.
Figura No. 108 Diagrama de Masas
Tomada de Diseño de Carreteras, Paulo Emilio Bravo.
Examinando comparativamente esta curva con la curva de las áreas (Fig. 107.), de la
cual es integral, y con el perfil de localización adjunto se deducen como propiedades
de la primera las siguientes:
a) La curva crece en los cortes y decrece en los terraplenes y sus máximos y
mínimos corresponden a las cruces de la curva de las áreas con la horizontal y
D’
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230
coinciden muy aproximadamente, en abscisa, con los ceros longitudinales del
perfil.
b) Una tangente a la curva en un máximo o un mínimo es horizontal, como la
recta JDLM.
c) Una ordenada de la curva en cualquier punto, relacionada con la horizontal AH,
representa los volúmenes acumulados hasta ese punto desde el origen de un
corte o terraplén; así, la ordenada BO mide el total del volumen en corte
comprendido entre las abscisas A’ y B’. Esta propiedad se extiende a
cualquier otra horizontal del diagrama.
d) La diferencia entre dos ordenadas, con respecto a una horizontal cualquiera,
da el volumen de corte o terraplén disponible entre ellas. Por ejemplo: la
digferencia entre las ordenadas de los puntos J y K del diagrama, con relación
a la horizontal AH, mide el volumen del terraplen comprendido entre las
abscisas (k) y (j); y la diferencia entre las de los puntos F y L, relacionadas con
la horozontal JM, mide el volumen de corte coprendido entre la abscisas L’ y F’.
e) Entre las secciones correspondientes a los puntos de intersección de una
horizontal con la curva existe compensación de corte y terraplén, pues la
igualdad de ordenadas de esos puntos implica igualdad de volúmenes hasta
ellos medidos. Así, las intersecciones o ceros A y K del diagrama indican que
entre las abscisas A’ y (k) hay compensación de volúmenes, esto es, que con
la excavación efectuada entre A’ y B’ se forma el terraplén entre B’ y (k). La
ordenada máxima BO de la onda ABK del diagrama mide el volumen de tierras
por mover en este caso.
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231
f) Cuando la curva esta por encima de una horizontal, en una onda que
determine compensación, indica que el movimiento de tierras debe realizarse
de izquierda a derecha, tal como lo enseña la flecha en la figura entre las
abscisas A’ y (k). Y cuando esta por debajo indica que el acarreo debe
efectuarse de derecha a izquierda, como lo señala la flecha entre las abscisas
D’ y (j).
1.7. MEDIDA DEL TRANSPORTE
Uno de los factores que más influyen en el costo del movimiento de tierras es la
distancia a que deben llevarse las masas movidas. Es evidente que el transporte o
longitud promedio de acarreo de un volumen de material excavado con destino a un
terraplén es igual ala distancia entre los centros de gravedad de los volúmenes de
corte y de relleno. Y el diagrama de masas, que facilita precisar las abscisas de una
línea localizada entre las cuales pueden establecerse compensaciones, permite
también determinar la distancia media de transporte de cada caso.
En cualquier sistema que se emplee para acarrear una masa de tierras de un sitio a
otro, la suma de los productos de cada unidad de volumen por su respectiva distancia
de transporte será una constante igual a producto del volumen total por la distancia
entre los centros de gravedad de los volúmenes inicial y final de la masa movida.
Si se denomina vd cada uno de aquellos productos elementales, V el volumen total de
masa y D la distancia de los centros de gravedad aludidos, o distancia media de
transporte, puede escribirse:
∑ ∑==V
vdDdondedeVDvd
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232
El valor V lo mide la ordenada correspondiente en el diagrama, y la representación
gráfica de la sumatoria del numerador se deduce en la forma que se explica en
seguida.
En una onda cualquiera del diagrama, por ejemplo ABK de la figura anterior, se
consideran dos horizontales (a) y (b) a la distancia infinitesimal (dh). El corte
elemental (z) habrá de compensarse con el terraplén (w) transportándolo a una
distancia.
2
ba +
Por tanto, el trapecio elemental de bases (a) y 8b) y altura (dh) tiene como área:
dhba
2
+
Que representara el momento de transporte del volumen elemental:
z=dh
Integrando
∫ =+OBABKáreadhx
ba0 2
El área ABK, integral del área del trapecio elemental, representara el momento del
transporte del volumen V entre las abscisas A’ y (k) , o sea la medida del transporte
entre esos puntos. Áreas de esta índole se denominan “cantera de compensación”
entre dos puntos.
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233
Luego la distancia media de transporte se calcula por la formula.
V
ABKáreaD =
El área se obtiene con un planimetro de acuerdo con las escalas horizontal y vertical
dadas o aplicando la formula de Simpson, medida que se computa en unidades de
transporte, y el volumen se obtiene evaluando la ordenada BO según las escala
vertical.
1.8. DISTANCIA MEDIA DEL TRANSPORTE
Determinada la manera de medir el transporte, el diagrama de masas facilita el
estudio de todos los sistemas posibles de acarreo de tierras en un sector de
construcción para adoptar él más conveniente y asumir una distancia media de
transporte de acuerdo con el tipo de maquinaria disponible para la obra.
Conocidas las características de toda secante horizontal en el diagrama, cada una
que se ensaye determina un sistema de transporte.
Estas secantes se denominan “líneas de compensación o compensadoras” y su
utilidad se explica a continuación sobre la Figura 109.
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234
Figura No. 109 Diagrama de Masas
Tomada de Diseño de Carreteras, Paulo Emilio Bravo.
Si se estudia AK como compensadora, esta indica que entre A’ y (k) hay
compensación y que el volumen de excavación esta medido por la ordenada BO. La
distancia media de transporte puede calculares por dos procedimientos: uno analítico
y otro gráfico.
Analíticamente se aplica la formula
V
ABKáreaD =
La evaluación numérica del área ABK se realiza con base en las escalas del
diagrama. Así, en la escala horizontal 1=2000, 1 cm representa 20 metros, y en la
vertical que se diere, 1 cm = 1000 m3. Un centímetro cuadrado representa, pues,
D’
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235
20000 unidades de transporte (1 m3 transportado un metro lineal). Si, por ejemplo
dicha área mide 9.42 cm2, equivale a 188.400 unidades de transporte.
Para evaluar el volumen V basta medir la ordenada BO. En la escala vertical dada, si
esa ordenada tiene, por ejemplo, 3.25 cm, equivale a 3250 m3.
La distancia media de transporte será:
mD 97.57250.3
400.188 ==
De la formula empleada se deduce que ABK = DV o sea que la distancia D será la
base media de un trapecio equivalente al área ABK que tiene por altura la ordenada
V. En consecuencia, si con una recta horizontal se bisecta la ordenada BO, las
intersecciones de esta recta con la curva determinaran la distancia D.
Ejemplo: Si se estiman como una sola recta las horizontales infinitamente próximas
(a) y (b) y se supone que ella bisecta la ordenada BO, los puntos de intersección (z) y
(w) con la curva proyectaran sobre el perfil del terreno las abscisas (z’)y (w’) que
corresponden a los geocentros G y G’ o centros respectivos de gravedad de los
volúmenes compensados de corte y terraplén, cuya distancia entre si constituye la
distancia media de transporte.
Como la utilidad del diagrama es primordialmente gráfica, el segundo procedimiento
es mas practico y da una aproximación suficiente para determinada en cada caso la
distancia media de transporte.
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236
1.9. UTILIDAD DE LA COMPENSADORA
No pudiendo utilizarse como compensadora otro segmento de la línea de base Ah por
no existir ningún otro cruce de esta con la curva, se estudia una mas baja: JDLM, por
ejemplo. Las intersecciones o ceros J, D, L y M señalan compensaciones sucesivas
entre (j) y D’, entre D’ y L’ y entre L’ y M’; la ordenada máxima de cada una de estas
tres ondas mide el respectivo volumen de excavación por mover. La situación de las
dos primeras por debajo de la compensadora indica que ambos acarreos deben
hacerse de derecha a izquierda, o sea hacia atrás por el sentido del abscisado, y la
situación de la ultima por encima indica que el movimiento del material debe realizarse
hacia adelante. Las correspondientes distancias medias de transporte se calculan por
el procedimiento indicado.
Si se adoptan como compensadoras Ak y JDLM porque las distancias de transporte
calculadas estuviesen dentro del limite previsto, queda un tramo de relleno sin
compensación, es decir, que para formarlo debe efectuarse un préstamo de material;
es el tramo comprendido entre las abscisas (k) y (j) cuyo volumen esta medido por la
diferencia de ordenadas de los puntos K y J del diagrama.
En caso de que las distancias de transporte obtenidas debieran reducirse se estudiara
una nueva compensadora como la NIPQ, que ofrece otro posible sistema de
transporte como compensaciones entre (n) e (i), entre (i) y (p) y entre (p) y (q). Como
el área de la cartera de compensación JNCID representa la medida del transporte de
tierras entre (j) y D’ y las otras áreas miden los correspondientes transportes, el hecho
de que las áreas de las canteras de compensación determinadas por la
compensadora JM son evidentemente superiores a la del sistema determinados por la
compensadora NQ indica que este segundo sistema establece menores distancias de
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237
transporte, pero registra un préstamo para un terraplén entre (j) y (n) y un desperdicio
o material sobrante entre (q) y L’.
Por consiguiente, para hacer mínima la distancia de transporte debe estudiarse una
compensadora que haga mínima la suma de las áreas de las canteras de
compensación comprendidas entre ella y la curva de masas. Desde luego no es este
sistema de acarreos necesariamente el mas económico, pues implica prestamos y
botes de material que pueden costar mas que el ahorro del transporte.
La comparación de estos dos sistemas de transporte en el diagrama permite la fácil
adopción del más favorable económicamente.
En los contratos de obras de movimientos de tierra se estipula usualmente la
denominada distancia de transporte libre, que es la máxima a la cual puede ser
acarreado un material dentro del precio unitario pactado para excavación. Si el
segundo de los sistemas considerados se ajusta a esta estipulación, debe estudiarse
adicionalmente la conveniencia de formar el terraplén entre (j) y (n) con el material
sobrante entre (q) y L’, dado que sus volúmenes son dados a juzgar por la igualdad de
las diferencias entre ordenadas de los puntos J y N y Q y L del diagrama, o de formar
dicho terraplén con material de préstamo y llevar a zonas de bote el sobrante.
También se estipula en los aludidos contratos el precio de sobreacarreo, que es el
valor del transporte por metro cubico de material en toda la longitud que exceda a la
distancia de transporte libre, valor computado en Colombia por estación de 20 m o
fracción, que se paga como unidad completa. En el estudio mencionado debe
establecerse si el costo de sobreacarreo para efectuar la compensación de los dos
volúmenes iguales es mayor o menor que la suma de los siguientes costos: el de
excavación del material de préstamo y demás relacionados con derechos de
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238
propiedad de predio; el sobreacarreo, si lo hubiere, de este material, y el de
sobreacarreo, si lo hubiere, a la zona de bote del material de excavación sobrante.
El transporte del material en referencia esta determinado pro el área del trapecio
JNQL, cuya base media equivale a la distancia, media de transporte. Esta distancia,
disminuida de la distancia libre de transporte que se estipule, indica la longitud de
sobreacarreo. Si el costo de sobreacarreo supera los enumerados que implican las
operaciones de préstamo, debe optarse por este; de lo contrario se prefiere la
compensación longitudinal, esto es, se ejecuta el sistema de transporte que dispone la
compensadora JDLM.
En método practico de conveniencia económica para lograr compensaciones de
escaso volumen en el movimiento de tierras, cuando resulta difícil o costosa la
ubicación de bancos de préstamo o de zonas de bote, el corte en un tramo inmediato
con moderada amplitud en el ancho de la explanación de la vía, y si sobra material de
corte se vacía en un terraplén vecino con la consiguiente y adecuada amplitud en el
ancho de la corona de la vía.
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239
1.10. UNA MODIFICACIÓN DE LA CURVA DE MASAS
Supóngase que después de dibujar la curva de masas ( fig. 109) se juzgo conveniente
reemplazar una obra baja de desagüe, que soportará el terraplén comprendido entre
D’ y E’, por un puente de vigas rectas sobre estribos ubicados dentro de las abscisas
(r’)y (s’) del perfil. Si el diseño original hubiese sido así, la eliminación del volumen de
terraplén en el espacio cubierto por la nueva obra determinaría allí la recta horizontal
(rs) en la curva de masas, la cual hubiera continuado como línea punteada (setuf),
paralela a la inicial xEQLF.
La modificación operada en el diagrama presenta una nueva situación para su
estudio. La línea de base AH intersecta ahora la curva en los puntos (u) y H, lo cual
indica que una posible compensadora Ku establece equilibrio de volúmenes entre las
abscisas distantes (k) y (u’). Entonces, confirmada la adopción de la compensadora
JDt, con laguna reducción de transporte con respecto al estudio anterior, subsiste el
terraplén inicial no compensado entre (k) y (j), equivalente por igualdad de diferencia
de ordenadas al volumen de corte entre (t’) y (u’). Podría, así, efectuarse el análisis
comparativo entre el importe del sobrecargo en el trabajo de compensación y los
costos inherentes al préstamo y decidir.
La economía en el volumen de terraplén con la adopción del puente se traduce en la
reducción del transporte entre D’ y (t’), medido por el área Drset.
De la abscisa (t’) o (u’) hacia delante, la disposición de movimientos de materiales
estará regida por las indicaciones del perfil y del diagrama a la derecha de esa
abscisa.
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240
1.11. LIMITE MÁXIMO DE ACARREO ECONÓMICO
Cuando el trayecto por el cual hay que transportar un material de compensación en
muy largo, puede suceder que sea más económico botar lo excavado en el corte y
obtener de una zona de préstamo el material para el terraplén. La máxima longitud
hasta la cual resulta económico ese transporte, sé denomina limite máximo de acarreo
económico, y dicha longitud disminuida en la distancia de transporte libre se denomina
limita máximo de sobreacarreo económico.
Él limite en mención depende a veces de condiciones locales y su determinación
requiere una solución independiente, pero no puede deducirse una formula de
aplicación general.
Designando:
Ce = costo de excavación de 1 m3, que incluye costo en distancia libre de acarreo.
Cs = Costo de sobreacarreo de 1 m3 por unidad de sobreacarreo o estación de 20m.
L = Limite de sobreacarreo económico de unidades de sobreacarreo (20m)
Se puede escribir:
Costo de 1 m3 de corte y 1 m3 de terraplén formado proveniente del corte: Ce + CsL.
Costo de 1 m3 de corte y 1 m3 de terraplén formado proveniente de un préstamo
situado a distancia libre de acarreo:
Ce + Ce
Igualando estas expresiones:
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241
Ce + CsL = Ce + Ce o CsL = Ce
De donde, él limite máximo de sobreacarreo económico es
estaciónmdeacarreosobredeto
mdeescavacióndeto
Cs
CeL
/1cos
1cos3
3
==
Ejemplo: El precio unitario de corte de un material es de $700 y el precio de
sobreacarreo por estación de 20 m es $72. El limite máximo de sobreacarreo
económico será:
L = 700 / 72 = 9.72 estaciones = 9.72 x 20 = 194.40 m
Si se designa por (d) la distancia de transporte libre, dada en estaciones, y por L’ el
limite máximo de acarreo económico se tiene
L’ = (Ce/Cs) + d estaciones
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242
1.12. LOS SOBREACARREOS EN EL DIAGRAMA
Una de las mayores utilidades del diagrama de masas es la de la facilidad para
determinar las distancias de sobreacarreo y los volúmenes de material
correspondientes para los pagos a contratistas.
Es realmente impracticable, de otra manera, medir el exceso para cada carga y las
mayores distancias de transporte sobre la de acarreo libre.
La distancia de transporte libre esta relacionada con el equipo mecánico que se
requiera para la construcción. Así, según la maquina que haya de emplearse, pueden
señalarse los siguientes limites para la distancia en cuestión
Con bulldozer Hasta 100 m Con traílla Hasta 300 m Con moto – traílla Hasta 3 Km Con cargador y volquetas Mas de 3 Km
Definida esta distancia, en un estudio sobre movimientos de tierras se opera en el
diagrama como pasa a explicarse.
La figura 110 presenta, en un tramo de vía localizada de 400 m de longitud,
aproximadamente, el perfil y su correspondiente diagrama de masas, en el cual ha
adoptado como compensadora la recta AE que indica equilibrio de volúmenes entre
las abscisas A’ y C’ y entre C’ y E’. Si la distancia libre de transporte es de 60 m se
toma en la escala del dibujo una longitud equivalente que, en situación horizontal,
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243
ocupe las posiciones de los segmentos (ab) en cada una de las dos canteras de
compensación que muestra el diagrama.
En el estudio de la cantera de la izquierda ABC se registra lo siguiente: las
intersecciones (a) y (b) con la curva indican que entre las abscisas (m’) y (n’) hay
compensación, esto es, que en el corte n’B’ se forma el terraplén m’B’; la ordenada Bx
mide este volumen de material por mover; el área aBb representa el transporte entre
(m’) y (n’) que no paga acarreo porque su costo esta computado en el precio unitario
de excavación; el área del rectángulo MabN representa el transporte del volumen de
corte n’C’, medido por la ordenada Nb, a través de los 60 m para formar el terraplén
A’m’, transporte que es también libre de pago; la suma de las áreas AaM y NbC
representa el exceso de transporte, que es la suma de los productos de los metros
cúbicos por el exceso de distancia a la cual se deben transportar, exceso que
constituye el sobreacarreo.
El problema practico se concreta a obtener dos datos: el volumen del material en m3
que debe pagar exceso de transporte y la distancia en la cual hay lugar al
reconocimiento del sobreacarreo.
a) Si la escala horizontal del diagrama 1:2000 como las del perfil y la vertical 1
cm= 1000 m3, un centímetro cuadrado de área representa 20000 unidades de
transporte. En esta forma, si la medida total de las áreas AaM y NbC es, por
ejemplo, de 7.8 cm2, esa medida equivale a 7.8 x 20000= 156.000 unidades de
transporte (m3 por m).
Dado que el precio estipulado de sobreacarreo sea de $72 por m3 / estación de
20m, el volumen de sobreacarreo por estación será:
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244
156.000/20 = 7.800 m3
y el costo de sobreacarreo por estación,
7800 x 72 = $561.600
b) En cuanto a la distancia de sobreacarreo, su determinación gráfica es
igualmente breve. La distancia media de transporte en la cantera total de
compensación ABC esta dada por la longitud de la secante horizontal HI,
trazada en el punto medio de la ordenada Nb que mide el volumen de material
de sobreacarreo9. Si esa longitud fuere, en la escala adoptada, de 9.4 cm,
ósea de 188 m y dado que la distancia de acarreo libre es de 60 m, la distancia
de sobreacarreo será de:
188 – 60 = 128 m = 6.4 estaciones = 7 estaciones
Luego el valor total de sobreacarreo será:
561.600 x 700 = $3.931.200
La distancia de sobreacarreo puede calcularse también, así: medias las áreas AaM y
NbC y traducido su total a unidades de transporte (156.000), se divide esta cifra por el
equivalente en m3 que indique la ordenada Nb en la escala vertical dada. Por ejemplo,
si esta ordenada midiere 1.2 cm que equivale a 1200 m3, la distancia de sobreacarreo
seria:
156000/1200 = 130m =6.5 estaciones = 7 estaciones
Loas unidades de transporte son un producto de volumen por distancias; su división
por volumen da distancia.
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245
Figura No. 110 Diagrama de Masas
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Un estudio análogo sobre la cantera de compensación CDE de la derecha (Fig. 110.)
conduce a los resultados requeridos en el sistema de transporte que ella representa:
(ab) es la distancia de transporte libre; el área aDb es la medida de transporte del
volumen Dz en la distancia máxima ab sin sobrecosto por acarreo; el área PabQ
representa el transporte del volumen de corte C’p’, medido por la ordenada aP, a lo
largo de (ab), o sea transporte libre de pago; la suma de las áreas CaP y QbE
representa el exceso de transporte, que debe pagarse adicionalmente; la longitud de
la secante horizontal JK, trazada como mediatriz de la ordenada aP, equivale a la
ab: distancia de transporte libre
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246
distancia media de transporte total para la compensación de tierras entre las abscisas
C’ y E’; esa longitud, disminuida en la distancia de transporte libre (fh), señala la
distancia de sobreacarreo integrada por los segmentos Jf y hK; el segmento Ce de la
compensadora indica la distancia máxima de transporte en movimiento de
compensación dispuesto entre las abscisas C’ y E’.
Si en una licitación para obras de tierra en una vía de comunicación se prescinde de
fijar distancia de transporte libre para omitir el pago de sobreacarreo y evitar así
variaciones en el presupuesto de la obra, la utilidad del diagrama de masas es aun
mayor para el proponente, pues solo un estudio juicioso y amplio de los posibles
sistemas de transporte le permitirán definir adecuadamente un precio unitario único
para corte, que incluya todo costo de acarreo.
En la elaboración del diagrama de masas juega un papel importante el estudio
geotecnico de la vía. El análisis de los suelos de los cortes permite conocer si estos
son aptos para la construcción de los terraplenes, es decir, si su comportamiento
mecánico después de la compactación es adecuado y se mantiene a través de la vida
útil de la obra. En el caso de que los materiales de corte no reúnan las condiciones
para ser sometidos al proceso mecánico de compactación deberá prescindirse de
estos y recurrir a bancos de préstamo.
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247
CONDUCTA DE SALIDA
El objetivo de la siguiente evaluación es identificar las deficiencias o posibles vacíos
conceptuales que el estudiante tenga una vez finalice el estudio de la sesión. Se
sugiere reforzar dichos conceptos mediante la bibliografía sugerida y sesiones de
refuerzo programadas con el tutor de la asignatura.
Lea y responda las siguientes preguntas
Recuerde que este es un proceso personal, por favor hágalo solo y después, si así lo
desea, confronte sus respuestas con el módulo, su tutor o sus compañeros. Ánimo y
buena suerte en esta misión.
1. Se dispone de una volqueta de 4 m3 de capacidad que debe acarrear roca
fragmentada como material de excavación, al cual asigna el 65 % como
coeficiente de expansión, ¿Cuántos m3 acarrea la volqueta llena?
2. ¿Qué puede determinar el factor de Carga?
3. ¿Determinar el peso de los 4 m3 de roca fragmentada suelta que carga la
4. ¿250 m3 de corte, a cuantos m3 de terraplén puede considerarse?
5. ¿250 m3 de terraplén, a cuantos m3 de corte puede considerarse
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248
EVALUACION DE LA CONDUCTA DE SALIDA
EVALUACIÓN FINAL
1. Se dispone de una volqueta de 4 m3 de capacidad que debe acarrear roca
fragmentada como material de excavación, al cual asigna el 65 % como coeficiente de
expansión, ¿Cuántos m3 acarrea la volqueta llena?
Se tiene entonces:
A = 4 x fc 61.0165
100==B
A
Luego, A = 4 x 0.61 = 2.42 m3
La volqueta llena acarrea 2.42 m3 de roca fragmentada en corte.
3. ¿Qué puede determinar el factor de Carga?
El factor de carga permite también determinar el peso material suelto que acarrea un
vehículo, multiplicando por este factor el peso de un volumen equivalente en corte.
Para esto es necesario conocer la densidad aproximada del material en banco.
3. ¿Determinar el peso de los 4 m3 de roca fragmentada suelta que carga la
volqueta del ejemplo anterior, sobre la base de que un metro cúbico de roca
fragmentada en corte tiene un peso aproximado de 2620 Kg.
a) Los 4 m3 de roca fragmentada equivalen a 2.42 m3 del material en banco, que
pesan 2.42 m3 x 2620 Kg / m3 = 6340 Kg.
b) El peso de los 4 m3 de roca fragmentada acarreada puede, pues, calcularse:
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249
4 x 2620 x 0.61 = 36392.8 Kg.
4. ¿250 m3 de corte, a cuantos m3 de terraplén puede considerarse?
terrapléndemcortedem
terrapléndemxcortedem 3
3
33 5.187
100
75250 =
5. ¿250 m3 de terraplén, a cuantos m3 de corte puede considerarse?
cortedemterrapléndem
cortedemxterrapléndem 3
3
33 33.333
75
100250 =
SESIÓN VI
DRENAJE VIAL
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251
INTRODUCCIÓN
En esta sesión encontrará las bases necesarias dentro de la ingeniería de carreteras para
determinar las formas como se les hace drenaje, los factores que inciden en el correcto
drenaje, como calcular la sección hidráulica en una obra de drenaje, reconocimiento de
los diversos tipos de obras de drenaje, su localización, consideraciones geotécnicas
relacionadas con la cimentación de alcantarillas, calculo de aguas máximas, entre otras.
OBJETIVOS
� Identificar los diferentes tipos de drenaje y subdrenaje previstos en la etapa de
diseño y complementados durante el proceso de mantenimiento vial.
� Determinar la sección hidráulica de las obras de drenaje.
� Analizar los factores básicos aplicados al estudio del drenaje.
� Aplicar los elementos relacionados con el manejo de los filtros con geotextiles
� Determinar el cálculo de aguas máximas para estructuras mayores de drenaje
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252
CONDUCTA DE ENTRADA
Esta es una actividad que le permitirá saber con que bases cuenta del tema que vamos a
abordar, ¡no se preocupe! Si no sabe las respuestas a las preguntas que se le presentan,
lo importante es lograr ampliar la visión para asumir con éxito su formación en el
programa. Ahora lo invito a desarrollar esta auto evaluación, contéstela a conciencia, ya
que los resultados de ella le indicarán con exactitud que tanto sabe y que debe reforzar.
1. Defina los siguientes terminos:
� Hidrología
� Hidráulica
� Precipitación pluvial
� Intensidad
2. ¿Cuáles son los acontecimientos que presentan varios movimientos del agua?
3. ¿Cuáles son los tipos de estructuras de obras para el drenaje de las aguas
naturales que cruza una carretera?
4. ¿En qué consiste la localización de las obras de drenaje?
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253
SOLUCIÒN DE LA CONDUCTA DE ENTRADA
1. Defina los siguientes terminos:
� Hidrología
� Hidráulica
� Precipitación pluvial
� Intensidad
Hidrología. Es la ciencia que trata de la precipitación del agua, encima y debajo de la
superficie de la tierra.
Hidráulica. Ciencia de la hidrodinámica que trata del modo de conducir y elevar las aguas.
Se define también como la ciencia que trata sobre las leyes del equilibrio y movimiento del
agua y modo de aplicar éstos a la solución de problemas prácticos.
Precipitación pluvial. Es la caída del agua en forma líquida o sólida sobre la superficie de
la tierra.
Intensidad. Es la mayor o menor cantidad de agua que cae en un lapso de tiempo
determinado. Se expresa en mm, cm, o pulg/hora.
2. ¿Cuáles son los acontecimientos que presentan los varios movimientos del agua?
Los acontecimientos que presentan los varios movimientos del agua son: precipitación,
infiltración, evaporación, transpiración, intersección, escurrimiento superficial,
escurrimiento subterráneo y almacenaje.
3. ¿Cuáles son los tipos de estructuras de obras para el drenaje de las aguas
naturales que cruza una carretera?
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254
Hay una variedad de obras para el drenaje de las aguas naturales que cruza una
carretera. Se destacan, entre otras, por su facilidad de construcción o disponibilidad de
materiales, los siguientes tipos de estructuras:
� Alcantarillas metálicas (de tubo circular o abovedado).
� Alcantarillas de tubo de concreto simple de ø = 060 m. y reforzado para diámetros
mayores.
� Alcantarillas de muros y losa, denominadas también tajeas, con una luz comprendida
entre 1.0 y 5.0 m.
� Alcantarillas de cajón o box-culvert.
� Alcantarillas de sección abovedada en concreto.
� Pontones y puentes.
4. ¿En qué consiste la localización de las obras de drenaje?
La eficiencia y operación de una alcantarilla dependen de su ubicación con respecto a la
dirección de la corriente del cauce por evacuar. La colocación de una obra implica la
restricción del paso natural de las aguas, especialmente en sus máximas crecientes. Por
esta razón, es conveniente observar una serie de principios que suministran los manuales
de drenaje para la localización de las alcantarillas, en procura de evitar futuras
socavaciones o erosiones que la destruyan o encarezcan su conservación, o que se
produzcan cambios bruscos en la dirección del cauce.
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255
1. DRENAJE VIAL
Figura No. 111 Obras de Drenaje
Tomada de http://www.soluciones.vdirect.com
1.1. GENERALIDADES
La vida útil de una carretera y su estado de conservación dependen, entre otros factores,
del drenaje y subdrenaje previstos en la etapa de diseño y complementados durante el
proceso de mantenimiento vial. La eficiente evacuación de las aguas, tanto naturales
como superficiales, determina la duración de la carretera y su nivel de servicio.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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256
1.2. SECCIÓN HIDRÁULICA DE LAS OBRAS DE DRENAJE
1.2.1 Datos de Cálculo
Para el paso de una vía sobre cauces naturales se requiere el cálculo de la sección o área
hidráulica de las estructuras, de manera que respondan adecuadamente a los máximos
caudales obtenidos mediante la aplicación de fórmulas empíricas, para lo cual se debe
contar con un registro suficiente de lluvias de donde se deducen las curvas de "Intensidad
– Frecuencia - Duración".
Este gráfico suministra el valor de Intensidad de lluvia requerido en las fórmulas para una
duración y frecuencia dadas. Es necesario, además, disponer de mapas o cartas
aerofotogramétricas de la región para conocer el área aferente, es decir, la superficie de
la cuenca que verterá sus aguas al sitio de la obra. El coeficiente de escorrentía, incluido
en las fórmulas que se presentan adelante, indica las condiciones de la cuenca y la
permeabilidad del suelo; deberá consultarse de acuerdo con el tipo de terreno y su
vegetación, utilizando cuadros donde se obtiene el valor propiamente por adoptar en cada
caso.
También se debe conocer la duración de la lluvia que hacemos igual al tiempo de
concentración y la pendiente longitudinal del cauce.
Tales datos, aplicados en las fórmulas con el buen criterio que debe acompañar al
proyectista, dan un margen de seguridad y economía en el dimensionamiento de las
obras de drenaje de un proyecto vial. El presente capítulo se limita a presentar, en forma
general, una reseña práctica de los factores hidráulicos e hidrológicos que intervienen en
el cálculo y diseño de los elementos que conforman el drenaje para carreteras. Incluye, al
final, un comentario acerca de consideraciones geotécnicas para cimentación de las obras
y algunas generalidades sobre subdrenajes.
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257
Figura No. 112. Representación Descriptiva del C iclo Hidrológico. Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras,
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258
1.3. FACTORES BÁSICOS APLICADOS AL ESTUDIO DEL DRENAJE
Conviene definir previamente los factores básicos que intervienen en las fórmulas
empíricas para el cálculo de máximos caudales.
La secuencia de los acontecimientos que presentan los varios movimientos del agua
recibe el nombre de ciclo hidrológico. Estos acontecimientos son: precipitación,
infiltración, evaporación, transpiración, intercepción, escurrimiento superficial,
escurrimiento subterráneo y almacenaje.
A continuación se definen los principios hidráulicos e hidrológicos que se utilizarán en la
presente reseña, que trata de introducir al estudiante en estas áreas de la Ingeniería
aplicadas al drenaje vial.
Hidrología. Es la ciencia que trata de la precipitación del agua, encima y debajo de la
superficie de la tierra.
Hidráulica. Ciencia de la hidrodinámica que trata del modo de conducir y elevar las
aguas. Se define también como la ciencia que trata sobre las leyes del equilibrio y
movimiento del agua y modo de aplicar éstos a la solución de problemas prácticos.
Precipitación pluvial . Es la caída del agua en forma líquida o sólida sobre la superficie
de la tierra.
Intensidad. Es la mayor o menor cantidad de agua que cae en un lapso de tiempo
determinado. Se expresa en mm, cm, o pulg/hora.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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259
Frecuencia . Es la mayor o menor ocurrencia con que una lluvia de determinada duración
e intensidad puede repetirse. Así, si durante 50 años se presenta una lluvia con una
intensidad tal que es igualada o excedida diez veces, esa lluvia tendrá una frecuencia de
5 años.
Periodo de retorno. En el diseño, la frecuencia de recurrencia de lluvias de magnitud
específica recibe el nombre de período de retomo, el cual es aplicado de acuerdo con la
magnitud de la obra por diseñar. En nuestro medio son usuales los siguientes períodos de
diseño: puentes 50 años, alcantarillas 25, obras menores 10, cunetas 5.
Tiempo de concentración. Es el tiempo requerido para que el agua que cae en el punto
más alejado de la cuenca llegue al punto de salida. Se expresa en minutos o en horas,
según lo indique la fórmula.
Escorrentía. Es la parte de agua de precipitación que se desplaza superficialmente. Se
llama también escurrimiento superficial, descarga o caudal.
1.4. FORMULAS EMPÍRICAS PARA CALCULAR LA
SECCIÓN HIDRÁULICA DE UNA OBRA DE DRENAJE
Para la evaluación de aguas naturales, los métodos empíricos permiten estimar un área o
sección hidráulica adecuada para alcantarillas y otras obras de drenaje.
Fórmula de A.N. TaIbot . Profesor de la Universidad de Illinois.
( ) 75.0183.0 AC=s
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260
En la cual:
s = Sección hidráulica en m2.
C = Coeficiente de escorrentía
A = Área aferente en Ha.
Aplicable a cuencas con áreas entre 100 y 20.000 Ha. Es útil en la etapa dé anteproyecto
en una vía.
La fórmula supone una precipitación máxima (I) de 100 mm/hora. El coeficiente C
depende de la permeabilidad del terreno drenado. Para diversas condiciones se
recomiendan los valores siguientes:
Condición del Terreno Valor de C
Terrenos rocosos, con pendientes abruptas. 1.00
Terrenos quebrados, con pendientes moderadas 0.66
Valles irregulares, muy anchos en comparación con al largo. 0.5
Terrenos agrícolas ondulados, siendo el largo del valle 3 ó 4
veces el ancho.
0.33
Zonas planas, no afectadas por acumulación de nieve o
inundaciones.
0.20
Tabla No. 7 Relación entre las condiciones del te rreno y el coeficiente de
escorrentía
Tomada de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras,
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261
Formula de Burki-Ziegler
Cuando la cuenca de la quebrada tiene un área aferente o tributaria mayor de 1.0 Km2 y
menor de 10.0 Km2, la fórmula indicada para estimar los caudales es la de Burki-Ziegler,
que incluye la intensidad de la lluvia y tiene la siguiente expresión:
En donde
Q = Caudal en lt/seg
C = Coeficiente de escorrentía
I = Intensidad de la lluvia, correspondiente al tiempo de concentración, en
mm/hora.
S = Pendiente de la hoya en m/Km.
A = Área aferente o de escorrentía en Km2.
Con el caudal de escorrentía Q, se utiliza una fórmula empírica para encontrar el lado de
la obra, L, que se considera de sección cuadrada; la fórmula es aplicable en zonas
tropicales de lluviosidad media y fue obtenida mediante una regresión no lineal.
L = 0.824 Q0.359 (m); Q en m3/seg.
En la fórmula de Burki- Ziegler debe tenerse en cuenta el tiempo de concentración de la
hoya, que será el mismo de la duración de la lluvia, pues en el momento en que la obra
comienza a evacuar es de suponer que la cuenca no acumulará más agua, es decir, la
lluvia será de suficiente duración para permitir la llegada simultánea del agua que cae
sobre toda la superficie de la cuenca a la boca de la estructura de drenaje. La figura 3
presenta una topografía sobre la cual se demarca el área aferente de una cuenca.
25.075.05.69 SAICQ =
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262
Figura No. 113 Identificación del área de una cuenca aferente a un a obra de drenaje
Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras,
El tiempo de concentración (tc) está dado por las siguientes fórmulas:
3
12
28.5
=
S
Ltc (minutos)
L = Longitud del cauce en kilómetros
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263
S = Pendiente de la cuenca en tanto por uno
385.0387.0
=
H
Ltc (Horas)
H = Diferencia de nivel, en metros, desde la obra hasta el nacimiento del cauce.
L = Longitud de la cuenca en kilómetros
Ejemplos:
Calcular tc para una cuenca que tiene 3.2 kilómetros de longitud y una diferencia de altura
de 160 m, entre el sitio de la obra y su nacimiento.
Primera fórmula.
L = 3.2 kilómetros
3
12
28.5
=
S
Ltc (minutos)
05.03200
160 ==s
3
12
05.0
2.328.5
=tc
tc = 5.28 (204.8)0.33
tc = 31 minutos
segunda fórmula.
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264
385.0387.0
=
H
Ltc (Horas);
385.03
160
2.3*87.0
=tc
385.0
160
51.24
=tc
tc = (0.1781)0.385 = 0.51 Horas
tc = 31 minutos
Figura No. 114 Curvas de intensidad – frecuencia - duración Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras,
El tiempo de concentración permite conocer una intensidad de lluvia (I) con base en las
curvas de Intensidad – Frecuencia - Duración de la región y así calcular el caudal máximo
de escorrentía Q con la fórmula. Un ejemplo de tales curvas se indica en la figura 4. Para
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265
la utilización de las curvas es necesario adoptar, previamente, un período de retorno, de
acuerdo con la magnitud de la obra que se proyecta.
1.5 DISEÑO DE CUNETAS
Hay varias metodologías para el diseño de cunetas, similares a las de canales abiertos.
La más generalizada es la que tiene aplicación de la fórmula de Manning , para estudiar el
caudal (velocidad de flujo de volumen) que es capaz de transportar la cuneta o zanja, con
base en la estimación de las aguas de escorrentía para una lluvia máxima y una
frecuencia o período de retama adoptados previamente, que para cunetas se estima en 5
años.
Fórmula de Manning
=seg
msra
nq
32
1
3
21
En donde:
q = Caudal que transporta la cuneta en m3/seg.
r = Radio hidráulico (área/perímetro mojado).
s = Pendiente en tanto por uno, que coincide con la pendiente de la vía.
n = Coeficiente de fricción (0.017 en concreto y 0.027 en tierra).
a = Área de la cuneta en m2, a plena sección.
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266
Figura No. 115 Cuneta Triangular Revestida Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
Para encontrar el caudal (Q) de escorrentía, o sea, las aguas que caen sobre el área
aferente y que debe ser evacuado por la cuneta, se aplica la fórmula racional:
Q = 0.28 C I A
En donde:
Q = Caudal en m3/seg.
C = Coeficiente de escorrentía
I = Intensidad de lluvia, correspondiente al tiempo de concentración, en mm/hora.
A = Área aferente en Km2.
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267
Figura No. 116 Sección transversal de una vía
Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
Para determinar el área aferente A, que tributa las aguas lluvias hacia la cuneta, se toma
sobre una sección transversal típica de la vía el ancho comprendido entre el eje de la
calzada y la zanja de coronación, cuando ésta existe, por la longitud de la cuneta entre
sumideros. El ancho se denomina también ancho de impluvium. Puede tomarse desde el
borde exterior de la calzada cuando es en curva como la indica la figura 6.
Cuando no existe zanja de coronación el método se torna laborioso, pues habría que
escoger del proyecto sobre planos topográficos un ancho típico promedio de acuerdo con
la longitud de las laderas naturales aferentes. En proyectos en zona montañosa algunas
firmas consultoras han adoptado anchos promedios hasta de 70 m, para el área
aferente y posterior cálculo de la capacidad de la cuneta.
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268
.El coeficiente C se escoge de las tablas presentadas anteriormente y el tiempo de
concentración o duración de lluvia se adopta entre 5 y 10 minutos para obtener la
intensidad de lluvia en el gráfico respectivo.
Cuando se trata de cunetas en tierra, en los cálculos debe entrar el valor de la velocidad
no erosiva para el tipo de suelo que se tenga en la explanación.
La comparación de los valores obtenidos para los dos caudales el aferente y el que
alcance a transportar la cuneta, permite conocer sí la sección diseñada de la cuneta está
en capacidad de cumplir su función hidráulica para las precipitaciones máximas del lugar,
para una longitud dada y para diferentes pendientes de la vía.
Otro método que se menciona en esta sesión, para conocer la distancia mínima entre
sumideros o alcantarillas, cuando ya se dispone de una sección de cuneta, consiste en
igualar las dos fórmulas expresadas, la de Manning y la Racional y despejar la longitud
de la cuneta, transformando el área aferente en los factores B x L (ancho de impluvium x
longitud de cuneta).
Se obtiene así, primero analíticamente y posteriormente graficando, las lentitudes
máximas de cunetas para un diseño predeterminado de éstas y para diferentes
pendientes longitudinales de la vía.
Las cunetas de construcción más frecuentes son:
Cunetas de Concreto. Se construirán vaciadas en el sitio o donde se muestre en
los planos y de acuerdo con el diseño que aparece en ellos o en donde lo indique
el Interventor.
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Figura No. 116a Sección transversal de una cuneta
Tomado de Normas ICONTEC Obras Varias.
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270
Se conformará la subrasante excavando o llenando hasta la cota indicada para
cumplir con la pendiente, dimensiones y diseño señaladas en el plano. Todo el
material inadecuado de la subrasante a criterio del Interventor, será retirado para
sustituirse por otro apropiado. La subrasante se compactará y completará con un
acabado fino y firme en la superficie, para recibir un lecho de material filtrante de
10 cm. de espesor, si así se indica en los diseños o lo solicita el Interventor.
La subrasante será convenientemente humedecida y apisonada por métodos
manuales o mecánicos hasta que quede firme antes de vaciar el concreto o
colocar los prefabricados.
Las formaletas garantizarán caras uniformes, compactas, rectas y lisas en la
superficie de concreto y se colocarán siguiendo los alineamientos y pendientes de
acuerdo con las dimensiones requeridas, para garantizar un drenaje efectivo.
El vaciado se hará en módulos, máximo de 3 m de longitud, y en forma alternada,
a criterio del Interventor, se podrán dejar juntas de dilatación cada 6 m, en el caso
de vaciados a mayores longitudes, las cuales serán rellenadas posteriormente con
un material apropiado para su funcionamiento.
Las juntas de dilatación deben construirse formando ángulo recto con el eje
longitudinal. El Interventor exigirá al Contratista la demolición y nueva ejecución de
las cunetas cuyo alineamiento no sea regular, o se hayan construido con bloques
defectuosos.
Las juntas entre bloques prefabricados paralelos a la pendiente se pegarán con un
mortero de cemento-arena de proporción 1 a 3 en peso y las juntas normales a la
pendiente se dejarán al tope y sin pega.
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271
Las aguas lluvias no podrán correr por las cunetas más de 80 m y la Entidad local
en concordancia con La Entidad determinarán el número y sitio de colocación de
las cajas pluviales.
Cunetas de Piedra Pegada. Cuando se construya en piedras pegadas, éstas se
incrustarán en la subrasante con las caras mas planas hacia arriba, en hileras
rectas y perpendiculares a la superficie acabada.
Las uniones se alternarán y las pegas no excederán los 2 cm. de ancho.
Cuando las piedras hayan sido colocadas correctamente de acuerdo con el
alineamiento, pendiente y sección indicada en el plano, deberá colocarse una
capa de mortero de cemento que llene los vacíos y cubra la piedra de tal manera
que forme una sola masa con un correcto acabado. El mortero deberá ser de una
consistencia tal que fluya fácilmente sin segregación.
Se atenderán las demás normas dadas para las cunetas en concreto.
Cunetas en tejones (prefabricadas en concreto). Se colocarán sobre una capa de
filtro, la cual estará a su vez sobre la base preparada para recibir las cunetas. Los
tejones irán con junta cementada de tal manera que se obtengan alineamiento y
pendientes uniformes, sin que se presenten quiebres que den mal aspecto o
causen empozamientos. El Interventor podrá exigir, a expensas del Contratista, la
demolición y nueva ejecución de las cunetas cuyo alineamiento vertical y
horizontal no sean uniformes o hayan sido construidas con tejones desbordados,
fracturados o defectuosos.
Las juntas se pegarán con un mortero de cemento-arena en proporción 1:3 al
peso. Cada 10 m o según las instrucciones de la Interventoría, se construirán
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272
llaves de concreto fc= 175 kg./cm2, de 15 cm. de espesor por 20 cm. de ancho
alrededor del tejón, cuando la pendiente de la cuneta sea igual o mayor al 5%.
1.6 TIPOS DE OBRAS DE DRENAJE
La determinación de la estructura que mejor se acomode a las condiciones hidráulicas y
geotécnicas es una labor que requiere experiencia y suficiente capacidad técnica del
Ingeniero.
En la escogencia del tipo de obra, además del cálculo de la sección hidráulica, debe
tenerse en cuenta el suelo de cimentación y la posibilidad de que el cauce produzca
arrastre de materiales que pudieran obstruirla o dañarla.
Hay una variedad de obras para el drenaje de las aguas naturales que cruza una
carretera. Se destacan, entre otras, por su facilidad de construcción o disponibilidad de
materiales, los siguientes tipos de estructuras:
� Alcantarillas metálicas (de tubo circular o abovedado).
� Alcantarillas de tubo de concreto simple de ø = 060 m. y reforzado para diámetros
mayores.
� Alcantarillas de muros y losa, denominadas también tajeas, con una luz comprendida
entre 1.0 y 5.0 m.
� Alcantarillas de cajón o box-culvert.
� Alcantarillas de sección abovedada en concreto.
� Pontones y puentes.
Para caminos de penetración está generalizada la batea, consistente en una placa de
concreto a nivel de superficie del afirmado.
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273
Las siguientes figuras ilustran algunas de las obras más usadas en las carreteras.
Figura No. 117 Alcantarilla típica de tubo
Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
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Figura No. 118 Alcantarilla de cajón (box – culve rt)
Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
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275
Figura No. 119 Pontón
Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
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276
1.7 LOCALIZACION DE LAS OBRAS
La eficiencia y operación de una alcantarilla dependen de su ubicación con respecto a la
dirección de la corriente del cauce por evacuar. La colocación de una obra implica la
restricción del paso natural de las aguas, especialmente en sus máximas crecientes. Por
esta razón, es conveniente observar una serie de principios que suministran los manuales
de drenaje para la localización de las alcantarillas, en procura de evitar futuras
socavaciones o erosiones que la destruyan o encarezcan su conservación, o que
produzcan cambios bruscos en la dirección del cauce.
Principios Básicos
En lo posible, la corriente debe entrar y salir de la obra en la misma línea del cauce
natural, ya sea variando ligeramente la dirección de éste o alineando oblicuamente el eje
de la alcantarilla con respecto al eje de la vía. Un alineamiento oblicuo requiere mayor
longitud, justificado por la eficiencia hidráulica y la seguridad del camino o carretera.
La velocidad adecuada de flujo para una alcantarilla es la que no ocasiona sedimento ni
erosión. No se aconsejan velocidades que excedan los 3 m/seg, ni pendientes menores
de 1.0 %.
La longitud necesaria para una alcantarilla depende de la anchura del camino, altura del
terraplén y los taludes, pendiente y oblicuidad. Los extremos de la alcantarilla deben
diseñarse de manera que reciban adecuadamente los taludes del terraplén. Debe
observarse que el eje vial no necesariamente divide la alcantarilla en dos partes iguales.
Los esquemas de la figura 10, que se muestran en la siguiente página, indican algunos
métodos recomendados para determinar el alineamiento correcto de las alcantarillas.
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277
Figura No. 120 Alineamiento de Alcantarillas
Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
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278
El objetivo de las obras de drenaje es el de conducir las aguas de escorrentía, o de flujo
superficial, rápida y controladamente hasta su disposición final.
En su diseño existen tres componentes básicas:
1. Entrada a la red de drenaje.
2. Conducción.
3. Entrega al dispositivo final.
Las condiciones de diseño de estas componentes dependen de las características propias
de cada sistema de drenaje.
1. Entrada a la red de drenaje.
a. Canales interceptores.
Los canales interceptores reciben agua por una sola de sus orillas o márgenes. El caso
más común es el de una ladera que vierte sus aguas de escorrentía sobre un área plana
adyacente: el canal interceptor, trazado a lo largo de la divisoria entre la vertiente
inclinada y la zona plana, recibe las aguas de escorrentía y conserva el área plana libre
de estos caudales. Para el diseño del canal interceptor el caudal se incrementa a lo largo
del recorrido, de manera que las dimensiones del canal aumentan en la dirección hacia
aguas abajo.
b. Canales recolectores.
Los canales recolectores reciben agua por sus dos márgenes; pueden ser corrientes
naturales o canales artificiales. Los caudales de diseño y las capacidades de los canales
se incrementan a lo largo del recorrido.
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279
c. Cunetas, sumideros y alcantarillas.
Como ya sabemos las cunetas son canales pequeños que se utilizan en combinación con
los sumideros y las alcantarillas en los sistemas de drenaje de vías, aeropuertos, calles y
patios. La localización de los sumideros limita las magnitudes de los caudales en las
cunetas. Las alcantarillas son conductos cerrados, parcialmente llenos, que reciben los
caudales de los sumideros en forma puntual a lo largo de su recorrido hasta el sitio de
entrega del sistema de alcantarillado.
d. Estaciones de bombeo.
En casos especiales se utilizan equipos de bombeo para drenar áreas bajas; las aguas
bombeadas se entregan luego a un sistema principal de drenaje en forma puntual.
2. Conducción de las aguas de drenaje.
Con pocas excepciones las aguas de drenaje se transportan por corrientes naturales o
por canales, que son conductos a superficie libre, abiertos o cerrados.
a. Corrientes naturales.
En las corrientes naturales se determina el nivel máximo de flujo para la creciente de
diseño, y se compara con el nivel a cáuce lleno. Cuando este último resulta inferior que el
de la creciente se presentan desbordamientos, los cuales afectarán una zona inundable
adyacente cuya amplitud debe determinarse. Para este objetivo se utilizan procedimientos
de hidráulica de canales naturales, con caudales variables y curvas de remanso.
La capacidad del cáuce puede ampliarse mediante la ejecución de dragados. Para
garantizar la estabilidad de las secciones de flujo se diseñan obras de encauzamiento y
de protección de márgenes. En cada diseño particular se deben tenerse en cuenta tanto
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280
la magnitud de la carga de sedimentos que transporta la corriente natural como los
efectos que las obras pueden causar aguas arriba y abajo de su localización.
b. Canales.
El diseño de canales para conducción de aguas de drenaje debe aprovechar al máximo la
topografía del terreno con el fín de garantizar la conducción por gravedad, con un costo
mínimo.
Cuando la diferencia de cotas entre los puntos inicial y final del canal es muy pequeña el
diseño resulta en estructuras muy grandes con velocidades bajas y peligro de
sedimentación.
De otro lado, diferencias muy grandes de nivel ocasionan el trazado de canales de gran
pendiente, o requieren del diseño de estructuras de caída entre tramos de baja pendiente.
Además, dependiendo de la topografía, del tipo de suelo y de las velocidades de flujo, los
canales pueden ser excavados o revestidos.
Canales excavados.
El diseño de los canales excavados está limitado por las velocidades de flujo, la carga de
sedimentos y las filtraciones hacia terrenos adyacentes a través del fondo y las orillas. En
terrenos erosionables los canales excavados terminan siendo similares a las corrientes
naturales al cabo del tiempo, porque pierden su geometría inicial por causa de los
procesos de agradación, socavación y ataque contra las márgenes.
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281
Canales revestidos.
Los canales revestidos permiten velocidades altas, disminuyen las filtraciones y requieren
de secciones transversales más reducidas que los anteriores. Sin embargo, su costo y su
duración dependen de la calidad del revestimiento y del manejo adecuado que se de a las
aguas subsuperficiales. Los materiales de revestimiento pueden ser arcilla, suelo-
cemento, ladrillo, losas de concreto simple o reforzado, piedra pegada, etc.
Dimensionamiento de los canales.
El dimensionamiento de los canales se hace mediante la aplicación de fórmulas
convencionales de flujo a superficie libre, teniendo en cuenta los aumentos de caudal en
la dirección aguas abajo, las pendientes de los tramos y los remansos que se generan
con los cambios de pendiente y con la localización de estructuras de caída, o de cruce
con obras civiles, por ejemplo con vías o con otros canales.
Para la relación entre caudal y nivel en secciones dadas del canal se utiliza la ecuación de
Manning, que estudiaremos mas adelante.
Las curvas de remanso que se generan por transiciones, cambios de pendiente o
localización de estructuras, se calculan por medio del método directo de pasos, que es el
más sencillo del flujo gradualmente variado.
e. Estructuras de caída.
Cuando las condiciones topográficas de la línea de trazado del canal no permiten el
trazado de un canal de pendiente constante deberá trabajarse por tramos, los cuales
empalman con el siguiente al mismo nivel o por medio de una caída.
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282
Las estructuras de caída pueden ser rampas, escalones sencillos o gradas.
Las rampas son tramos de pendiente fuerte de corta longitud. Deben ser suficientemente
fuertes para soportar velocidades altas y generalmente se prolongan hacia aguas arriba y
abajo con obras de protección contra la socavación. Su capacidad para disipar energía
hidráulica es muy baja.
Los escalones sencillos son caídas verticales que se colocan en el extremo inferior de
canales de flujo subcrítico. El agua pasa por el escalón en caída libre hasta una placa de
fondo que debe proteger la estructura contra la acción erosiva del chorro. Esta placa
opera adicionalmente como disipador de energía. Dependiendo de la magnitud de la
velocidad de caída, la estructura puede ser de concreto o de piedra pegada, y en algunos
casos de gaviones.
Una serie de escalones consecutivos constituye un sistema en gradas. Las dimensiones
horizontales y verticales de las gradas deben seleccionarse de tal manera que estas
puedan cimentarse dentro del terreno natural; además, el sistema debe permitir un flujo
de agua controlado, con importante disipación de energía.
3. Estructuras de entrega.
Los canales de conducción de un sistema de drenaje pueden descargar en otros
conductos mayores, en corrientes naturales o en almacenamientos concentrados.
El diseño de las obras de entrega debe tener en cuenta la magnitud de las fluctuaciones
de nivel en los sitios de descarga y la estabilidad del área adyacente a la misma. Si se
trata de descarga a ríos, por ejemplo, la margen que recibe el caudal de drenaje deberá
tener una protección en gaviones o piedra pegada que evite su deterioro. A su vez, si la
parte final de la conducción queda localizada en una zona inundable, deberán tomarse las
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283
medidas del caso para asegurar la estabilidad de las estructuras de drenaje, y su óptimo
funcionamiento hidráulico.
En general, una obra de entrega debe tratarse como un disipador de energía que
garantiza la llegada controlada del agua a su destino final, y la estabilidad de las obras de
drenaje.
Las obras de entrega más comunes están comprendidas dentro de las siguientes:
Transiciones de salida, con aletas divergentes.
Disipadores de tanque.
Escalones.
Pozos o estanques.
Conductos cerrados hasta el fondo del colector final.
1.8 CONSIDERACIONES GEOTÉCNICAS RELACIONADAS
CON LA CIMENTACIÓN DE ALCANTARILLAS
Se considera que una alcantarilla es una obra con una luz comprendida entre 0.6 y 5.0
metros, con diversidad de diseños, de acuerdo con las condiciones hidráulicas y del suelo
de cimentación. Existen entre este tipo de drenajes, obras rígidas y obras flexibles. Las
primeras sufren deformaciones muy pequeñas bajo el peso del terraplén y sobre los lados
de ellas. Las alcantarillas flexibles, generalmente de lámina corrugada, se usan mucho de
sección circular pero existen otras secciones como la ovoidal y la elíptica, apropiadas para
gastos mayores que las que desalojan los conductos circulares.
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284
1.8.1 Alcantarillas rígidas
En suelos muy blandos, es habitual recurrir a la construcción de cajones de concreto.
Cuando el suelo tiende a ser cenagoso es preferible iniciar la construcción del terraplén
para mejorar el piso y evitar así asentamientos muy grandes, que destruyen las obras
rígidas convencionales o las deforman más allá de lo tolerable cuando son flexibles. Esta
solución de construir la obra sobre parte del terraplén es posible si no se perjudica
el comportamiento hidráulico al elevar la obra, de lo contrario no se crea un
almacenamiento de agua que pueda infiltrarse en el terraplén.
El cajón de concreto o box- culvert , es la estructura que resuelve el problema de falta de
capacidad del suelo, pues le transmite a éste un mínimo de niveles de esfuerzo, cuando
por capacidad hidráulica quede restringido el uso de tubería.
La estructura rígida del box soporta mejor los movimientos del terraplén sobre el terreno
de cimentación compresible, pues aunque sufran agrietamientos que hayan de ser
calafateados, su función no se ve esencialmente comprometida por el asentamiento y, al
comunicar al terreno esfuerzos del orden de los que comunica el propio terraplén, se
eliminan los problemas por asentamiento diferencial, tan grave de otro modo. Las
alcantarillas en concreto reforzado deben tener un análisis estructural respectivo.
1.8.2 Estructuras flexibles
La flexibilidad de una alcantarilla metálica alivia considerablemente los estados de
esfuerzos actuantes en la propia estructura, en comparación a una idealmente rígida,
debido al fenómeno de arqueo sobre la bóveda, que puede ser hasta un 5% de la máxima
dimensión vertical.
En los Manuales de Drenaje se especifica claramente la utilidad de estas tuberías según
el requerimiento hidráulico y estructural de cada caso.
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285
De otra parte, se recomienda dejar una contraflecha en el centro respecto a las orillas,
debido al mayor asentamiento que se produce en este punto cuando se construyen
terraplenes en terreno compresible.
De los varios tipos de estructuras para drenajes que actualmente se usan en la tecnología
de las vías terrestres, ninguno se debe considerar como la solución óptima de todos los
problemas; todos tienen sus ventajas y sus inconvenientes.
Los tubos metálicos funcionan convenientemente aún en suelos de muy baja capacidad
de carga, pues comunican al terreno de cimentación presiones muy bajas. Son fáciles de
instalar y manejar y están disponibles en gran variedad de tamaños, secciones y calibres
de lámina, lo que permite libertad para llegar al diseño óptimo en cada caso.
Las obras de concreto o mampostería resultan más baratas donde hay disponibilidad de
materiales y el suelo de cimentación no plantea problemas especiales de capacidad de
carga.
Hacen inconvenientes a las alcantarillas metálicas todas las aguas de naturaleza
corrosiva, so pena de usar protecciones muy costosas sobre la lámina de acero. El
concreto y la mampostería resisten así mismo mucho mejor el efecto erosivo de aguas a
alta velocidad.
1.8.3 El subdrenaje de las carreteras
El sub-drenaje en obras viales es uno de los capítulos que requiere especial atención para
asegurar la estabilidad y el buen funcionamiento de las obras ejecutadas en suelos o que
descansan sobre ellos.
Esta importancia radica fundamentalmente en la gran influencia que el agua tiene en el
comportamiento mecánico de los suelos y en la estabilidad de cortes y terraplenes. Ya
sea que el agua se encuentre fluyendo a través de las masas de suelo o que esté en
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286
forma estática, su presencia afecta el comportamiento del suelo y la durabilidad de los
pavimentos.
En muchos casos, un buen drenaje superficial es suficiente para garantizar un buen
funcionamiento de las obras viales. Esto es especialmente cierto cuando el nivel freático
es profundo y no existen flujos de agua en las masas de suelo próximas a la superficie.
Sin embargo, estas condiciones óptimas no siempre se tienen y habrá necesidad de
proyectar obras de sub-drenaje, tanto para abatir el nivel freático como para captar y
canalizar los flujos de agua subterránea que pudieran afectar el buen funcionamiento de
las estructuras de tierra.
Las obras de sub-drenaje más generalizadas son las de tubería perforada, cubierta con
arena de gradación especificada pero está actualmente cuestionada por sufrir obstrucción
según concepto de ingenieros de conservación; o bien, el filtro francés, consistente en la
colocación de piedra a lo largo de la zanja construida debajo de la cuneta envueltas por
una tela geotextil.
Un ejemplo de los tipos de sub-drenaje se muestra en las figuras siguientes:
Figura No. 121 Sección transversal típica con sub-drenaje de tuber ía perforada
Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
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287
Figura No. 122 Filtro francés
Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
1.9 CÁLCULO DE AGUAS MÁXIMAS PARA
ESTRUCTURAS MAYORES DE DRENAJE
Para cuencas grandes, que requieren obras mayores a las señaladas en las fórmulas
empíricas descritas anteriormente, existen varios métodos para calcular caudales
máximos, utilizados universalmente. El más extendido es del Hidrógrafo Unitario.
1.9.1 Teoría del Hidrógrafo Unitario
Existen numerosas ocasiones en el planteamiento, diseño y operación de sistemas
hidráulicos en los cuales es necesario estimar las crecientes provenientes de aguaceros,
específicamente para la determinación hidráulica de las dimensiones de un puente. La
técnica del Hidrógrafo Unitario consiste en transformar la lluvia en escorrentía directa
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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288
superficial, medida en un punto específico de una cuenca o área de drenaje que, para
este caso, sería el sitio escogido como ponteadero o localización de un puente.
Figura No. 123 Hidrografo de una Cuenca Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
El hidrógrafo Unitario es, propiamente, la representación gráfica de dicha escorrentía
directa en un punto del cauce, resultante de una unidad de lluvia efectiva que ocurre en
un intervalo de tiempo (D). La unidad de lluvia es normalmente 1 cm o 1 mm.
Un Hidrógrafo se obtiene realizando aforos en un punto de una corriente y leyendo los
caudales con aparatos llamados limnígrafos . Se elaboran así curvas de caudales como
la indicada en la figura 123.
El área bajo la curva da el volumen total de agua que caería sobre la superficie de la
cuenca. Si dividimos el caudal medio QD entre el volumen de agua nos da un valor de
caudal unitario, es decir el caudal para 1 mm de lluvia de duración D, para una
determinada intensidad de lluvia medida en mm.
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289
Figura No. 124 Hidrografo Unitario Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
Del estudio de varias curvas de caudales, así obtenidas, se deduce un Hidrógrafo Unitario
para determinada cuenca, vale decir, se elabora el gráfico del caudal que produciría un
milímetro de lluvia sobre la cuenca en el intervalo de tiempo D. Figura 124.
Para estimar el caudal pico de diseño de estructuras hidráulicas se aplica, al Hidrógrafo
Unitario, una lluvia máxima efectiva, es decir, la lluvia máxima ocurrida en 50 ó 100 años,
descontando perdidas por intersección de la vegetación e infiltraciones que no
contribuyen a la generación directa de escorrentía superficial. Estas pérdidas se estiman
con la utilización de coeficientes de escorrentía suministrados por tratadistas
especializados en la materia. Métodos de obtención de lluvia efectiva pueden consultarse
en la bibliografía citada al final de este resumen.
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290
No siempre se cuenta con registros suficientes para conocer la máxima lluviosidad de una
región. Por lo general es necesario recurrir a métodos probabilísticos para calcular una
lluvia total de diseño, partiendo de la serie histórica de lluvias máximas anuales de que se
disponga. Para puentes, por ejemplo, debe contarse con una serie de datos por lo menos
de 50 años. Para registros incompletos, no menores de 10 años, debe efectuarse un
análisis de frecuencia o distribución de probabilidad del evento máximo entre muchos
eventos.
1.9.2 Determinación del nivel de aguas máximas
Conocido el caudal de diseño (Q), lo mismo que la sección transversal del sitio del
ponteadero y la pendiente longitudinal (S) del lecho del río, por lo menos 100 m. aguas
arriba y abajo del ponteadero, es posible conocer el nivel de aguas máximas, bien sea por
tanteos o mediante la aplicación de un método analítico basado en la fórmula de Manning.
En efecto, esta fórmula puede descomponerse en dos términos:
Donde:
Q = Caudal máximo de diseño
N = Coeficiente de rugosidad
S = Pendiente en tanto por uno
A = Área mojada
R = Radio hidráulico
Los valores Q, n y S son conocidos y constantes. En la medida que sube el nivel de agua
varía el segundo término de la ecuación. Llegará al nivel máximo cuando sea igual al
valor constante del primer término de la ecuación.
32
21 RA
S
Qn
=
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291
Figura No. 125 Sección transversal del cauce en e l sitio del ponteadero
Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
Se facilita el cálculo dibujando una curva – cota vs. AR2/3 – que se llama método de
calibración de la sección transversal. Para cada metro de altura del nivel de agua se
obtiene un área y un perímetro mojado para calcular el radio hidráulico y así el factor
AR2/3. se dibuja la curva y para el valor desarrollado de Qn/S1/2 se sube a un punto de la
curva que corresponderá a la cota de aguas máximas.
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292
CURVA DE CALIBRACION DE LA SECCION TRANSVERSAL
0
1
2
3
4
5
0 2 4 6 8 10
VALORES DEL FACTOR
CO
TA
S
Figura No. 126
Tomado de BRAVO, P. E., Diseño de carreteras.
1.10 OTRAS OBRAS DE DRENAJE Y
SUBDRENAJE EN CARRETERAS
Las estructuras de drenaje tienen como objetivo controlar el agua que llega a la vía y la
afectan por escurrimiento superficial, independientemente que las aguas hayan caído
sobre o fuera de la vía. Las obras de drenaje más comunes son :
1.10.1 El bombeo
Se entiende por bombeo a la pendiente transversal que se da en las carreteras y en las
aeropistas para permitir que el agua que cae directamente sobre ellas escurra hacia sus
dos hombros. En una vía de dos carriles de circulación y en secciones en tangente el
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293
bombeo debe tener un 2% de pendiente desde el eje del camino hasta el hombro
correspondiente, en las secciones en curva la pendiente transversal ocurre sin
discontinuidad, desde el hombro más elevado al más bajo. En las carreteras con
pavimento rígido el bombeo puede ser un poco menor, del orden de 1.5%.
En las aeropistas se dispone también el bombeo desde el eje hacia los hombros, con
pendiente de 1.5%, generalmente.
1.10.2 Los bordillos
Bordillos
Figura No. 127
Tomada de Diseño de Carreteras, Paulo Emilio Bravo.
Los bordillos son estructuras que se colocan en el borde exterior del acotamiento en las
secciones en tangente (ver la Figura 127), en el borde opuesto al corte en las secciones
en balcón o en la parte interior de las secciones de terraplén en curva. Son pequeños
bordos que forman una barrera para conducir el agua hacia los lavaderos o bajantes,
evitando erosiones en los taludes y saturación de éstos por el agua que cae sobre la
corona de la vía.
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294
1.10.3 Los lavaderos
Los lavaderos son canales que se conectan con los bordillos y bajan transversalmente por
los taludes, con el objeto de conducir el agua lluvia que escurre por los acotamientos
hasta lugares alejados de los terraplenes, en donde ya sea inofensiva.
Lavadero
Figura No. 128
Tomada de Diseño de Carreteras, Paulo Emilio Bravo.
1.10.4 Las cunetas
Las cuentas son canales que se adosan a los lados de la corona de la vía y paralelamente
al eje longitudinal de la misma. El objetivo de esta estructura es recibir el agua superficial
proveniente del talud y de la superficie de rodamiento.
1.10.5 Obras de Subdrenaje
El subdrenaje en las carreteras permite reducir los efectos desfavorables del agua interna
sobre la estabilidad de las calzadas y de las explanaciones. El agua interna tiene
normalmente dos orígenes, interior y exterior.
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295
El agua puede manifestarse por ascensión capilar a partir del nivel freático (más
precisamente por fenómenos de succión en fase líquida o aún en fase vapor). Además,
pueden aparecer, en los taludes o en la banca, fuentes de agua aisladas o repartidas que,
no solamente dificultan la realización de las obras nuevas, sino que también comprometen
la estabilidad de las carreteras posteriormente a su construcción.
El agua de lluvias no se evacuan totalmente por los dispositivos de drenaje superficial,
parte se infiltra a través de los taludes, de las bermas u ocasionalmente del pavimento.
Los objetivos del drenaje interno de las carreteras son:
� Facilitar la ejecución de las explanaciones durante la fase de construcción de la
carretera.
� Aumentar la capacidad portante de la subrasante y reducir así el espesor del
pavimento.
� Contribuir en la estabilidad de los taludes mediante la orientación más favorable de los
flujos de agua interna, la reducción de las presiones intersticiales y en consecuencia el
mejoramiento de las propiedades geotécnicas.
1.10.6 Sub-drenes longitudinales
En la fase de modernización de una carretera existente, como en la fase de construcción
inicial, los sub-drenes longitudinales son los dispositivos básicos de drenaje interno en
zonas de corte y sus principales funciones son:
� Abatimiento de un nivel freático.
� Eliminación de aguas de filtración.
� Derivación de fuentes de agua situadas debajo de la subrasante. (Ver las Figuras 129
y 130).
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296
Talud del corte
Figura No. 129 Sección transversal de un subdren longitudinal de zanja
según la práctica mexicana (Secretaría de Obras Púb licas)
Tomada de Normas ICONTEC
1.10.7 Capas drenantes
Las capas drenantes pueden preverse en zonas de cortes o de terraplenes (Ver Figuras
131 y 132). En las zonas de corte una capa drenante se construye encima de la
subrasante como primera capa del pavimento; permite recoger el agua de filtración o el
agua de origen interior; se conecta imperativamente con sub-drenes longitudinales
localizados a ambos lados de la banca. Cuando la subrasante atraviesa una formación
con fuentes de agua, es conveniente asociar la capa drenante con una red de sub-drenes
oblícuos dispuestos en forma de espina de pescado.
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297
90°221/ 2°
221/ 2°
010 m.
Figura No. 130 Disposición de las perforaciones en tuberías para sub-
drenaje
Tomada de Normas ICONTEC
CO
RTE
CO
RTE
CL
Figura No. 131 Subbase utilizada como capa permeabl e, para interceptar agua proveniente del pavimento
Tomada de Diseño de Carreteras, Paulo Emilio Bravo.
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298
Figura No. 132 Subrasante utilizada como capa per meable, para interceptar
flujo ascendente por supresión
Tomada de Diseño de Carreteras, Paulo Emilio Bravo.
En zona de terraplén, puede preverse la interposición de una capa drenante entre el
terreno natural y el cuerpo del terraplén, especialmente en el caso de la construcción de
un terraplén sobre suelos compresibles; en algunos casos se completa este sistema de
aceleración de la consolidación con pozos verticales, llenados con arena y unidos en su
parte superior con la capa drenante.
El material de la capa drenante, así como el material colocado alrededor de los
eventuales subdrenes complementarios, deben cumplir las condiciones de filtro
siguientes:
Se denomina "S" el suelo natural en el cual se excava la trinchera, y "f" el material del
filtro cuya gradación se determina para que satisfaga las "condiciones de filtro" que se
refieren a permeabilidad relativa y no contaminación.
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299
Condición de no arrastre del material de filtro a través de las perforaciones o de las juntas
de la tubería. Habitualmente esta condición se expresa por la relación experimental.
F85 > 2d
donde "f85" designa la malla del tamiz en el cual pasa el 85% (en peso) del material de
filtro; y "d" es el tamaño de los orificios de la tubería.
Condición de “no contaminación” del material del filtro por los elementos del suelo S y
condición de permeabilidad del filtro es notablemente superior a la del suelo S.
Estas condiciones se expresan experimentalmente por la doble desigualdad:
5S15 < f15 < 5S85
Como condición suplementaria se exige que la curva granulométrica del filtro sea
aproximadamente paralela a la del suelo S. A veces se añade una condición de
uniformidad relativa del material de filtro:
f60 < 20f10, así como una condición de limpieza de dicho material (por ejemplo,
equivalente de arena superior a 40).
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300
CONDUCTA DE SALIDA
El objetivo de la siguiente evaluación es identificar las deficiencias o posibles vacíos
conceptuales que el estudiante tenga una vez finalice el estudio de la sesión. Se
sugiere reforzar dichos conceptos mediante la bibliografía sugerida y sesiones de
refuerzo programadas con el tutor de la asignatura.
Lea y responda las siguientes preguntas
Recuerde que este es un proceso personal, por favor hágalo solo y después, si así lo
desea, confronte sus respuestas con el módulo, su tutor o sus compañeros. Ánimo y
buena suerte en esta misión.
1. ¿De qué depende la longitud necesaria de una alcantarilla?
2. ¿Qué es una alcantarilla?
3. ¿Qué es un box- culvert?
4. ¿Qué significa el bombeo en las carreteras o aeropistas?
5. Calcule la pendiente mínima sobre la cual el canal que se muestra en la figura de
be estar instalado si éste va a transportar 50 pies 3 / s de agua con una
profundidad de 2 pies. Los lados y el fondo del canal están fabricados de concreto
formado semiterminado. Utilice las formulas dadas en el diseño de cunetas.
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301
SOLUCIÒN DE LA CONDUCTA DE SALIDA
1. ¿De qué depende la longitud necesaria de una alcantarilla?
La longitud necesaria para una alcantarilla depende de la anchura del camino, altura del
terraplén, y los taludes, pendiente y oblicuidad. Los extremos de la alcantarilla deben
diseñarse de manera que reciban adecuadamente los taludes del terraplén. Debe
observarse que el eje vial no necesariamente divide la alcantarilla en dos partes iguales.
2. ¿Qué es una alcantarilla?
Se considera que una alcantarilla es una obra con una luz comprendida entre 0.6 y 5.0
metros, con diversidad de diseños, de acuerdo con las condiciones hidráulicas y del suelo
de cimentación. Existen entre este tipo de drenajes, obras rígidas y obras flexibles. Las
primeras sufren deformaciones muy pequeñas bajo el peso del terraplén y sobre los lados
de ellas. Las alcantarillas flexibles, generalmente de lámina corrugada, se usan mucho de
sección circular pero tienen otras secciones como la ovoidal y la elíptica, apropiadas para
gastos mayores que las que desalojan los conductos circulares
3. ¿Qué es un box- culvert?
El cajón de concreto o box- culvert, es la estructura que resuelve el problema de falta de
capacidad del suelo, pues le transmite a éste un mínimo de niveles de esfuerzo, cuando
por capacidad hidráulica quede restringido el uso de tubería.
La estructura rígida del box soporta mejor los movimientos del terraplén sobre el terreno
de cimentación compresible, pues aunque sufran agrietamientos que hayan de ser
calafateados, su función no se ve esencialmente comprometida por el asentamiento y, al
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302
comunicar al terreno esfuerzos del orden de los que comunica el propio terraplén, se
eliminan los problemas por asentamiento diferencial, de otro modo tan grave.
4. ¿Qué significa el bombeo en las carreteras o aeropistas?
Se entiende por bombeo a la pendiente transversal que se da en las carreteras y en las
aeropistas para permitir que el agua que cae directamente sobre ellas escurra hacia sus
dos hombros.
5. Calcule la pendiente mínima sobre la cual el canal que se muestra en la figura debe
estar instalado si éste va a transportar 50 pies 3 / s de agua con una profundidad de 2
pies. Los lados y el fondo del canal están fabricados de concreto formado
semiterminado.
Solución:
2/13/200.1SAR
nQ
=
Utilizamos la siguiente formula cuando R esta expresado en pies
2/13/249.1SAR
nQ
=
2
3/249.1
=AR
QnS
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303
Para concreto semiterminado, formado encontramos que n = 0.017. los valores de A y R
pueden calcularse de la geometría de la sección:
El área:
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2122/22224 piesA =+=
El perímetro mojado:
piesWP 66.94424 =++=
EL radio hidráulico:
piesWPAR 24.166.9/12/ ===
Por consiguiente de la ecuación
2
3/249.1
=AR
QnS
tenemos:
Por lo tanto, el canal debe caer al menos 1.69 pies por cada 1000 pies de longitud.
00169.0)24.1()12(49.1
)017.0()50(2
3/2=
=S
SESIÓN VII
REDES Y ACOMETIDAS DE
ALCANTARILLADO
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305
INTRODUCCIÓN
La redes y acometidas de alcantarillado, son un sistema vital para la higiene y comodidad
de la ciudad. A través de estas redes se conducen hacia el exterior en forma higiénica, las
aguas servidas o utilizadas y las aguas lluvias.
La construcción de las redes y acometidas de alcantarillado, comienza con la
interpretación del plano correspondiente, a partir de cuyas indicaciones se procede a
realizar la instalación, con la construcción de zanjas, entibados y apuntalamiento de las
mismas y drenaje, y todos aquellas tareas que hagan posible la misma.
OBJETIVOS
� Identificar las especificaciones de tuberías de acuerdo con las normas ICONTEC.
� Determinar las operaciones realizadas, cuando se efectúa una instalación de
tubería.
� Proporcionar herramientas suficientes para la instalación de tuberías.
� Conocer la importancia de las pruebas de las tuberías y la reparación de las
mismas.
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306
CONDUCTA DE ENTRADA
Esta es una actividad que le permitirá saber con que bases cuenta del tema que vamos a
abordar, ¡no se preocupe! Si no sabe las respuestas a las preguntas que se le presentan,
lo importante es lograr ampliar la visión para asumir con éxito su formación en el
programa. Ahora lo invito a desarrollar esta auto evaluación, contéstela a conciencia, ya
que los resultados de ella le indicarán con exactitud que tanto sabe y que debe reforzar.
1. ¿Cuál es el requisito sine qua non para la ejecución de un trabajo de
alcantarillado?
2. ¿Hasta donde se llevara a cabo la excavación, cuando las cotas especificadas en
el proyecto no son las apropiadas y los materiales encontrados no son los mas
adecuados?
3. ¿ Cómo se clasifican las excavaciones de acuerdo al tipo de material excavado?
4. Diríjase a un proyecto de construcción vial e identifique como se realiza una
excavación en roca, común en Tierra, conglomerado y roca descompuesta y
defínalas.
5. ¿Que proceso debe realizarse en caso de que las excavaciones presenten peligro
de derrumbe?
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307
SOLUCIÒN DE LA CONDUCTA DE ENTRADA
1. ¿Cuál es el requisito sine qua non para la ejecución de un trabajo de
alcantarillado?
El trabajo de alcantarillado en las vías públicas solo se podrá ejecutar cuando se
hayan obtenido los permisos correspondientes de las diversas entidades estatales
que tengan que ver con este tipo de obras y colocando las señales visibles de
peligro que exige la Entidad y las demás autoridades competentes. Estos avisos
sólo serán retirados cuando la obra esté terminada. Se deberán acatar las
disposiciones vigentes de las autoridades referentes a reglamentación sobre
excavaciones y desvíos.
Los urbanizadores o la persona responsable de la ejecución de las obras,
tramitarán directamente ante las entidades competentes los permisos
correspondientes.
2. ¿Hasta donde se llevara a cabo la excavación, cuando las cotas especificadas en
el proyecto no son las apropiadas y los materiales encontrados no son los mas
adecuados?
Si los materiales encontrados o las cotas especificadas no son apropiadas para el
apoyo de las estructuras o tuberías, será necesario excavar a una profundidad
adicional, la excavación se llevará hasta donde lo ordene el Interventor. Cuando se
emplee material de préstamo para lleno, éste será aprobado por el Interventor.
3. ¿Cómo se clasifican las excavaciones de acuerdo al tipo de material excavado?
Excavación en Roca
Excavación Común en Tierra, Conglomerado y Roca Descompuesta
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308
4. Diríjase a un proyecto de construcción vial e identifique como se realiza una
excavación en roca, común en Tierra, conglomerado y roca descompuesta y
defínalas.
Excavación en Roca. Se define como roca para el pago de excavaciones, aquel
material cuyo tamaño exceda de 50 cm. y la dureza y textura sean tales que no
puede excavarse por métodos diferentes de voladuras o por trabajo manual por
medio de fracturas y cuñas posteriores cuando sea necesario, según las
condiciones del lugar o las características de la roca. La excavación en roca no
tendrá subclasificación, es decir a cualquier profundidad y no se distinguirá roca
húmeda o seca.
Excavación Común en Tierra, Conglomerado y Roca Descompuesta. Es aquel
material que no se asimila a la clasificación de roca ya definida y que pueden
extraerse por los métodos manuales normales o mecánicos utilizando las
herramientas y equipos de uso frecuente para esta clase de labor: barras, picas,
palas, retroexcavadoras. Entre estos materiales están: arcilla, limo, arena, cascajo
y piedras con tamaño inferior a 50 cm. (20"), sin tener en cuenta el grado de
compactación o dureza y considerados en forma conjunta o independiente.
5. ¿Que proceso debe realizarse en caso de que las excavaciones presenten peligro
de derrumbe?
En las excavaciones que presenten peligro de derrumbarse debe colocarse un
entibado que garantice la seguridad del personal que trabaja dentro de la zanja, lo
mismo que la estabilidad de las estructuras y terrenos adyacentes. El Contratista
dotará al personal, que labore en las excavaciones, con el equipo de seguridad
industrial necesario para garantizar al máximo su integridad física. La Entidad no
se hace responsable de daños que se causen a terceros, por causas imputables al
Contratista.
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309
1. ESPECIFICACIONES, REDES Y ACOMETIDAS DE
ALCANTARILLADO
Figura No. 133 Redes y Acometidas de Alcantarillad o
Tomada de http://www.ambientales.vdirect.com
1.1. ESPECIFICACIONES DE TUBERIAS PARA
ALCANTARILLADOS
Las tuberías utilizadas para la construcción de alcantarillados cumplirán lo
especificado en el manual de Normas para Diseño de Alcantarillado, o en su defecto
cumplirán con las normas ICONTEC 1328 o las normas ASTM C425-74.
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310
El Interventor podrá ordenar los ensayos que estime convenientes para las tuberías y
rechazará las que se encuentren defectuosas. Los costos tanto de los ensayos como
de los materiales fallados, serán de cuenta del Contratista y se considerarán incluidos
en el precio de este ítem.
Se tomarán las precauciones necesarias para prevenir daños a las tuberías durante
su transporte y descargue. En la obra no se podrán usar las tuberías agrietadas o
defectuosas, a criterio de la Interventoría; éstas serán marcadas y retiradas del lote.
Se utilizarán tuberías del tipo de unión flexible.
Se hace énfasis en que las especificaciones de las tuberías de concreto, PVC o gres,
se ceñirán a las normas ICONTEC y/o ASTM y por consiguiente los tubos deberán
estar, al momento de su utilización, rotulados con marcas legibles que indiquen su
origen (fábrica), clase de tubo, diámetro, fecha de fabricación y resistencia.
1.2. NORMAS GENERALES DE CONSTRUCCIÓN
Para realizar la etapa de construcción, se cumplirán los requisitos exigidos en los
siguientes aspectos:
1.2.1. Aviso Previo
Los urbanizadores o la persona responsable de la ejecución de las obras, avisarán
por escrito a la jefatura de Interventoria, quince (15) días antes de iniciar la
construcción.
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311
1.2.2. Acta de Iniciación
La Jefatura de Interventoría nombrará el Interventor, quien elaborará el acta de
iniciación de las obras y la firmará conjuntamente con los interesados.
1.2.3. Permisos y Señales de Peligro
Ningún trabajo de alcantarillado en las vías públicas se podrá ejecutar sin que se
hayan obtenido los permisos correspondientes de las diversas entidades estatales
que tengan que ver con este tipo de obras y colocado las señales visibles de peligro
que exige La Entidad y las demás autoridades competentes. Estos avisos sólo serán
retirados cuando la obra esté terminada. Se acatarán las disposiciones vigentes de las
autoridades referentes a reglamentación sobre excavaciones y desvíos.
Los urbanizadores o la persona responsable de la ejecución de las obras, tramitarán
directamente ante las entidades competentes los permisos correspondientes.
1.2.4. Instalación de Tuberías
La instalación de las tuberías sólo se podrá iniciar cuando se tengan las vías
explanadas por las subrasantes definitivas.
1.2.5. Ancho de las Zanjas
El ancho de las zanjas se hará conforme a lo establecido en el numeral 1.2.7.3.
1.2.6. Excavación de las Zanjas.
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312
Antes de iniciar las excavaciones se verificará la nivelación y contranivelación para
obtener los cortes de construcción. Para la excavación se atenderá lo especificado en
los numerales 1.2.7.3, 1.2.7.4, 1.2.7.5 de estas especificaciones.
1.2.7. Excavaciones y Llenos Estructurales
Comprende las actividades necesarias para la ejecución de las excavaciones y su
clasificación, llenos, botada de tierra, control de aguas y otras actividades que
usualmente se presentan en la construcción.
1.2.7.1 Excavaciones
1.2.7.1.1 Consideraciones Generales.
Esta parte comprende en general, toda clase de excavación necesaria para la
construcción de las obras mostradas en los planos.
Las excavaciones se ejecutarán como se especifica en este numeral de acuerdo con
las líneas y pendientes que se muestran en los planos o como lo indique el
Interventor. Podrán ejecutarse por métodos manuales o mecánicos de acuerdo con
las normas establecidas o las indicaciones de la Interventoría. Durante el progreso del
trabajo puede ser necesario o aconsejable variar las dimensiones de las excavaciones
mostradas en los planos, contenidas en las especificaciones o recomendadas por la
Interventoría y cualquier variación en las cantidades como resultado de esos cambios,
se reconocerá al Contratista a los precios unitarios fijados en el contrato para cada
uno de los ítems de excavación. Si los materiales encontrados a las cotas
especificadas no son apropiadas para el apoyo de las estructuras o tuberías, o sea
necesario excavar a una profundidad adicional, la excavación se llevará hasta donde
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313
lo ordene el Interventor. Cuando se emplee material de préstamo para lleno, éste será
aprobado por el Interventor.
Las excavaciones y sobre-excavaciones hechas para conveniencia del Contratista y
las ejecutadas sin autorización escrita de la Interventoría, así como las actividades
que sea necesario realizar para reponer las condiciones antes existentes, serán por
cuenta y riesgo del Contratista. La Entidad no reconocerá ningún exceso sobre las
líneas especificadas. Estas excavaciones y sobre-excavaciones deberán rellenarse
con material aceptable, compactado y aprobado por el Interventor.
Antes de iniciar la excavación se precisará el sitio por donde pasan las redes
existentes de servicios. Si es necesario remover alguna de estas instalaciones se
deberán desconectar todos los servicios antes de iniciar el trabajo respectivo y
proteger adecuadamente las instalaciones que van a dejarse en su lugar. También se
hará un estudio de las estructuras adyacentes para determinar y asumir los posibles
riegos que ofrezca el trabajo.
No se permitirán voladuras que puedan perjudicar los trabajos o estructuras vecinas.
Cualquier daño resultante de voladuras indiscriminadas, incluyendo alteraciones o
fracturas de materiales de fundación, o que estén fuera de las líneas de excavación,
será reparado por el Contratista a su costo.
Cuando las excavaciones presenten riesgos, sus bordes deberán ser suficientemente
resguardados por medio de vallas. Durante la noche el área de riesgos potenciales
quedará señalizada por medios luminosos y a distancias suficientes para prever el
peligro.
Los materiales resultantes de las excavaciones son propiedad de La Entidad,
igualmente las tuberías, cables, condulines (u otros que a juicio de éstas se
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314
consideren de provecho), que resulten en las zanjas con motivo de la construcción o
reemplazo de redes para servicios públicos.
Al hacer excavaciones en zonas pavimentadas, no deberá mezclarse el afirmado con
los demás materiales que se puedan extraer con el fin de buscar su futura
reutilización.
El material de las excavaciones se depositará evitando, en todo momento,
obstaculizar la entrada a edificaciones. A cada lado de la zanja se deberá dejar una
faja de 0.60 m libre de tierra excavada, escombros, tubos, u otros materiales que
obstruyan la misma.
1.2.7.1.2 Clasificación de las Excavaciones Estructurales.
Si para la obra existen estudios de suelos o geológicos suficientes, al momento de
iniciar una excavación habrá una clasificación previa de la Interventoría y el
Contratista sobre la clase de material que se extraerá. Si en la ejecución de una
excavación el Contratista o la Interventoría consideran que hay un cambio en la
clasificación anterior, conjuntamente Interventor y Contratista verificarán y
reclasificarán y se medirá el material ya excavado dejando los puntos de referencias
fácilmente determinables para medir el volumen con la nueva clasificación.
Para efectos del pago, las excavaciones se clasificarán atendiendo al siguiente orden,
definiciones y denominaciones:
1.2.7.1.2.1 Por Tipo de Material Excavado.
Excavación en Roca. Se define como roca para el pago de excavaciones, aquel
material cuyo tamaño exceda de 50 cm. y la dureza y textura sean tales que no puede
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315
excavarse por métodos diferentes de voladuras o por trabajo manual por medio de
fracturas y cuñas posteriores cuando sea necesario, según las condiciones del lugar o
las características de la roca. La excavación en roca no tendrá subclasificación, es
decir a cualquier profundidad y no se distinguirá roca húmeda o seca.
Excavación Común en Tierra, Conglomerado y Roca Descompuesta. Es aquel
material que no se asimila a la clasificación de roca ya definida y que pueden
extraerse por los métodos manuales normales o mecánicos utilizando las
herramientas y equipos de uso frecuente para esta clase de labor: barras, picas,
palas, retroexcavadoras. Entre estos materiales están: arcilla, limo, arena, cascajo y
piedras con tamaño inferior a 50 cm. (20"), sin tener en cuenta el grado de
compactación o dureza y considerados en forma conjunta o independiente.
1.2.7.1.2.2 Por Grado de Humedad.
Excavación Húmeda. Es aquella que se ejecuta por debajo del nivel freático existente
en el momento de hacer la excavación y que exige el uso continuo de equipo de
bombeo para extracción.
No se considera como excavación húmeda, la debida a lluvias, infiltraciones, fugas de
acueducto, aguas procedentes de alcantarillados existentes, aguas perdidas o de
corrientes superficiales que puedan ser corregidas o desviadas sin necesidad de
bombeo.
Excavación Seca. Se considera como seca toda excavación que no se asimile a la
definición dada para la clasificación "excavación húmeda".
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316
1.2.7.1.2.3 Por Profundidad.
Excavación Hasta 2.00 m de Profundidad. Es aquélla que se hace a una profundidad
menor de 2.00 m medidos desde la superficie original del terreno excavado.
Excavación a Más de 2.00 m de Profundidad. Es la que se ejecuta a mayor
profundidad que la anterior.
Excavaciones Especiales. Son aquellas que por su profundidad y otras características
requieren de procedimientos, herramientas y equipos especiales como caisons,
cargadores de bandeja, tirfors, y similares.
1.2.7.2 Excavaciones para Fundaciones de Estructuras
1.2.7.2.1 Excavaciones en Tierra o Conglomerado.
El fondo y los taludes de excavaciones en las que va a colocarse concreto deberán
terminarse exactamente de acuerdo con las líneas y pendientes establecidas. No se
permitirá que equipos pesados trabajen a menos de 20 m. de las líneas de fondo de
las excavaciones. Inmediatamente se termine la excavación de la última capa de
material por medio de métodos manuales o equipo liviano, se colocará sobre el suelo
excavado una capa de mortero, concreto o material granular, con las especificaciones
y dimensiones que se muestran en los planos. Si no se puede colocar esta capa
inmediatamente se termine la excavación, el Contratista protegerá las superficies
expuestas de ésta con un sistema aprobado por el Interventor, en forma continua y
total, hasta tanto se coloque la capa protectora.
Se ejecutarán por métodos manuales las excavaciones que así se indiquen en los
planos y las que ordene el Interventor.
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317
La profundidad de las excavaciones estará regida por los estudios de suelos, cuando
éstos se hubieren realizado; si existen dudas sobre la capacidad de soporte del
terreno en las cotas previstas, podrán llevarse a mayor profundidad, de acuerdo con la
Interventoría.
1.2.7.2.2 Excavaciones en Roca.
El fondo y los taludes de roca en los sitios en donde vaya a colocarse concreto se
excavarán de acuerdo con las líneas y dimensiones mostradas en los planos o como
lo indique el Interventor.
No se permitirá que el material excavado sobresalga de las líneas netas requeridas.
Si las sobre-excavaciones ordenadas se llenan con concreto o material seleccionado,
el pago de lleno se hará de acuerdo con el precio unitario para estos ítems.
Todas las cavidades de excavaciones en roca sobre las cuales ha de colocarse
concreto, producidas por negligencias o descuido del Contratista al hacer la
excavación, o porque haya sido necesario retirar los materiales que hubiesen sufrido
desperfectos por falta de cuidado al hacer las voladuras, o por otras operaciones
ejecutadas por el Contratista para su conveniencia se llenarán sólidamente con
concreto, siguiendo las instrucciones de la Interventoría, y por cuenta exclusiva del
Contratista.
1.2.7.3 Excavaciones de Zanjas para Acueducto, Alcantarillado, Drenajes.
1.2.7.3.1 Generalidades.
Este trabajo se ejecutará atendiendo las normas dadas en el numeral 1.2.7.1 y
comprende la remoción del suelo necesaria para la construcción de las redes de
acueducto y alcantarillado, o de las canalizaciones, tal como se muestran en los
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318
planos. También incluirá la excavación requerida para las conexiones domiciliarias,
cámaras de inspección, cajas, nichos y cualquier excavación que en opinión del
Interventor sea necesaria para la correcta ejecución de las obras.
No podrá iniciarse la ejecución de zanjas en las vías públicas mientras no se hayan
obtenido los permisos correspondientes y colocado las señales visibles de peligro y
desvío que exijan las normas vigentes locales. Estos avisos sólo serán removidos
cuando la obra este terminada y se haya retirado la tierra sobrante; especial cuidado
se tendrá con las señales para que siempre estén colocadas, de forma tal que permita
a los transeúntes prever el peligro con suficiente antelación.
En las excavaciones que presenten peligro de derrumbarse debe colocarse un
entibado que garantice la seguridad del personal que trabaja dentro de la zanja, lo
mismo que la estabilidad de las estructuras y terrenos adyacentes. El Contratista
dotará al personal, que labore en las excavaciones, con el equipo de seguridad
industrial necesario para garantizar al máximo su integridad física. La Entidad no se
hace responsable de daños que se causen a terceros, por causas imputables al
Contratista.
1.2.7.3.2 Ancho de las Zanjas.
Las paredes de las zanjas se excavarán y mantendrán prácticamente verticales,
excavadas uniformemente de modo que el espacio entre las paredes y la tubería sea
igual. Se variará el ancho de las excavaciones cuando se requiera entibado de
cualquier clase y se conservarán los anchos que adelante se indican, entre las caras
que miran al centro de la zanja.
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319
El ancho mínimo aconsejable de la zanja deberá mantenerse sin tener en cuenta el
tipo de suelo sobre el cual se colocará la tubería, la profundidad de la excavación, ni
el método de compactar el lleno.
Las zanjas tendrán los siguientes anchos:
Tabla No. 8 Anchos de las Zanjas
Diám. tub. mm. Diam. tub. pulg. Ancho en Metros
150 y 200 mm. (6" y 8") 0.60
250 y 300 mm. (10" y 12") 0.70
375 y 400 mm. (15" y 16") 0.80
450 mm. (18") 0.90
500 y 525 mm. (20" y 21") 1.00
600 mm. (24") 1.10
675 mm. (27") 1.20
750 mm. (30") 1.30
825 mm. (33") 1.40
900 mm. (36") 1.50
1000 mm. (40") 1.80
Tomada de las Normas ICONTEC
El ancho de las zanjas con profundidad superior a 2 m o para condiciones especiales
será definido por el Interventor, quien podrá también ordenar o autorizar la excavación
de las zanjas con taludes. En este último caso, se procurará que las paredes sean
estables. Para las zanjas excavadas con taludes, los anchos especificados se refieren
al ancho en el fondo de la zanja.
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320
Para diámetros mayores a los contemplados en esta tabla, el ancho de la zanja en su
parte inferior será igual al diámetro exterior de la tubería más 0.80 m.
1.2.7.3.3 Profundidad de las Zanjas.
Las zanjas para la colocación de las tuberías de acueducto y alcantarillado tendrán las
profundidades indicadas en los planos. Cuando en la ejecución de las zanjas se
emplee equipo de excavación, las excavaciones se llevarán hasta una cota de 0.20 m
por encima de la indicada en los cortes y excavar el resto por medios manuales y en
forma cuidadosa, para no alterar la fundación y poder dar al fondo forma adecuada
para que los conductos queden completamente apoyados y no trabajen a flexión.
Si los materiales encontrados a las cotas especificadas de colocación de los
conductos no son apropiados para la fundación de los mismos, o se requiera la
colocación de concreto de atraque, la excavación se llevará hasta la profundidad
indicada por el Interventor quien también indicará el material de base a utilizar. Las
actividades adicionales ordenadas por el Interventor se medirán y pagarán
asimilándolas a los ítems y precios del contrato.
Cuando las excavaciones se hagan en roca, se llevarán hasta una cota de por lo
menos 0.10 m. por debajo de la indicada en los cortes, para rellenar este espacio con
material seleccionado que sirva de apoyo uniforme y adecuado.
1.2.7.3.4 Saneamiento de las Zanjas.
De encontrarse aguas negras en las zanjas donde vaya a extenderse la red de
acueducto, será necesario eliminarlas y desinfectar la zona contaminada y antes de
extender las redes se requerirá aprobación del Interventor.
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321
Las aguas se clasifican en:
1. Aguas residuales domesticas: Siempre de idéntica naturaleza, no presentan
peligro alguno de corrosión para los tubos. Por otra parte, llevan ciertas
materias en suspensión que al depositarse en las paredes, provocan una
autoprotección de los tubos contra la agresividad ocasional de algunas aguas
con sustancias perjudiciales para las paredes de los mismos. Esas aguas
provienen de cocinas, lavaderos, sanitarios, duchas, sifones, lavamanos y
demás.
2. Aguas residuales industriales: Sus características de calidad y naturaleza
dependen de su procedencia.
Desde este punto de vista es oportuno mencionar el peligro de agresividad de
las aguas que contienen ácidos, grasas minerales u orgánicas, sales diversas.
Así pues, las aguas residuales de los laboratorios, fabricas de productos
químicos, tintorerías, talleres, garajes, deben ser objeto de un estudio detenido.
Ciertas aguas residuales pueden presentar peligros reales de contaminación
del vecindario y de ataque u obstrucción de las canalizaciones. Resulta por lo
tanto obligatorio que, mediante un sistema de depuración previa, se eliminen o
neutralicen las sustancias no admisibles en las conducciones.
Lo mismo que las aguas residuales domesticas, las aguas residuales
industriales suelen circular con caudales casi constantes en una misma red:
unas y otras deben ser sometidas a tratamientos antes de ser vertidas a
exterior.
3. Aguas lluvias: Procedentes de precipitaciones, pueden ser recogidas en su
superficie por las cubiertas, las calles, las plazas; o en profundidad, por los
drenajes.
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322
Esta agua, cuya cantidad es variable, contienen a veces arenas y gravas que
pueden dañar las canalizaciones por rozamiento y desgaste mecánico.
Las aguas lluvias son neutras y no presentan peligro alguno de corrosión
química para las conducciones. Pueden además ser vertidas sin riesgo alguno
en los cauces naturales.
Las alcantarillas también llamadas cloacas presentan por lo general el punto más
importante de salud pública implícita en la planificación del sitio. La pobre eliminación
de efluente puede facilitar la propagación de enfermedades y la amenaza a los
asentamientos adyacentes. Dependerá de cómo se maneje el problema del sitio, de la
capacidad del gobierno local para extender las cloacas, el nivel del costo de la
construcción para incorporar tal infraestructura y otros factores. Por lo menos, es
importante ver al futuro haciendo enlaces de cloacas posibles, aun si se han planeado
otras formas de eliminación desde el principio. Idealmente, una construcción ideal
debe usar un sistema centralizado de recolección de aguas negras y tratamiento para
minimizar los problemas de filtrado y contaminación del agua subterránea.
Si no se ha instalado un sistema de aguas negras al principio, las casas individuales
deberán tener por lo menos una conexión subterránea pre instalada a la orilla de la
calle para facilitar conexiones futuras. En lugar de cloacas, los tanques sépticos
frecuentemente presentan amenazas a largo plazo para la pureza de los suministro de
agua subterránea subyacentes y por lo tanto son más problemáticos como una
solución para la eliminación de las aguas negras.
El diseño del lote y de la calle debe considerar la necesidad de usar el flujo de la
gravedad para operar un sistema de cloacas y así orientar el drenaje en descenso en
lo posible hacia una instalación de tratamiento en el lado bajo del sitio. Se debe
procurar suficiente espacio para una facilidad de tamaño adecuado para manejar la
demanda, la cual deberá proyectarse como parte de la planificación del sitio. Si es
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323
posible dirigir las aguas negras fuera del sitio a una facilidad de tratamiento municipal,
esa opción se debe tomar en cuenta.
Los diseñadores deben tomar en cuenta las realidades locales dentro de la región.
Los tanques sépticos son todavía una solución requeridos por norma en lugares
donde no hay una red de alcantarillado, por ejemplo, las plantas de tratamiento
dependen de la electricidad y si los apagones son un problema, ellas inevitablemente
tendrán que tener su propio sistema de respaldo o quedar sujetas a interrupciones en
su operación. Otro modelo posible que puede ser investigado es el uso de “filtros
verdes,” o tratamiento biológico de los desechos, los cuales al menos tienen menos
requerimientos de capital y dar beneficios ecológicos mayores si pueden ser
adaptados a la construcción del sitio. Ello probablemente requerirá alguna educación,
sin embargo, acerca de su diseño y funcionalidad, al igual que la participación de un
consultor conocedor acerca de tales productos.
La ejecución de una zanja y su rellenado dependen de los siguientes parámetros:
� Medio, (urbano, o rural),
� Características de la tubería (material, tipo de junta y diámetro),
� Naturaleza del terreno (con o sin agua),
� Profundidad de colocación.
Las recomendaciones para la instalación que se indican a continuación son las que se
suelen prescribir para las cañerias de hierro fundido dúctil.
Obras preparatorias
Después del estudio completo del entorno y acuerdos con los diversos concesionarios
(telecomunicaciones, eletricidad...), el contratista materializa, en el terreno, el diseño y
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324
el perfil de la cañeria a instalar, de conformidad con el proyecto, y comprueba la
concordancia entre las hipótesis del mismo y las condiciones de ejecución.
Apertura de la zanja
En zonas de calzada, prever la rotura de la misma, con recortes prévios de los bordes
de la zanja, para evitar la degradación de las partes colindantes. El ancho debe ser
ligeramente superior al de la zanja. La excavación de la zanja se efectua
generalmente con ayuda de una pala retroexcavadora, cuyas características deben
ser adaptadas al diámetro del caño, al medio y a la profundidad de la excavación.
Anchura de la zanja
La anchura de la zanja es función de la naturaleza del terreno, de la profundidad de
colocación y del método de sujección y compactación.
Durante la ejecución, se debe tener cuidado para:
Estabilizar las paredes de la zanja, mediante tablaestacado o enmaderado, o bien por
taludes, eliminar los vacíos de los flancos de los taludes para evitar que caigan
bloques de tierra o de roca, colocar el material removido, a una distancia de 0,4
metros del borde de la zanja.
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Profundidad de la zanja
Figura No. 134 Profundidad de la zanja
Tomada de http://www.saint-govain.com
Salvo indicación contraria, la profundidad normal de las zanjas es la que resulta de
una altura de tapada no inferior a 0,8m, a partir de la generatriz superior del caño. A
retirar antes de la instalación.
Naturaleza de los terrenos
Los terrenos pueden clasificarse en tres grandes categorías, en función de su
cohesión:
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a. Terrenos rocosos
Figura No. 135 Terrenos Rocosos
Tomada de http://www.saint-govain.com
Poseen una cohesión muy grande, que complica el trabajo de excavación, pero que
no excluye la posiblilidad de desprendimientos. A veces presentan fisuras que pueden
provocar caída de bloques enteros.
b. Terrenos blandos
Figura No. 136 Terrenos Blandos
Tomada de http://www.saint-govain.com
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327
Son los más numerosos, presentan cierta cohesión que, durante las obras de
excavación, les permite mantenerse algún tiempo. Esta cohesión puede variar muy
rápidamente bajo los factores ya citados (llegada de agua, paso de maquinaria,etc.):
son posibles los desprendimientos.
c. Terrenos sueltos
Figura No. 137 Terrenos Sueltos
Tomada de http://www.saint-govain.com
Son terrenos desprovistos de cohesión, como arena seca, lodos o rellenos
recientemente depositados. Se caen prácticamente en el acto. Cualquier obra en
estos terrenos requiere procedimientos especiales.
Es imprescindible protegerse contra cualquier riesgo de desprendimiento:
� Bien haciendo taludes.
� Bien protegiendo las paredes de la zanja.
� La adopción del tipo de precauciones referentes a las paredes de la zanja también
depende del medio (urbano o rural) y de la profundidad de colocación.
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Ejecución en taludes
Figura No. 138 Terrenos Rocosos
Tomada de http://www.saint-govain.com
Pocas veces utilizada en el medio urbano, debido a las superficies que requiere. La
realización de taludes consiste en dar a las paredes una inclinación denominada
ángulo de talud, que debe aproximarse al ángulo de frotamiento interno del terreno.
Este ángulo varía con la naturaleza de los terrenos hallados.
Protección de las excavaciones
Las técnicas de protección de las excavaciones son numerosas y es importante
estudiarlas y adaptarlas antes de comenzar las obras.
La protección debe realizarse en los casos previstos por la reglamentación vigente o,
de manera general, cuando lo requiera la naturaleza del terreno.
Técnicas de protección más comunes
� Tableros de madera hechos con elementos prefabricados.
� Entibados de madera o metálicos.
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� Tablaestacas.
Fondo de zanja
El fondo de la excavación debe nivelarse de conformidad con el perfil longitudinal de
la cañería y quedar libre de cualquier material rocoso o de mampostería. Comprobar
que el apoyo del caño en el suelo éste regularmente distribuido en toda su longitud.
En los casos de la junta mecánica (JM) y de la junta acerrojada externa (JTE), es
necesario realizar nichos destinados a facilitar el montaje.
Presencia de agua:
1. Suelo 2. Bombeo 3. Protección de las excavaciones 4. Caño de aspiración 5. Nível estático 6. Zona seca 7. Nivel dinámico
Figura No. 139 Trabajo en presencia de agua
Tomada de http://www.saint-govain.com
La excavación debe empezar a ser hecha desde el nivel más bajo hacia el más alto,
de manera de permitir la auto-evacuación del agua del fondo de la zanja. Cuando la
excavación es realizada en un terreno saturado de agua (capa freática), puede ser
necesario evacuar las aguas de la zanja por bombeo (directamente desde la zanja o
en un pozo lateral).
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Figura No. 140 Evacuación de las aguas de la zanja por bombeo
Tomada de http://www.saint-govain.com
Lecho de asiento
Figura No. 141 Lecho de asiento
Tomada de http://www.saint-govain.com
El fondo de la excavación constituye la zona de asiento del caño. Si el suelo existente
es relativamente homogéneo, es posible colocar el caño en el fondo de la zanja como
se acaba de describir.
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331
Lecho de asiento: grava o arena
Figura No. 142 Lecho de asiento en grava o arena
Tomada de http://www.saint-govain.com
Es conveniente asegurarse del perfecto apoyo del caño, en especial para los grandes
diámetros. Cuando el fondo de la zanja no se presta para la colocación directa, se
debe ejecutar un lecho de asiento de grava o de arena cuyo espesor es del orden de
los 10 cm.
Zona de relleno alrededor del caño
1. Relleno superior
2. Relleno de sujección
3. LLecho de asiento
Figura No. 143 Zona de relleno alrededor del caño
Tomada de http://www.saint-govain.com
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332
Se distinguen:
El relleno de sujección (resistencia a la ovalización únicamente en el caso de los
grandes diámetros), realizado con material extraído durante la excavación o con
material de préstamo, el relleno de protección (en el caso de terrenos de
granulometría muy heterogénea), efectuado con tierra tamizada o arena; este relleno
puede actuar como protección y sujeción.
Zona de relleno superior
Por lo general se va llenando con la tierra sacada sin compactar (caso general), o con
materiales de aporte compactados (por debajo de calzada).
1.2.7.3.5 Medida y Pago.
La medida de las excavaciones se hará por metro cúbico (m3) de material excavado,
medido en su posición original, de acuerdo con los alineamientos, pendientes, cotas y
dimensiones indicadas en los pliegos, mostradas en los planos o autorizadas por el
Interventor. Para la medida del volumen de excavación se aplicará la fórmula
prismoidal al material "en el sitio", en las condiciones antes señaladas y su pago se
hará a los precios contemplados en el contrato para las siguientes clasificaciones:
� Excavación en material común seco hasta 2.00 m de profundidad.
� Excavación en material común seco a más de 2.00 m de profundidad.
� Excavación en material común húmedo hasta 2.00 m de profundidad.
� Excavación en material común húmedo a más de 2.00 m de profundidad.
� Excavación en roca a cualquier profundidad.
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333
Se pagará el mismo precio para excavaciones hechas a mano y para las que se
ejecutan utilizando equipo mecánico.
Los precios para excavaciones deberán incluir, además de la excavación misma, las
operaciones contempladas en estas especificaciones para "Remoción de derrumbes",
"Control de aguas lluvias, de infiltraciones y servidas", el costo de los equipos,
herramientas, materiales, mano de obra y los demás costos directos e indirectos
necesarios para ejecutar las excavaciones de acuerdo con estas especificaciones.
1.2.7.4 Alineamientos Horizontales y Verticales de Redes y Canalizaciones
1.2.7.4.1 Generalidades.
Las redes de: acueducto, alcantarillado y las canalizaciones de teléfonos y energía no
podrán ir por la misma zanja; la distancia horizontal libre mínima entre el alcantarillado
de aguas residuales y el acueducto será de 1.50 m; entre las aguas lluvias y el
acueducto de 1.00 m y entre el alcantarillado de aguas lluvias y el de aguas residuales
1.50 m. La distancia desde las redes de acueducto y de alcantarillado hasta las
canalizaciones de teléfonos y de energía serán las especificadas en las respectivas
normas de diseño o definidas por la Interventoría.
Los alineamientos horizontales y verticales de las redes de: acueducto, alcantarillado
y las canalizaciones de teléfonos y energía, serán los que aparecen en los planos o
los que indique la Interventoría, teniendo en cuenta los siguientes límites de
profundidades.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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334
1.2.7.4.2 Acueducto.
La profundidad mínima a la clave será de un (1) metro y la máxima no será superior a
1.30 m. En casos especiales como: vías para tráfico pesado, cruces ferroviarios, o
cualquier zona donde pueda transmitirse vibración, se colocará la tubería a la cota
que indique el Interventor; su localización será de la siguiente manera: en las carreras
por el costado oriental, en las calles por el costado norte; ocupando una franja mínima
de 2.00 m, cuando se trata de una sola calzada.
1.2.7.4.3 Alcantarillado.
En las vías que lleven red doble (ver Figura No. 144, 145, 146, 147, 148 y 149,
tipología vial) la profundidad del alcantarillado de aguas lluvias no será menor de 1.20
m a la clave y la del de aguas residuales no será menor de 1.60 m a la clave.
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335
Parámetro
Ant. Anden Z. Verde Calzada
1
3.00
3.502.00 10.50
4 5
10.003.00
42.00 m (1a. Etapa)
Separador
C
Calzada
10.50 3.50 2.00
Parámetro
1
3.003.00
Figura No. 144 Red de Alcantarillado
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
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336
Figura No. 145 Red de Alcantarillado
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
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337
Figura No. 146 Red de Alcantarillado
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
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338
Figura No. 147 Red de Alcantarillado
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
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339
Figura No. 148 Red de Alcantarillado
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
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340
Pretenciones oposic iones
Figura No. 149 Red de Alcantarillado
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
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341
Para los casos críticos de construcción donde sea imposible colocar la clave de la
tubería a más de 1.20 m de profundidad.
En ningún caso, aún cuando se emplee empotramiento, la profundidad a la clave será
inferior a 0.60 m.
Cuando la profundidad de un colector supere las profundidades permisibles a la clave
deberá presentarse un análisis de carga para determinar la clase de tubería a utilizar
conforme con las Normas ICONTEC si las hubiese o ASTM, DIN u otra. Además,
deberán indicarse en los planos las obras de defensa necesarias para las propiedades
adyacentes a los trabajos y deberán quedar bien referenciadas en el plano récord de
entrega de trabajos por parte del Contratista.
Siempre que se presente un cruce de un alcantarillado con una tubería de acueducto,
la primera de ellas deberá ir a mayor profundidad.
Su localización será de acuerdo con lo siguiente: Aguas lluvias por el costado norte de
las calles y por el costado oriental en las carreras. Aguas negras por el costado sur en
las calles y por el costado occidental en las carreras.
1.2.7.5 Entibados y Derrumbes en Excavaciones de Zanjas
1.2.7.5.1 Entibado.
El entibado para las excavaciones será de materiales aceptados por la Interventoría.
Las excavaciones serán entibadas cuando sea necesario: para prevenir el
deslizamiento de material, impedir daño a la obra o a propiedades adyacentes,
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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342
proporcionar condiciones seguras de trabajo y facilitar el avance del mismo. Los
arriostramientos serán hechos en forma que no se ejerza ningún esfuerzo en las
partes de la obra terminada y hasta que la construcción general haya adelantado lo
suficiente como para proporcionar amplia resistencia. Si el Interventor considera que
en cualquier zona, el entibado es insuficiente para el fin a que se le destina, podrá
ordenar que se aumente. Durante todo el tiempo, el Contratista deberá disponer de
materiales suficientes y adecuados para esta labor.
El Contratista cumplirá en su totalidad las normas de seguridad sobre rotura de zanjas
que tienen establecidas La Entidad y las demás autoridades competentes y será
responsable por: daños y perjuicios, la seguridad de las estructuras adyacentes, las
personas y las vecindades.
Especial precaución se tendrá con las redes subterráneas de energía y teléfonos,
para evitar daños y accidentes. Las dudas serán consultadas con la Interventoría.
En general, el entibado y arriostramiento serán extraídos a medida que se rellene y
consolide la excavación, para evitar así, el derrumbe de los taludes o se afecte a
estructuras o áreas adyacentes. Los vacíos dejados por la extracción del entibado,
serán rellenados cuidadosamente por inyecciones, apisonado o en la forma que
indique el Interventor. Para la extracción de cualquier entibado o arriostramiento, se
requerirá la autorización del Interventor. Tal autorización no relevará al Contratista de
su responsabilidad por daños que puedan ocurrir a las obras o al personal por no
haber dejado el entibado y arriostramiento en su lugar.
Cuando lo estime necesario, el Interventor podrá ordenar por escrito que todo o parte
del entibado colocado sea dejado en el sitio y en este caso, será cortado a la altura
que se ordene, pero por lo general tales cortes serán realizados 0.40 m por debajo de
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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343
la superficie original del terreno. El arriostramiento que quede en el lugar se dejará
bien ajustado.
El Contratista entibará las zanjas en todos los tramos y en la longitud que sea
necesaria por la naturaleza del terreno, de acuerdo con las órdenes que reciba de la
Interventoría; si el Contratista no ha recibido la orden de entibar cuando ello sea
necesario, procederá a realizar esta operación justificándola posteriormente ante la
misma Interventoría. El entibado se colocará en forma continua (toda la pared
cubierta) o discontinua (las paredes cubiertas parcialmente) según lo requieran las
condiciones del terreno o de las vecindades. En este último caso se computarán, para
efectos de pago, las áreas netas cubiertas por el entibado. Los materiales empleados
para el entibado serán de buena calidad; y si son en madera deben tener las
dimensiones mínimas siguientes: 25 mm. (1") de espesor para los tablones, sección
de 100 x 100 mm. (4" x 4") para los cuadros, y distanciados máximo un (1) metro,
sección de 100 mm. (4") de diámetro para los tacos. De todas maneras el Contratista
velará y será el responsable en cuanto a que las dimensiones y calidad de la madera
sean las adecuadas para garantizar la resistencia requerida. El espaciamiento entre
soportes será tal que no estorbe la colocación de la tubería.
1.2.7.5.2 Derrumbes.
Teniendo en cuenta que el Contratista tiene la responsabilidad de colocar entibado en
la cantidad que se requiere con el fin de evitar derrumbes, los costos que se deriven
de ellos serán parte del valor unitario de la propuesta.
1.2.7.5.3 Medida y Pago.
El entibado se pagará por metro cuadrado (m2) de pared cubierta aceptada por el
Interventor, a los precios estipulados en el contrato para los siguientes ítems:
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344
"Entibado permanente" aquel que se deja en el sitio para prevenir daños.
"Entibado temporal" aquel que se retira al ejecutar el lleno.
Dichos precios incluyen los costos directos e indirectos que sean necesarios para la
ejecución del entibado
No se pagará como entibado aquella parte del mismo que sobresalga de la superficie
del terreno ni las superficies de pared descubiertas.
1.2.8. Entibado y Apuntalamiento de las zanjas
Cuando las excavaciones presenten, peligro de derrumbarse, se procederá a colocar
a medida que avance la excavación, un entibado que garantice la seguridad del
personal que trabaja dentro de las zanjas, lo mismo que la estabilidad de las
estructuras adyacentes.
Antes de comenzar con el trabajo, es necesario tener en cuenta una serie de
medidas:
1.2.8.1 Medidas Preliminares
1. Examinar las características del terreno.
2. Asegurarse de la ubicación de todas las instalaciones del subsuelo que entrañen
peligro.
3. Cortar o desplazar en lo posible estos suministros.
4. Si no fuera posible esto, vallarlos o colgarlos.
5. Limpiar el terreno de árboles, piedras y demás obstáculos.
6. Vallar y señalizar la excavación.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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345
1.2.8.2 Procedimientos Generales
1. No trabajar en un plano muy inclinado si el terreno no ofrece apoyo seguro para los
pies, en cuyo caso se deberán usar andamios o cinturones de seguridad.
2. No trabajar debajo de masas que sobresalgan horizontalmente.
3. Examinar las paredes de excavaciones después de:
� una interrupción del trabajo prolongada
� una operación de voladura
� un desprendimiento de tierra
� fuertes lluvias
4. Si se encuentran capas de tierra poco consistentes o grandes bloques de roca,
estos deben removerse comenzando desde la parte superior de la excavación.
5. Evitar la presencia de agua.
6. De existir riesgo de inundación o desmoronamiento, prever más de una vía de
escape segura para los trabajadores.
7. No penetrar en alcantarillas, pozos, aljibes, etc. sin comprobar las condiciones de
la atmósfera interior.
8. El personal que descienda a comprobar la atmósfera debe ir equipado con
cinturón de seguridad, cable salvavidas y aparato respiratorio.
9. No utilizar motores a explosión dentro de excavaciones estrechas.
Figura No. 149a Motores a explosión dentro de excavaciones estrechas
Tomada www. Itcito.it/actrav/osh-es
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346
10. No amontonar materiales en los bordes de una excavación.
11. No desplazar cargas, instalaciones ni equipo cerca del borde de una excavación
si existe riesgo de desmoronamiento.
1.2.8.3 Muros de contención y trabajos entre medianeras
1. Los desniveles de terreno deben protegerse mediante taludes apropiados o
apuntalamientos.
2. Examinar las propiedades colindantes para detectar:
� defectos estructurales
� asentamientos irregulares
� grietas preexistentes
3. Tomar fotografías y levantar acta notarial sobre el estado preexistente de las
construcciones adyacentes.
4. Las construcciones adyacentes deben ser apuntaladas para que no asienten ni
tengan movimientos laterales.
Figura No. 149b Apuntalado de Muro de Contención y Zanja
Tomada www. Itcito.it/actrav/osh-es
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347
5. Se debe proteger contra la lluvia:
� los cimientos por socavación
� las medianeras por filtraciones
6. Los taludes sobre aceras y calles se deben apuntalar considerando los vehículos
que sobre ella circulan.
7. Los apuntalamientos muy peligrosos deben estar calculados por un profesional.
8. Se debe constatar que:
� los puntales estén asentados en terreno firme
� las descargas sean normales al terreno
� los puntales estén arriostrados entre sí
9. Disponer un espacio para desechar el material de las excavaciones y una ruta para
su acarreo.
10. Donde haya presencia de humedad los trabajadores deben disponer de botas y
ropa impermeable.
11. No trabajar de noche.
12. Los obreros deberán dar aviso ante cualquier indicio de debilidad de los
apuntalamientos o taludes.
13. Ante una irregularidad:
� señalizar el riesgo
� evacuar la excavación
� averiguar las causas
� recalcular las entibaciones
1.2.8.4 Zanjas
A partir de 1,5m. de profundidad deben apuntalarse las paredes de toda zanja si no se
adopta ángulo de talud natural.
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348
Figura No. 149c Construcción de zanja
Tomada www. Itcito.it/actrav/osh-es
Como mínimo dicha anchura debe ser:
� hasta 1,00m de profundidad
� 0,65m hasta 1,50m de profundidad
� 0,75m hasta 2,00m de profundidad
� 0,80m hasta 3,00m de profundidad
� 0,90m hasta 4,00m de profundidad
� 1,00m para más de 4,00m de profundidad
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349
1. A partir de 1,2m. de profundidad deben colocarse escaleras a no más de 15m. de
distancias entre ellas, que descansen en el fondo y sobresalgan 1m. de la excavación.
2. Los trabajadores deben distanciarse más de 3m. en el sentido longitudinal de la
zanja para trabajar en ella.
3. Si se usa un equipo mecánico para realizar la excavación, la entibación debe
efectuarse lo más cerca posible al avance del trabajo.
4. La entibación debe mantenerse todo el tiempo posible, y no desmontarse hasta
que la zanja esté lista para ser tapada.
5. Cuando las capas halladas son de diferente consistencia se efectúan los entibados
con tablas verticales u horizontales
6. La entibación debe hacerse de acuerdo con las características del terreno.
7. No apoyar nada sobre los codales ni usarlos como escalones a menos que sean
concebidos para ello.
1.2.8.5 Movimiento de tierras en galería
La realización de los movimientos de tierra en galería implica la ejecución de una
entibación o de un enmaderado.
1.2.8.6 Pozos
1. Encofrar las paredes de los pozos a medida que se profundiza, sin que la distancia
descubierta sea superior a 1,5m.
2. El tablestacado se hará según las características del terreno.
3. Proveer una escalera para todo pozo de más de 1,2m.
4. Si fuera necesario, bombear constantemente un pozo; se debe disponer de equipo
auxiliar de bombeo
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350
Figura No. 149d Construcción de Pozos
Tomada www. Itcito.it/actrav/osh-es
5. Guiar los baldes con materiales durante su izado para que no golpee las paredes
de la entibación.
6. Ningún trabajador debe permanecer en un pozo mientras se utilice equipo de
profundización mecánico.
7. Los trabajadores empleados deben protegerse contra la caída de objetos.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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351
8. Mantener separados con un tabique el equipo de izado y las escaleras de acceso
si se usan al mismo tiempo.
9. No se debe:
� llenar los cubos hasta el borde
� transportar personal en los cubos
10. Es conveniente:
� amarrar los objetos que sobresalgan del cubo al cable.
� prever suficiente espacio libre entre la polea y el cubo cuando éste se
encuentra en lo alto del pozo.
� utilizar equipo protector compuesto por casco, guantes y gafas por parte de los
perforadores.
11. Las bocas de los pozos deben:
� ser señalizadas
� protegerse con baranda y rodapié
� poseer terraplén contra la entrada de agua.
1.2.9. Drenaje de las Zanjas
Durante la instalación de la tubería, la zanja deberá estar completamente seca; en
caso que algunas aguas corran por la misma zanja, ésta se podrá ampliar, con
autorización del Interventor, para conducir el agua por un costado de la zanja
empleando tuberías, canoas o filtros.
Cuando aparezcan aguas de infiltración en la zanja, se empleará un sistema
adecuado para bajar el nivel freático mientras se efectúan los trabajos. Este
procedimiento se podrá omitir cuando las juntas de las tuberías sean flexibles y
estancas. Por ningún motivo las aguas de infiltración se dejarán conectadas a los
alcantarillados.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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352
1.2.10. Cimentación de las Tuberías.
Si la fundación es en tierra buena y firme, la tierra será cortada en forma tal, que
proporcione un apoyo completo al tercio inferior de cada tubo y debajo de cada
campana se abrirá un nicho que permita el apoyo de la campana y la revisión de la
unión.
Si la fundación es en roca, se colocará sobre ésta un lecho de concreto o arenilla. El
espesor de este lecho no será menor de 0.10 m y las tuberías se colocarán sobre el
lecho de manera que, por lo menos el tercio inferior de cada tubería quede apoyado
en toda su longitud.
Para asegurar una fundación firme, en caso de que la excavación se haya hecho más
profunda de lo necesario, se deberá rellenar la sobre-excavación con concreto
ciclópeo.
Si no hay buena fundación natural, las tuberías se colocarán en un lecho de concreto,
sostenido en una fundación llevada hasta un suelo de resistencia satisfactoria, o
apoyadas en una estructura diseñada para transmitir el peso de la tubería y de su
carga a un apoyo firme.
1.2.11. Colocación de las Tuberías
Antes de iniciar la colocación, las tuberías serán limpiadas cuidadosamente de lodos y
otras materias extrañas, tanto en la campana como en el espigo.
Se iniciará la colocación de las tuberías partiendo de las cotas más bajas de la red
hasta las más altas y teniendo en cuenta que la campana ocupe el extremo superior
de cada tubo.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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353
Cuando la zanja quede abierta durante la noche, o la colocación de tuberías se
suspenda, los extremos de los tubos se mantendrán parcialmente cerrados para evitar
que penetren basuras, barro y sustancias extrañas y para que permitan el drenaje de
las mismas.
1.2.12. Juntas de las Tuberías
Las juntas de las tuberías serán únicamente con empaque de caucho colocado en
forma de anillo continuo, que encaje ajustado dentro del espacio anular existente
entre las superficies traslapadas de la junta ensamblada, en la tubería y sometido a
presión al entrar el espigo en la campana. Cumplirá la norma ICONTEC 1328.
El empaque será un anillo vulcanizado y será el único elemento del cual dependa que
las juntas sean flexibles y estancas, cumplirá la norma ICONTEC 1328.
Las juntas flexibles para la tubería de gres cumplirán con la última revisión de la
norma ASTM C425-74
Debajo de la campana de cada tubería se abrirá un nicho en el terreno, para que el
operario pueda introducir la mano por debajo con el fin de revisar satisfactoriamente la
junta.
Se usará empaque de caucho para todos los tipos de alcantarillado.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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354
1.2.13. Nivelación
Antes de proceder con el relleno de las zanjas, la nivelación de todas las tuberías
instaladas será revisada.
El error máximo tolerable en las cotas de bateas, por cada tramo de 10 m de tubería
colocada será:
Para pendientes comprendidas entre el 0.1% y el 1.0% se admitirá un error que va de
1.0 mm. a 10.0 mm., entre el 1.0% y el 5.0% el error será hasta 15.0 mm. y para las
mayores del 5.0%, hasta 20.0 mm.
Para el chequeo de tramos con longitud diferente a 10.0 m, el máximo tolerable será
proporcional a los valores anteriores.
Para el chequeo de dos tramos consecutivos el error acumulado será menor al
máximo permitido para el tramo de mayor longitud.
El error máximo acumulado entre dos cámaras será 20.0 mm. de tal manera que no
elimine la menor escala en la cámara de inspección superior.
1.2.14. Relleno de las Zanjas.
El relleno de la zanja se podrá iniciar sólo cuando el Ingeniero Interventor lo autorice.
El material de relleno se seleccionará y depositará previendo la seguridad futura de
las tuberías. Para el relleno se usará tierra libre de desperdicios, materia orgánica,
piedras, basura y otros materiales fangosos o inapropiados. La densidad seca mínima
del material a colocar será la que corresponda al 85% del ensayo Proctor Estándar.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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355
Esta densidad nunca será menor de 1.5. El relleno se hará en capas de 0.10 m
sólidamente apisonadas. Cuando las zanjas se abran en calles pavimentadas, la capa
de afirmado será de material de base y de 0.30 m de espesor o el aprobado por la
Secretaría de Obras Públicas y las Normas Generales para la construcción de
pavimentos de La Entidad. Al rellenar no deberán quedar en contacto con las tuberías.
No se permitirá caminar o trabajar sobre las tuberías instaladas, excepto lo necesario
para el relleno y apisonado, y solamente cuando aquél alcance una altura de 0.30 m
sobre la clave de las tuberías.
El relleno de las zanjas se hará simultáneamente a ambos lados de las tuberías, de tal
manera que no se produzcan presiones laterales.
Los primeros 0.30 m sobre la clave se apisonarán manualmente y a partir de allí con
equipos mecánicos de compactación.
No se permitirá acumular materiales a menos de 0.60 m del borde de la zanja.
1.2.15. Formaletas
Las formaletas para cámaras de inspección y cajas pluviales serán metálicas, sólidas,
adecuadamente arriostradas y amarradas, de manera que mantengan su posición,
forma y resistan todas las presiones a las cuales puedan ser sometidas.
La superficie interior de las formaletas debe limpiarse completamente, humedecerse y
aceitarse antes de colocar el concreto
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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356
Responsabilidad Civil
El urbanizador o la persona interesada en la ejecución de las obras, será responsable
por los daños a terceros que se ocasionen durante la ejecución de las obras.
1.2.16. Prueba de la Tubería
La Interventoría, con la asistencia del Contratista, probará las tuberías con el fin de
corregir las infiltraciones o fugas. La realización de las pruebas se hará de forma que
se reduzcan al mínimo, las interferencias con los trabajos en ejecución.
El Contratista avisará oportunamente cuando puede procederse a probar las tuberías,
para lo cual suministrará los equipos, accesorios y el personal que se. requiera. Será
requisito necesario para el pago final de uno o más tramos de tubería instalada, el que
las pruebas hayan sido efectuadas en conjunto con la Interventoría con resultados
satisfactorios.
La prueba de infiltración se hará cuando el nivel freático está por encima de las
tuberías y consistirá en medir la cantidad de agua infiltrada en una determinada
longitud de tubería taponada en ambos extremos, superior e inferior. La medición del
agua se hará por cualquier método que garantice una precisión aceptable. Antes de
iniciar la prueba, el tramo de tubería que va a ensayarse se dejará saturar de agua
para evitar que la absorción de ésta, por la tubería de concreto afecte los resultados.
Una vez producida la saturación se procederá a extraer el agua de la tubería con el fin
de iniciar la prueba.
Si el nivel freático en el momento de la prueba está por debajo del alcantarillado, se
efectuará la prueba de fugas mediante sello provisional del alcantarillado en la cámara
situada en el extremo inferior del tramo a probarse, y luego llenando la alcantarilla con
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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357
agua hasta una altura de 0.30 metros por encima de la clave, en la cámara de la parte
superior del tramo que se prueba. La fuga será la cantidad medida de agua que sea
necesario agregar para mantener el nivel a esa altura. El tiempo mínimo para las
pruebas será de 4 horas, con lecturas a intervalos de 30 minutos. Al calcular la
longitud de alcantarillas que contribuyen con infiltración, se incluirán las longitudes de
las conexiones domiciliarias si las hubieren, en la longitud total.
Una vez realizada la prueba, el criterio de aceptación de la tubería será el que se
indica más adelante. La infiltración máxima permisible, en litros por hora por metro de
tubería será:
Tabla No. 9 Diametro Vs Lts/h/m
Diámetro de la Tubería Lts/h/m
150mm (6") 0.14
200mm (8") 0.19
250mm (10") 0.23
300mm (12") 0.28
375mm (15") 0.36
450mm (18") 0.42
500mm (20") 0.47
600mm (24") 0.56
Tomada de las Normas ICONTEC
Los valores anteriores han de considerarse como normas generales quedando a juicio
del Interventor cualquier situación especial. Sin embargo, se advierte al Contratista
que el exceder los valores anotados será motivo para rechazar la tubería y por lo tanto
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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358
procederá a hacer las reparaciones en las juntas o inclusive a variar el sistema y
material de la junta
El Interventor podrá exonerar de pruebas determinados tramos de tubería, cuando la
obra haya sido construida cumpliendo la totalidad de las especificaciones.
1.2.17. Reparación de Uniones de Tubería
Si las infiltraciones o fugas exceden los valores máximos permisibles, el contratista
procederá a localizar las tuberías y uniones defectuosas y las reparará. Si no se
pueden localizar las uniones defectuosas, y aún después de repetir la prueba se
exceden dichos valores, el Contratista, con autorización del Interventor, procederá a
remover y reconstruir toda la tubería original hasta obtener una infiltración menor del
máximo permisible. Antes de llegar a esta decisión se asegurará que la tubería
cumple los requisitos de absorción y permeabilidad. Los costos de la reparación serán
por cuenta del Contratista.
1.2.18. Medida y Pago
La medida será por metro (m), la cual se hará por proyección horizontal de la tubería y
entre centros de cámaras. El pago se hará a los precios unitarios, cotizados para cada
tipo de tubería; dichos precios incluyen todos los costos directos e indirectos, además
de los ensayos y todos los otros gastos, que tenga que hacer el Contratista para su
entrega.
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359
1.3. CONSTRUCCIÓN DE OBRAS ACCESORIAS
Se considerarán los requisitos de construcción relacionados con las siguientes obras
accesorias:
1.3.1. Cámaras de inspección
1.3.1.1. Normas Generales de Construcción
Las cámaras de inspección serán de hormigón simple y se construirán de acuerdo con
el diseño correspondiente a la figura No. 150 para tuberías de 200 mm (8") a 750 mm
(30"). Serán de concreto 210 kgf/cm2 a la compresión. La cimentación consistirá en
una mesa de 0.20 m de espesor (y de diámetro 1.76 m). Sobre esta mesa se
construirán las cañuelas de transición, cuya forma será semicircular con pendiente
uniforme, igual o mayor que la tubería aguas arriba y con altura hasta medio tubo. Las
cámaras de inspección estarán provistas de ganchos para facilitar su inspección,
espaciados como se indica en la figura No. 150.
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360
0.0810 3/8” repartidasuniformemente.f y = 2800 kgf/ cm
0.600.20
0.74
0.08 0.08
0.080.10
0.60
1.20
15%
0.20
0.20
0.08
2
2
0.05
0.05
Figura No. 150 Cámara de Inspección
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
Los ganchos serán de acero al carbono PDR-40 y cumplirán la norma ICONTEC 161.
Además se les aplicará una capa de removedor de óxido, luego dos capas de base
anticorrosiva y finalmente dos capas de acabado de pintura epóxica sin disolver.
Para tuberías de 800 mm (32") y mayores las cámaras de inspección se construirán
de 1.50 m de diámetro según figura No. 151 o esquemas especiales que se elaboren.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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361
Figura No. 151 Cámara de Inspección
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
Las cámaras de inspección podrán ser prefabricadas o fabricadas en el sitio.
1.3.1.2. Medida y Pago
La unidad de medida será el metro (m) tomado por el eje de la cámara. El pago se
hará por el precio unitario establecido en el formulario de la propuesta e incluye: los
costos directos e indirectos para la construcción de la cámara acorde con las
especificaciones. El conjunto tapa-anillo se paga en el ítem respectivo.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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362
1.3.2. Cámaras de Caída
Se construirán cámaras de caída cuando haya un desnivel de 0.60 m entre las
proyecciones al centro de la cámara, de la batea del tubo de salida y la batea del tubo
de entrada, según figura No. 152.
La tubería principal se unirá al fondo de la cámara con un tubo bajante, cuyo diámetro
será igual al de aquella. Tendrá como mínimo 200 mm (8") y se conectará a la tubería
principal por medio de una sección cuya forma y dimensiones se indican en la figura
No. 153. Dicho tubo será colocado por fuera de la cámara y en el mismo plano vertical
de la tubería principal, la cual se prolongará con su pendiente original hasta la pared
interior de la cámara, con el objeto de facilitar la inspección del conducto.
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363
0.855
0.20
0.08
Figura No. 152 Cámara de Caída
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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364
0.05
0.12 0.03
0.40 0.12
0.90A A
0.60
Figura No. 153 Sumidero
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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365
1.3.2.1. Medida y Pago
La unidad de medida será el metro (m), tomado por el eje de la cámara de caída
(bajante); el pago se hará de acuerdo con el precio unitario establecido por el
Contratista en el formulario de la propuesta; el precio incluye: Tubería, caja de
empalme correspondiente, concreto de atraque del bajante, excavación, relleno,
rotura de paredes de la cámara adyacente y todos los demás costos directos e
indirectos; la cámara de inspección adyacente se paga por separado y de acuerdo
con el ítem respectivo.
1.3.3. Normas para las Tapas de Hormigón
El conjunto tapa-anillo para las cámaras de inspección será únicamente del tipo de
hormigón reforzado como se indica en la figura No. 154.
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366
Figura No. 154 Tapa de Hormigón
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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367
El conjunto comprende dos (2) elementos básicos: la tapa propiamente dicha y el
anillo.
El anillo irá unido con mortero al cono de la cámara con el objeto de permitir la
entrada de aire y la salida de gases; la tapa contará con cuatro orificios cónicos de
diámetro 25 mm (1"), tal como se muestra en las figuras Nos. 155 y 156.
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368
Figura No. 155 Tapa de Hormigón
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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369
Figura No. 156 Tapa de Hormigón
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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370
El hormigón para el vaciado de cada uno de los elementos tendrá como mínimo una
resistencia de 210 kg/cm2 a la compresión.
Los aros de la tapa y del anillo de la tapa se fabricarán con láminas de acero (fy =
2.800 kg/cm2) de 1/8" y cumplirán la norma ICONTEC 6.
Las varillas y ganchos serán de acero al carbono PDR-40 y cumplirán la norma
ICONTEC 161.
Los niples que servirán de guía al gancho de la tapa serán de hierro galvanizado de
25 mm (1") de diámetro.
El recubrimiento mínimo de la armadura será de 20 mm.
El cruce de las varillas de la tapa estará libre de amarras o soldaduras.
Las soldaduras de unión de los aros y de las varillas a los aros serán sanas, libre de
defectos, se ejecutarán sobre material limpio y seguirán en un todo las
recomendaciones del fabricante de los electrodos.
Los materiales que se utilicen en la fabricación de la tapa y el anillo cumplirán los
siguientes requisitos:
El cemento Portland cumplirá las normas ICONTEC 30,121 Y 321.
Los agregados cumplirán la norma ICONTEC 174 con las siguientes desviaciones:
Los agregados gruesos tendrán una gradación comprendida entre los límites
especificados en el siguiente cuadro.
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371
Tabla No. 10 Tamiz Vs Porcentaje Acumulado
TAMIZ ICONTEC mm.
PORCENTAJE ACUMULADO QUE PASA
POR EL TAMIZ ICONTEC
38.1 100 %
25.4 95 a 100%
19.0 64 a 83%
12.7 25 a 60%
9.51 18 a 46%
4.76 0 a 10%
2.38 0 a 5%
Tomada de las Normas ICONTEC
El tamaño máximo del agregado grueso será de 19 mm.
El asentamiento máximo del concreto será de 50 mm. El límite máximo de grumos de
arcilla será 3% para agregado fino y 0.25% para grueso.
El límite máximo de partículas blandas del agregado grueso será 5% y determinado
de acuerdo con la norma ICONTEC 183.
El límite máximo de contenido de materia orgánica del agregado fino estará definido
por máximo color igual a tres (3), según norma ICONTEC 127.
El agua deberá ser limpia, exenta de sustancias que puedan afectar la calidad del
hormigón.
En el siguiente cuadro se indican los valores máximos admitidos de sustancias o
propiedades disueltas en el agua.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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372
Si se utilizan aditivos, estos cumplirán la norma ICONTEC 1299.
La tolerancia de las dimensiones será:
� Para el diámetro de la tapa - 2 mm.
� Para el espesor de la tapa +/- 2 mm.
� Para el diámetro interior del anillo superior 2 mm.
� Para el diámetro interior del anillo inferior +/- 3 mm.
Para controlar la resistencia a la compresión de los concretos, utilizados para la
fabricación del conjunto tapa-anillo, se tomarán cuatro (4) cilindros por cada cincuenta
(50) tapas.
Los cilindros de prueba y el ensayo de resistencia a la compresión cumplirán las
normas ICONTEC 550 y 673.
PROPIEDADES Y SUSTANCIAS DISUELTAS EN AGUA
PROPIEDADES COLORANTES AUSENTES O DEBILES APRECIEABLES
MATERIA ORGANICA (EXPRESADA COMO DEMENDA
BIOLÓGICA DE OXIGENO)
3.0 mg / l
RESIDUO SOLIDO, MAXIMO 5.000 mg / l
SULFATO, EXPRESADO EN ION SO4 MAXIMO 6.0 mg / l
CLORUROS EXPRESADOS EN ION CL- - -, MAXIMO 1.000 mg / l
HIERRO EXPRESADO EN ION FE+++ 1.0 mg / l
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373
1.3.4. Sumideros de Aguas Lluvias
En los diseños se establecerá la colocación y número aproximado de los sumideros
de aguas lluvias y la Interventoría los definirá exactamente en el sitio de la obra.
Se construirán los sumideros de aguas lluvias de acuerdo con el modelo que se
muestra en la figura No. 153. En casos especiales se podrán construir sumideros tipo
B. Ver figura No. 157.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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374
Figura No. 157 Sumidero
Tomada del Manual de Normas para Diseño de Alcantarillado ICONTEC
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375
Las paredes y la base de las cajas serán de hormigón 175 kg/cm2.
1.3.4.1. Medida y Pago.
La medida se hará por unidades debidamente terminadas y recibidas por la
Interventoría. El pago será a los precios establecidos en el formulario de la propuesta
para cada tipo de sumidero e incluye: excavación, relleno, concretos, reja metálica
con su pintura anticorrosiva y acabado, retiro de escombros y todos los demás costos
directos e indirectos.
1.3.5. Sifones Invertidos
Los sifones invertidos se construirán en acero o en hierro fundido; para estos casos
los diseños y la medida y pago se estipularán en los respectivos pliegos de
condiciones o a lo acordado con la Interventoría.
1.3.6. Cajas de Empalme
Se construirán en concreto simple de 175 Kg/cm2 y serán simples o con caja de
aliviadero, de acuerdo con lo dispuesto por el Interventor para cada caso. Las cajas
simples serán de sección interior 30 x 30 cm. con altura total de 40 cm.; las paredes y
el fondo serán de 10 y 20 cm. de espesor respectivamente. La tapa será de concreto
de 175 Kg/cm2, reforzado con dos varillas No. 3 (3/8") en cada sentido y de 50 x 50 x
10 cm.
En el fondo de la caja se conformarán las cañuelas necesarias, y todas las superficies
interiores se esmaltarán con cemento puro.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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376
Las cajas con aliviadero se construirán de manera que las dimensiones anteriores se
varíen lo necesario para que el elemento funcione adecuadamente. La tapa tendrá las
mismas características y especificaciones necesarias para el caso de la caja sencilla.
En el caso de acometidas se señirán a las normas del fabricante.
Medida y pago. La medida se hará por unidad y en el precio el valor de todos los
costos (directos e indirectos) que debe asumir el Contratista para entregar la caja
completamente terminada con su tapa.
1.4. INSTALACIONES DE ACOMETIDAS
1.4.1. Acometidas Individuales
La Entidad local, se encargará de la construcción y conexión de la acometida al
alcantarillado principal existente; ninguna otra persona o entidad está autorizada para
hacerlo.
En las nuevas urbanizaciones, la acometida se construirá conjuntamente con el
alcantarillado principal y se llevará hasta el hilo interior del andén, donde se construirá
una caja de empalme o caja de acometida. Esta caja tendrá una tapa removible a
nivel de la superficie con el objeto de facilitar las labores de mantenimiento en la
conexión domiciliar. El último tubo de la acometida de aguas residuales se pintará de
color negro. El urbanizador informará lo anterior a los compradores de lotes.
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377
Las instalaciones de la acometida se construirán siguiendo las mismas normas
usadas para el alcantarillado principal, las cuales serán complementadas con las
siguientes:
Para edificios multifamiliares se colocará una acometida por cada edificio.
El diámetro de la acometida será como mínimo de 150 mm (6"), la pendiente mínima
será del 2% y la longitud máxima será de diez (10) metros.
Cuando la tubería principal sea de concreto, se construirá en el empalme con la
acometida una caja con una cañuela que derramará a 45°, en el sentido del flujo. En
el caso de otros tipos de tuberías aceptados por La Entidad, se utilizarán los
accesorios correspondientes.
Las acometidas se conectarán al alcantarillado principal en la parte media superior de
éste. Cuando el alcantarillado principal sea del tipo separado y la red del inmueble sea
del tipo combinado, se deberá construir un aliviadero con el fin de separar las aguas.
Dicho aliviadero será aprobado por La Entidad.
La tubería para la acometida podrá ser de los siguientes tipos de material: concreto,
PVC, gres vitrificado, fibra-cemento o hierro fundido.
En ningún caso se permitirá usar tuberías de barro, tuberías hechas a mano, tuberías
porosas o tuberías que no cumplan con las normas de fabricación.
Todas las acometidas de alcantarillado a las redes principales que sean de material
diferente a tubería de concreto se harán por medio de yees prefabricadas para evitar
la rotura posterior de la tubería.
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378
1.5. NORMATIVIDAD AMBIENTAL
El conjunto de normas aplicable a la ejecución de obras lineales en el Distrito Capital,
comprende aquellas emitidas por diversas entidades de orden nacional, regional y
local que tienen como objetivo global garantizar un ambiente sano.
1.5.1 LICENCIAS, PERMISOS Y OTROS TRÁMITES.
De acuerdo con la Ley 99/93, el decreto 1753/94 del Ministerio del Medio Ambiente
(MMA) y la resolución 655/96, del MMA los proyectos que dada la magnitud y
características de las obras lineales requieran Licencia Ambiental o un permiso, deben
contar con este requisito, con anterioridad a la iniciación de la obra y el contratista
debe conocer sus especificaciones. Esta licencia o permiso es otorgado por la
autoridad ambiental correspondiente, que en el Distrito Capital es el Departamento
Técnico Administrativo del Medio Ambiente (DAMA).
Para obtener concepto del DAMA, el contratista debe presentar toda la información
concerniente a la localización de la obra, descripción de las actividades a ejecutar,
cronograma de actividades, costos y otros aspectos que la autoridad ambiental
solicite.
Además debe obtener los permisos que se relacionan en el siguiente cuadro:
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379
PERMISO DOCUMENTO DE REFERENCIA LUGAR
Licencia de excavacion Acuerdo 6/90.DC
Resolucion 541/94MMA
Decreto 039/97.AM
Decreto 220/97.AM
Decreto 357/97.AM
IDU
Permiso para el cierre de
vías y rutas de desvios
Acuerdo 21/96.DC STT
Para cada permiso o licencia, los trámites a seguir son los siguientes:
1.5.1.1 Licencia de excavación.
Para poder efectuar obras de infraestructura de servicios públicos en espacio público
se requiere licencia del Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) y para ello se deben
presentar los siguientes documentos:
� Planos a escala 1:2.000 ó 1:10.000 con la ubicación general del proyecto.
� Planos detallados a escala 1:1.000, donde se señale la ruta, el costado y la
localización por donde se llevará a cabo el respectivo proyecto.
� Presentación de la ejecución de las obras a través de un diagrama de barras de
acuerdo con su magnitud.
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380
� Cuando existan tramos dentro del proyecto que por razones de ocupación de los
andenes, el solicitante requiera desviarse de los parámetros establecidos por el
IDU, este justificará el uso de la calzada o del otro costado mediante registro
fotográfico y una explicación técnica la cual deberá incluir esquemas de detalle a
escala 1:500 en los cuales se demuestre la congestión del andén o la
imposibilidad de su uso.
� Registro de la Cámara de Comercio.
Las entidades partícipes del trámite de licencias de excavación deben expedir sus
respectivos conceptos; para tal fin se deberá anexar en paquetes independientes a la
solicitud radicada en el IDU, los siguientes documentos:
� Formato elaborado por el IDU por cada una de las entidades partícipes: Secretaría
de Tránsito y Transporte (STT), DAMA y las Empresas de Servicios Públicos
(ESP): Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB), CODENSA,
EMTELCO, SEMAFORIZACIÓN, Empresa de Teléfonos de Bogotá (ETB),
TELECOM, CAPITEL, EPM-BOGOTÁ, GAS NATURAL).
� Juego de planos a escala 1:500 y 1:10.000 por cada una de las entidades
partícipes. La elección de la escala con la cual se presenten los planos quedará a
criterio del solicitante, con la condición de abarcar la totalidad del proyecto.
Se excluyen de la obligación de solicitar licencia de excavación aquellas obras que
deban adelantarse para reparar daños no previstos, de emergencia o que estén
contempladas dentro de las acciones de tutela o similares.
Cuando se requiere la instalación de acometidas de servicios públicos en
edificaciones en las que haya rompimiento de la calzada, dicha obra debe ser
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381
autorizada por la respectiva empresa de Servicios Públicos y necesita licencia de
excavación, pero en este caso, la solicitud será presentada directamente por el
constructor ante la Secretaría de Obras Públicas o quien haga sus veces (IDU),
acompañada de los documentos mencionados anteriormente.
Excavación en una obra lineal en el espacio público
1.5.1.2. Permiso para el cierre de vías y rutas de desvíos
Antes de iniciar las obras, en caso de ser necesario, se debe elaborar el Plan de
Manejo de Tránsito que incluye: programa de señalización, definición de cierre de
vías, programa de desvíos, pasos peatonales y vehiculares y programa de divulgación
a la comunidad que se verá afectada.
Este plan debe presentarse a la STT, para la autorización respectiva, anexando un
plano a escala 1:2.000, georeferenciado, con nomencladores específicos y la
información que solicite la STT.
Una vez aprobado el Plan de Manejo de Tránsito, se debe colocar un aviso de prensa
en un periódico de amplia circulación para cumplir con la información a la comunidad.
Se recomienda realizar esta labor por lo menos una vez, con tres días de antelación al
inicio de la obra.
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382
CONDUCTA DE SALIDA
El objetivo de la siguiente evaluación es identificar las deficiencias o posibles vacíos
conceptuales que el estudiante tenga una vez finalice el estudio de la sesión. Se sugiere
reforzar dichos conceptos mediante la bibliografía sugerida y sesiones de refuerzo
programadas con el tutor de la asignatura.
Lea y responda las siguientes preguntas
Recuerde que este es un proceso personal, por favor hágalo solo y después, si así lo
desea, confronte sus respuestas con el módulo, su tutor o sus compañeros. Ánimo y
buena suerte en esta misión.
1. ¿Qué procedimiento se debe realizar en caso de encontrar aguas negras en las
zanjas donde vaya a extenderse la red de acueducto?
2. ¿Cómo se utilizan las juntas de las tuberías?
3. ¿Que tipo de material se utiliza para el relleno de las zanjas de las tuberías
instaladas?
4. ¿Cuál deberá ser el tipo de material para la tubería de acometida de
alcantarillado?
5. ¿Mediante que parámetros debe regirse una entidad que pretenda ejecutar un
proyecto de redes y acometidas de alcantarillado?
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383
SOLUCIÒN DE LA CONDUCTA DE SALIDA 1. ¿Qué procedimiento se debe realizar en caso de encontrar aguas negras en las
zanjas donde vaya a extenderse la red de acueducto?
De encontrarse aguas negras en las zanjas donde vaya a extenderse la red de
acueducto, será necesario eliminarlas y desinfectar la zona contaminada y antes
de extender las redes se requerirá aprobación del Interventor.
2. ¿Cómo se utilizan las juntas de las tuberías?
Las juntas de las tuberías serán únicamente con empaque de caucho colocado en
forma de anillo continuo, que encaje ajustado dentro del espacio anular existente
entre las superficies traslapadas de la junta ensamblada, en la tubería y sometido
a presión al entrar el espigo en la campana. Cumplirá la norma ICONTEC 1328.
El empaque será un anillo vulcanizado y será el único elemento del cual dependa
que las juntas sean flexibles y estancas, cumplirá la norma ICONTEC 1328.
3. ¿Que tipo de material se utiliza para el relleno de las zanjas de las tuberías
instaladas?
El material de relleno se seleccionará y depositará previendo la seguridad futura de
las tuberías. Para el relleno se usará tierra libre de desperdicios, materia orgánica,
piedras, basura y otros materiales fangosos o inapropiados. La densidad seca
mínima del material a colocar será la que corresponda al 85% del ensayo Proctor
Estándar. Esta densidad nunca será menor de 1.5. El relleno se hará en capas de
0.10 m sólidamente apisonadas. Cuando las zanjas se abran en calles
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384
pavimentadas, la capa de afirmado será de material de base y de 0.30 m de
espesor o el aprobado por la Secretaría de Obras Públicas y las Normas
Generales para la construcción de pavimentos de La Entidad. Al rellenar no
deberán quedar en contacto con las tuberías.
4. ¿Cuál deberá ser el tipo de material para la tubería de acometida de
alcantarillado?
La tubería para la acometida podrá ser de los siguientes tipos de material:
concreto, PVC, gres vitrificado, fibra-cemento o hierro fundido.
En ningún caso se permitirá usar tuberías de barro, tuberías hechas a mano,
tuberías porosas o tuberías que no cumplan con las normas de fabricación.
Todas las acometidas de alcantarillado a las redes principales que sean de
material diferente a tubería de concreto se harán por medio de yees prefabricadas
para evitar la rotura posterior de la tubería.
5. ¿Mediante que parámetros debe regirse una entidad que pretenda ejecutar un
proyecto de redes y acometidas de alcantarillado?
Debe regirse por los parámetros consagrados en las normas ICONTEC.
N FINAL
SESIÓN VIII
CIMENTACIONES
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386
INTRODUCCIÓN
La cimentación es la parte estructural de toda obra de construcción, tales como edificios,
puentes, muros de contención y cimentación para tuberías, entre otros. Encargada de
transmitir las cargas al terreno, el cual es el único elemento que no podemos elegir, por lo
que la cimentación la realizaremos en función del mismo. Al mismo tiempo este no se
encuentra todo a la misma profundidad por lo que será un motivo que influye en la
decisión de la elección de la cimentación adecuada.
OBJETIVOS
� Identificar las clases de cimentación y sus características.
� Determinar la clase de cimentación que se debe aplicar de acuerdo al tipo de
terreno.
� Conocer las cimentaciones realizadas por medio de zapatas, pilotajes y losas.
� Determinar el efecto que las arcillas expansivas producen en los terrenos de
cimentación.
� Identificar los parámetros utilizados para determinar el tipo de cimentación en la
construcción de una obra.
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387
CONDUCTA DE ENTRADA
Esta es una actividad que le permitirá saber con que bases cuenta del tema que vamos a
abordar, ¡no se preocupe! Si no sabe las respuestas a las preguntas que se le presentan,
lo importante es lograr ampliar la visión para asumir con éxito su formación en el
programa. Ahora lo invito a desarrollar esta auto evaluación, contéstela a conciencia, ya
que los resultados de ella le indicarán con exactitud que tanto sabe y que debe reforzar.
1. ¿Cómo se clasifican las Cimentaciones? 2. Dentro de una estructura, ¿cómo identificaría usted las zapatas? 3. Ubique una obra cuya cimentación se este ejecutando por medio de pilotaje y
determine en que casos se utilizan?
4. Dentro del Sistema Constructivo, ¿cómo se clasifican los pilotes?
5. ¿En que casos es empleada la cimentación por losas?
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388
SOLUCION DE LA CONDUCTA DE ENTRADA
1. ¿Cómo se clasifican las Cimentaciones? Las cimentaciones se clasifican:
� Cimentaciones superficiales
� Cimentaciones profundas
� Cimentaciones especiales
2. Dentro de una estructura, ¿cómo identificaría usted las zapatas? 3. Ubique una obra cuya cimentación sé este ejecutando por medio de pilotaje y
determine en que casos se utilizan?
� Cuando la carga transmitida por las estructuras no puede ser distribuida en el terreno
de forma uniforme mediante el empleo de sistemas de cimentación directa como
zapatas o losas.
� Cuando el nivel del firme no puede ser alcanzado de forma sencilla o se encuentra a
gran profundidad.
� Cuando los estratos superiores del terreno son poco consistentes hasta cotas
profundas, contienen gran cantidad de agua o bien se necesita cimentar por debajo
del nivel freático.
� Cuando se prevea que los estratos inmediatos a la superficie de cimentacion pueden
determinar asientos imprevisibles de cierta importancia.
� Si se quiere reducir o limitar los posibles asientos de la edificación.
� En presencia de grandes cargas y concentradas.
� Si las distintas capas superficiales de los terrenos pueden sufrir variaciones
estacionales como hinchamientos, retracciones , etc...
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389
� En edificaciones sobre el agua.
4. Dentro del Sistema Constructivo, ¿cómo se clasifican los pilotes?
a. Pilotes prefabricados hincados, o apisonados, ejecutados a base de
desplazamiento del terreno.
b. Pilotes excavados o perforados, ejecutados a base de extracción de tierras y
relleno de hormigón armado.
5. ¿En que casos es empleada la cimentación por losas?
a) Cuando son insuficientes otros tipos de cimentación o se prevean asientos
diferenciales en el terreno, aplicamos la cimentación por losas.
b) En general, cuando la superficie de cimentación mediante zapatas aisladas o corridas
es superior al 50 % de la superficie total del solar, es conveniente el estudio de
cimentación por placas o losas.
c) También es frecuente su aplicación cuando la tensión admisible del terreno es menor
de 0.8 Kg/cm2.
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390
1. CIMENTACIONES
Figura No. 158 Cimentación Superficial Tomada de http://www.conceptocapital.com
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391
1.1. GENERALIDADES
En ocasiones, cuando comenzamos a realizar la excavación para la ejecución de una
obra, podemos encontrarnos diversas dificultades para encontrar el estrato resistente o
firme donde queremos cimentar. O simplemente se nos presenta la necesidad de apoyar
una carga aislada sobre un terreno sin firme, o difícilmente accesible por métodos
habituales como cimentaciones superficiales.
En estos casos se recurre a la solución de cimentación profunda, que se constituye por
medio de muros verticales profundos, los muros pantalla o bien a base de pilares
hincados o perforados en el terreno, denominados pilotes.
1.2. CLASIFICACIÓN DE LAS CIMENTACIONES
Las cimentaciones se clasifican:
� Cimentaciones superficiales
� Cimentaciones profundas
� Cimentaciones especiales
1.2.1. Cimentaciones Superficiales
Las cimentaciones superficiales engloban las zapatas en general y las losas de
cimentación.
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392
Los distintos tipos de cimentación superficial dependen de las cargas que sobre ellas
rehacen:
Puntuales Zapatas aisladas
Lineales Zapatas corridas
Superficiales Losas de cimentación
Zapatas Aisladas : Aislada propiamente dicha
� Centrada
� Combinada
� Medianeria
� Esquina
Zapatas Corridas : Bajo Muro
� Bajo pilares
� Bajo muro y pilares
Emparrillados : limite de cimentación por zapatas corridas antes de entrar en el campo de
las losas
Placas o losas
1.2.1.1. Zapatas
Las zapatas pueden ser de hormigón en masa o armado con planta cuadrada o
rectangular como cimentación de soportes verticales pertenecientes a estructuras de
edificación, sobre suelos homogéneos de estratigrafía sensiblemente horizontal.
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393
Figura No. 159 Zapata
Tomada de http://www.conceptocapital.com
Las zapatas aisladas para la cimentación de cada soporte en general serán centradas con
el mismo, salvo las situadas en linderos y medianerias, serán de hormigón armado para
firmes superficiales o en masa para firmes algo más profundos:
� De planta cuadrada como opción general.
� De planta rectangular: cuando las cuadradas equivalentes queden muy próximas, o
para regularizar los vuelos en los casos de soportes muy alargados o de pantallas.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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394
Como nota importante hay que decir que se independizaran las cimentaciones y las
estructuras que estén situadas en terrenos que presenten discontinuidades o cambios
sustanciales de su naturaleza, de forma que las distintas partes de edificio queden
cimentadas en terrenos homogéneos. Por lo que el plano de apoyo de la cimentación será
horizontal o ligeramente escalonado suavizando los desniveles bruscos de la edificación.
La profundidad del plano de apoyo o elección del firme, se fijara en función de las
determinaciones del informe geotécnico, teniendo en cuenta que el terreno que queda por
debajo de la cimentación no quede alterado, como ya he dicho antes, para la cimentación,
o mejor dicho, para saber que tipo de cimentación hemos de utilizar, tenemos que saber
el tipo de terreno con el que nos vamos a encontrar (informe geotécnico).
1.2.1.1.1. Zapatas Aisladas
Es aquella zapata en al que descansa o recae un solo pilar. Encargada de transmitir a
través de su superficie de cimentación las cargas al terreno.
Una variante de zapata aislada aparece en edificios con junta de dilatación y en este caso
se denomina " zapata bajo pilar en junta de diapasón ".
La zapata no necesita junta pues al estar empotrada en el terreno no se ve afectada por
los cambios térmicos, aunque en las estructuras si que es normal además de aconsejable
poner una junta cada 30 mts., aproximadamente, en estos casos la zapata se calcula
como si sobre ella solo recayese un único pilar.
Importante es saber que además del peso del edificio y las sobre cargas, hay que tener
también en cuenta el peso de las tierras que descansan sobre sus vuelos.
Las zapatas según la relación existente entre el vuelo y el canto se clasifican en:
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395
Tipo 1 . Semirígida o flexible
El vuelo es igual a: la variación que hay de 0.5 veces la altura a la de 2 veces esta.
Solo se calculan a flexión.
Tipo 2. Maciza de cimentacion o superrígida
El vuelo es menor a ½ de la altura
Hay veces que en este tipo de zapata no son necesarios los armados, todo depende de la
resistencia del terreno
Tipo 3. Denominadas flexibles
Son las mas económicas, pero su calculo también es el mas complicado, pues ha de
realizarse a flexión, a cortante, a punzonamiento, y hay que tener en cuenta la adherencia
entre el acero y el hormigón.
El vuelo es mayor de 2 veces la altura.
1.2.1.1.1.1. Disposición de las armaduras
La armadura calculada se distribuirá uniformemente en toda la superficie de la zapata y
en dos direcciones (porque tiene dos vuelos y direcciones principales) a modo de mallazo.
Cuando hay cargas importantes se recomienda disponer una armadura perimetral de
tracción que zunche la base del tronco de pirámide que define las vielas de compresión
respecto a las direcciones principales de la zapata.
En la zapata hay que tener en cuenta :
� Que han de tener un recubrimiento mínimo de 5 cms
� Separación máxima entre barras de 30 cms
� Es aconsejable levantar los extremos de las barras, al menos 10 cms
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396
1.2.1.1.1.2. Disposición de anclaje de las armaduras
Dependiendo del tipo de vuelo :
a. Vuelo menor de la altura: Será anclada a partir de la zona que deje de estar, o
de ser la armadura en longitud recta.
Se anclara por patilla .
b. Vuelo mayor que la altura: Se anclara a partir de la longitud h por prolongación
y cuando no quepa por patilla.
1.2.1.1.1.3. Cantos mínimos y armaduras mínimas
� El canto mínimo en el borde de las zapatas de hormigón en masa no será inferior a 35
cms.
� En zapatas de hormigón armado no será inferior a 25 cms.
� En encepados de pilotes ( que se consideran zapatas ) no será inferior de 40 cms o no
inferior de 1.5 veces el diámetro del pilote .
La armadura transversal mínima es o será capaz de absorber esfuerzos cortantes y de
punzonamiento, o lo que es lo mismo, impiden que el pilar intente penetrar en el terreno.
1. En zapatas y encepados tipo 1 no es necesaria armadura transversal.
2. En zapatas y encepados tipo 2 si que es necesaria la armadura transversal.
3. En zapatas y encepados tipo 3 solo se dispondrá armadura transversal si por la
comprobación a punzonamiento o a cortante son necesarias, en caso contrario el
hormigón absorbe el esfuerzo.
La armadura longitudinal mínima es siempre necesaria, además hay que tener en cuenta
que estas no podrán distanciarse mas de 30 cms, ni se podrán colocar redondos menores
del 12.
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397
Figura No. 160 Disposición de la Armadura Tomada de http://www.conceptocapital.com
1.2.1.1.1.4. Proceso constructivo
1. Desbroce del solar
2. Replanteo por medio de camillas previa explanación.
3. Señalamiento o señalización de la superficie o perímetro de las zapatas y vigas
4. Fijar o marcar perfectamente los ejes mediante las camillas
5. Excavación siguiendo o guiados por el plano de replanteo hasta la cota que se
considere como firme según el estudio geotécnico, no se excavaran los últimos 15 o
20 cms del canto de la zapata si no se va introducir inmediatamente el hormigón de
regulación o de limpieza.
6. Refinado de paredes y del fondo hasta la cota del firme
7. Verter el hormigón de regularización. Antes del vertido de hormigón es conveniente
espolvorear las paredes de la excavación para entibarlas.
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398
8. Disposición de las armaduras sobre calzos que aseguren el recubrimiento y que
serán tantos como se necesiten para mantener la horizontalidad de las armaduras.
La capa de hormigón de regularización será de unos 15 cms, el recubrimiento será
tal que la armadura disté mas de 10 cms del hormigón de limpieza.
9. Fijar a la parrilla los enanos de arranque del pilar .
10. Colocación y fijado de las armaduras de las vigas de atado, riostras o centradoras
11. Vertido del hormigón por tongadas, en el caso de preverse junta de hormigonado en
la viga de riostra o de atado será vertical y estará dispuesta en el centro de esta , se
vertira el hormigón en el centro de las vigas . Si por necesidad debe de haber una
junta en la zapata por falta de hormigón se realizara bajo el nivel de canto de las
vigas y será perpendicular a la dirección de esfuerzos horizontales.
12. Curado a base de riegos, 3 veces diarias durante la primera semana.
1.2.1.1.1.5. Recomendaciones
� Disponer debajo de cada zapata una capa de hormigón de limpieza de al menos 15
cms
� Cuando sea posible se dispondrán zapatas tipo 3 que son las mas económicas
� Por economía conviene disponer zapatas de canto constante; si se realizan
ataluzadas es conveniente realizar un resalte para el encofrado mayor de 10 cms
� Recubrimientos ( constantes ) y que serán en paramentos verticales mas de 5 cms y
respecto al hormigón de limpieza mas de 10 cms
� Conviene ejecutar la superficie de cimentacion con múltiplos de 10, facilita el replanteo
y la ejecución de la ferralla.
� Cuando no sea posible el anclaje de los enanos, debido al insuficiente armado de
estos, se dispondrán dos o tres barras de espera cuya suma de diámetros sea
equivalente. En caso de zapatas de poco canto se dispondrá zapata flexible.
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399
1.2.1.1.2. Zapatas aisladas descentradas
Figura No. 161 Zapata Aislada Tomada de http://www.triditec.com
Las zapatas descentradas tienen la particularidad de que las cargas que sobre ellas
recaen, lo hacen de forma descentrada, por lo que se producen unos momentos de vuelco
que habrá que contrarrestar.
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400
Pueden ser de medianeria y de esquina
1.2.1.1.2.1. Formas de trabajo
Se solucionan y realizan como las zapatas aisladas con la salvedad de la problemática
que supone el que se produzcan momentos de vuelco, debido a la excentricidad de las
cargas.
1.2.1.1.2.2. Soluciones para evitar el momento de vuelco
� Viga centradora : A través de su trabajo a flexión, tiene la misión de absorber el
momento de vuelco de la zapata descentrada. Deberá tener gran inercia y estar
fuertemente armada.
� Vigas o forjados en planta primera: Para centrar la carga podemos recurrir a la
colaboración de la viga o forjado superior al pilar de medianeria.
La viga o forjado deberá dimensionarse o calcularse para la combinación de la flexión
propia mas la tracción a la que se ve sometida con el momento de vuelco inducido por
la zapata.
1.2.1.1.3. Zapatas corridas
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401
Figura No. 162 Zapata Corrida Tomada de http://www.triditec.com
Las zapatas corridas pueden ser bajo muros, o bajo pilares, y se define como la que
recibe cargas lineales, en general a través de un muro, que si es de hormigón armado,
puede transmitir un momento flector a la cimentacion.
Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección transversal.
Las zapatas corridas están indicadas cuando :
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402
� Se trata de cimentar un elemento continuo, como por ejemplo un muro
� Queremos homogeneizar los asientos de una alineación de pilares y nos sirve de
arriostramiento.
� Queremos reducir el trabajo del terreno
� Para puentear defectos y heterogeneidades del terreno
� Por la proximidad de zapatas aisladas, resulta mas sencillo realizar una zapata corrida
1.2.1.1.3.1. Forma de trabajo
A. Zapata corrida bajo muro
Para el calculo se considera invertida
B. Zapata corrida bajo dos pilares
B.1 – Zapata combinada :
Aquella sobre la que apoyan dos pilares separados una distancia que oscila de 3 a 5 mts
de distancia.
Para calcularla hay que hacer pasar la resultante de los esfuerzos provenientes de los
soportes por el centro de gravedad de la zapata .
B.2- Zapata asociada
Aquella sobre la que apoyan dos soportes muy próximos, se une por el bulbo de
presiones.
Jugando con el vuelo desaparece el momento flector positivo, que en un primer momento
nos aparece.
B.3- Zapata corrida bajo tres o más pilares. Viga reversa o viga de cimentación.
Sección transversal :
� En forma de t
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403
� Rectangular
Tenemos mayor superficie de cimentacion y por lo tanto necesitamos menor respuesta del
terreno, los pilares tiene una alineación.
Funciona:
� longitudinalmente : como una viga invertida
� Transversalmente : como una zapata
1.2.1.1.3.2. Técnicas de ejecución
Las técnicas de ejecución son las mismas que para las zapatas aisladas, partiendo del
replanteo, movimiento de tierras.
1.2.2. Cimentaciones Profundas
1.2.2.1. Pilotes
Denominamos pilote a un soporte, normalmente de hormigón armado, de una gran
longitud en relación a su sección transversal, que puede hincarse o construirse " in situ "
en una cavidad abierta en el terreno. Constituye un sistema constructivo de cimentación
profunda al que denominaremos: cimentación por pilotaje.
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404
Figura No. 163 Pilotes pretenzados en concreto Tomada de http://www.conceptocapital.com
1.2.2.1.1. Partes de una cimentacion por pilotaje
Soporte o pilar: Elemento estructural vertical, que arranca del encepado
� Encepado: Pieza prismática de hormigón armado similar a una zapata aislada,
encargado de recibir las cargas del soporte y repartirlas a los pilotes.
� Vigas riostras: Elementos de atado entre encepados. Son obligatorias en las dos
direcciones si el encepado es de un solo pilote. En encepados de dos pilotes es
obligatorio el arriostramiento en al menos una dirección, la perpendicular a la dirección
de su eje de menor inercia.
� Fuste del pilote: Cuerpo vertical longitudinal del pilote. Las cargar son transmitidas al
terreno a través de las paredes del fuste por efecto de rozamiento con el terreno
colindante.
� Punta del pilote: Extremo inferior del pilote. Transmite las cargas por apoyo en el
terreno o estrato resistente.
1.2.2.1.2. Terreno circundante
Los pilotes pueden alcanzar profundidades superiores a los 40 mts teniendo una sección
transversal de 2-4 mts, pudiendo gravitar sobre ellos una carga de 2000 t .
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405
La eficacia de un pilote depende de:
� El rozamiento y la adherencia entre el suelo y el fuste del pilote
� La resistencia por punta, en el caso de transmitir compresiones. Ante posibles
esfuerzos de tracción, se puede ensanchar la parte inferior del pilote, de forme que
trabaje el suelo superior.
� La combinación de las dos anteriores.
1.2.2.1.3. Aplicaciones
El empleo de cimentaciones mediante pilotaje esta indicado en los siguientes casos:
� Cuando la carga transmitida por las estructuras no puede ser distribuida en el terreno
de forma uniforme mediante el empleo de sistemas de cimentacion directa como
zapatas o losas.
� Cuando el nivel del firme no puede ser alcanzado de forma sencilla o se encuentra a
gran profundidad.
� Cuando los estratos superiores del terreno son poco consistentes hasta cotas
profundas, contienen gran cantidad de agua o bien se necesita cimentar por debajo
del nivel freático.
� Cuando se prevea que los estratos inmediatos a la superficie de cimentacion pueden
determinar asientos imprevisibles de cierta importancia.
� Si se quiere reducir o limitar los posibles asientos de la edificación.
� En presencia de grandes cargas y concentradas.
� Si las distintas capas superficiales de los terrenos pueden sufrir variaciones
estacionales como hinchamientos, retracciones, etc...
� En edificaciones sobre el agua.
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406
Figura No. 164 Armadura de los pilotes Tomada de http://www.piresa.com
1.2.2.1.2. Clasificación de los Pilotes
Según su forma de trabajo :
a. Pilotes rígidos de primer orden: Aquellos cuya punta llega hasta el firme
transmitiéndole la carga aplicada a la cabeza. La acción lateral del terreno
elimina el riesgo de pandeo.
b. Pilotes flotantes: Aquellos cuya punta no llega al firme, quedando hincado en el
terreno suelto y resistiendo por adherencia, su valor resistente es función de la
profundidad, diámetro y naturaleza del terreno. Se sitúan en terrenos de
resistencia media baja, y transmiten su carga por rozamiento, a través del
fuste.
c. Pilotes semi-rigidos: Aquellos cuya punta llega hasta el firme, pero este esta
tan profundo, o es tan poco firme, que el pilote resiste simultáneamente por
punta y por adherencia.
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407
Según su forma de ejecución :
a. Pilotes de hinca prefabricados: Se hincan en el terreno mediante unas maquinas a
golpe de mazas, con martillo neumático y son prefabricados, constituidos en toda
su longitud mediante tramos ensamblables. Son relativamente caros ya que están
fuertemente armados para resistir los esfuerzos durante el transporte y el hincado
en el terreno.
Una vez hincado en el terreno, este ejerce sobre el pilote y en toda su superficie
lateral, una fuerza de adherencia que aumenta al continuar clavando mas pilotes
en las proximidades, pudiendo conseguir mediante este procedimiento, una
consolidación del terreno.
Es importante indicar que la operación de hincado del pilote debe de realizarse
siempre de dentro hacia fuera.
b. Pilotes hormigonados in situ: Su técnica de ejecución es similar a la de una zapata
profunda, realizada mecánicamente desde la superficie.
Los pilotes in situ se subdividen:
� Pilotes de hinca o apisonados, realizados con entubación, recuperable,
disponiendo un tapón perdido o azuche en la punta.
� Pilotes perforados, mediante la utilización de cucharas especiales, que permiten
realizar perforaciones en el terreno, pudiendo utilizar o no, una entubación
recuperable.
� Pilotes barrenados, en el que se introduce el hormigón a la vez que se extrae el
terreno .
� Pilotes perforados por hélice o berbiquí, sin entubación; hormigonados con trompa
desde el fondo de la perforación.
� Pilotes de entubación perdida, normalmente empleados cuando el nivel freático
existente, es de considerable importancia. Generalmente se ejecutan con doble
entubación, una recuperable, la que sirve de guía y otra perdida.
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Figura No. 165 Pilotes Tomada de http://www.conceptocapital.com
Según el sistema constructivo:
c. Pilotes prefabricados hincados, o apisonados, ejecutados a base de
desplazamiento del terreno.
d. Pilotes excavados o perforados, ejecutados a base de extracción de tierras y
relleno de hormigón armado.
Según el diámetro del pilote:
a. Micropilotes: diámetro menor de 200 mm. Se emplean en obras de recalce
b. Pilotes convencionales : de 300 a 600 mm
c. Pilotes de gran diámetro : diámetro mayor de 800 mm
d. Pilotes pantalla, de sección pseudorrectangular
e. Pilotes de sección en forma de cruz
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409
1.2.3. Cimentaciones Especiales
1.2.3.1. Losas o placas de cimentación
Cuando son insuficientes otros tipos de cimentacion o se prevean asientos diferenciales
en el terreno, aplicamos la cimentacion por losas.
En general, cuando la superficie de cimentacion mediante zapatas aisladas o corridas es
superior al 50 % de la superficie total del solar, es conveniente el estudio de cimentacion
por placas o losas.
También es frecuente su aplicación cuando la tensión admisible del terreno es menor de
0.8 Kg/cm2.
La cimentación que se requiere depende de las características del suelo.
Para una vivienda de un nivel recomendamos simplemente colar una losa de cimentación
elaborando una plancha de concreto armado con dentellones (trabes integradas a la losa
de cimentación) donde se desplantarán o colocarán los muros de carga (ver cortes).
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410
Figura No. 166 Losa de Cimentación Tomada de http://www.triditec.com
Colocar conectores de varilla de 3/8" con una longitud de 60 cms. cuatrapeadas en los
dentellones (ver vistas) perforando el concreto 10 cms. dejando la separación del espesor
del panel a usarse como muro.
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Figura No. 167 Panel de losa de cimentacion Tomada de http://www.triditec.com
Verificar que los conectores estén alineados.
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412
Figura No. 168 Cimentación muro intermedio Tomada de http://www.triditec.com
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413
Figura No. 169 Cimentación para barda Tomada de http://www.triditec.com
1.2.3.1.1. Definición
Elemento estructural de hormigón armado cuyas dimensiones en planta son muy
elevadas respecto a su canto.
Define un plano normal a la dirección de los soportes.
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414
1.2.3.1.2. Campo de aplicación
� Los asientos en una cimentacion directa son aproximadamente el doble de lo
admisible.
� Para el sellado de cubetas sometidas a una subpresión, evitando así que fluya el agua
en un sótano.
� Estanqueidad de sótanos.
� Para la estabilidad de una cimentacion por placa o losa es condición indispensable
que la resultante de cargas y la reacción del terreno sean colineales y pasen por el
centro de gravedad de la placa.
1.2.3.1.3. Forma de trabajo
Su forma de trabajo es inversa a la de un forjado unidireccional.
En la placa los pilares están más próximos y trabajan en las dos direcciones.
Se hormigona en dos fases:
� Primer día la cara inferior para sujetar sobre ella el encofrado de las vigas reversas
que sobresalen.
� Día siguiente la cara o mitad superior hasta llegar a una junta de momento flector igual
a 0.
� Tercer día se hormigonaria lo restante.
1.2.3.1.4. Tipología de Losas
� De espesor constante
� Con refuerzos o capiteles
� Nervada
� Aligerada
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415
� Especiales con alvéolos. En forma de cajón.
1.2.3.1.5. Disposición de las armaduras
Se dispone de barras dobladas en las dos direcciones para absorción del cortante cuando
el canto de hormigón no es suficiente.
Las armaduras se colocan:
Dos mallazos de montaje + Armaduras de momento + y momento – en la dirección de los
pilares, a modo de vigas reversas + las barras dobladas necesarias para la absorción del
cortante en las proximidades de los pilares.
Figura No. 170 Losa de cimentación y armado de los a Tomada de http://www.losadecimentacion.es
1.2.3.1.6. Técnica Constructiva
� Capa de bolos o piedra de escollera apisonadas en el suelo para evitar que suba el
agua por capilaridad .
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416
� Dos capas de zahorra compactas
� Hormigón de regularización
� Membrana impermeabilizante
� Capa de hormigón de áridos finos ( 5 cms ) para proteger la membrana
� Mallazo con calzos
� Armaduras de refuerzo y de momento
� Mallazo superior con los distanciadores además de armadura de refuerzo y de
momento + mas armaduras de cortante.
� Armaduras de los enanos de pilares con sus cercos.
� Vertido de hormigón por tongadas y vibrado, excepto en zona del pilar.
1.2.3.1.7. Recomendaciones
� Disponer bajo la losa una capa de hormigón de regularización de 10 cms y apoyar las
armaduras en el mediante los calzos.
� Si es posible, conviene que las losas sean de espesor constante.
� La junta placa soporte será muy rugosa.
� Las juntas coincidirán con las juntas de retracción para disminuir el nùmero de ellas y
evitar que el hormigón dilate en función del clima.
� Las juntas tendrán el tratamiento adecuado y estará en los lugares de momento flector
mínimo y se dispondrán en el talud natural del hormigón.
� El canto mínimo será de 25 cms.
� Separación entre armaduras mas de 10 cms y menos de 30 cms
� Recubrimiento lateral mas de 5cms , con el hormigón de limpieza entre 5 y 10 cms
� Evitar que la diferencia de cargas en distintas direcciones de pilares sea mayor del
50%
1.2.3.2. Pozos de cimentacion
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417
Los pozos de cimentacion se plantean como solución entre las cimentaciones
superficiales, ( zapatas, losas, ect.. ) y las cimentaciones profundas. La elección de pozos
de cimentacion aparece como consecuencia de resolver de forma económica, la
cimentacion de un edificio cuando el firme se encuentra a una profundidad de 4 a 6 mts .
Como soluciones constructivas para la ejecución de pozos de cimentacion podemos
indicar:
Estas soluciones con pozos rectangulares o circulares están condicionadas por los
medios manuales de excavación, pudiendo alcanzar profundidades de 30 mts con medios
mecánicos. Se puede observar cierta analogía, como se vera mas adelante, con los
pilotes de gran diámetro.
Las formas geométricas adoptadas, según la capacidad portante del terreno y su situación
respecto a la edificación pueden ser:
Los pozos circulares suelen variar desde los 0.60 m ( dimensión mínima para permitir el
acceso de un operario ) hasta los 2 m de diámetro.
Generalmente, al producirse la acción lateral de las tierras sobre el pozo, impide el
pandeo de este, por lo que se calcula como un soporte corto.
Según las solicitaciones, los pozos se pueden ejecutar de hormigón armado, o de
hormigón en masa.
De forma análoga a las zapatas, se deben disponer vigas de atado entre los pozos, para
arriostramiento de los mismos, siendo criterio del proyectista como y cuando deben
disponerse.
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418
Encepados
Para completar la solución de pilotajes como sistema de cimentacion profunda, debe de
ejecutarse en la cabeza de los pilotes el elemento que denominamos encepado.
Definimos el encepado como una pieza prismática que une las cabezas de un grupo de
pilotes que trabajan conjuntamente. Como caso particular, pueden existir encepados de
un solo pilote. El encepado sirve de base al soporte que descansa sobre el, de forma
análoga a lo que seria una zapata aislada. Se puede decir que es el elemento de
transición entre la estructura y los pilotes.
Como hemos dicho que los encepados son elementos análogos a las zapatas, la norma
establece una tipología de clasificación similar para unos y otras:
Tipo 1 0.5 h = V = 1.5 h
Tipo 2 V 0.5 h
Tipo 3 V 1.5 h
Siendo V el vuelo, y h el canto.
Normalmente se emplean encepados tipo 1 y 2, es decir piezas bastante rígidas que
permiten economizar en disposición de armado.
1.2.3.2.1.1. Forma de trabajo
La forma de trabajo de un encepado sobre pilotes, se asemeja al de una zapata aislada,
de modo que, la carga recibida de la estructura se distribuye homogéneamente a los
pilotes.
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419
El numero mínimo de pilotes que puede haber bajo un encepado, es uno, siendo este un
caso especial, ya que un error excesivo de excentricidad entre el eje del soporte y el eje
del pilote, nos condiciona la disposición de la armadura, colocando barras respecto de las
tres direcciones principales del espacio.
En cualquier caso, el encepado es una estructura tridimensional de funcionamiento
complejo y difícil de determinar.
En el caso de disponer de un encepado de dos pilotes, la forma de trabajo podemos
describirla de la siguiente manera:
La carga transmitida a través del soporte llega al encepado, considerando que la
intensidad de esta acción queda dividida en dos cargas de igual intensidad, cada una de
ellas va hacia cada uno de los pilotes, lo que produce una reacción en cada pilote, igual a
la mitad de la carga que gravita sobre el encepado. De esta forma se generan tracciones
en la cara inferior, y compresiones en la cara superior.
1.3. FUNCIONES DE LAS CIMENTACIONES
La función principal de una cimentación es la transmisión de las cargas al terreno donde
son absorbidas y el anclaje del edificio en previsión de posibles movimientos horizontales
o desplazamientos.
Hay tres parámetros para establecer el tipo de cimentación adecuada a un edificio:
1 Por las características de la estructura y la magnitud de las cargas.
2 Por la profundidad del firme.
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420
3 Por las características del suelo en contacto con la cimentación y por debajo del
plano de carga.
Figura No. 172 Cimentación
Tomada de http://www.cype.es
1.3.1. Por las características de la estructura y la magnitud de las cargas.
A. Líneas de carga.
La cimentación más apropiada es la de zanja corrida. En el caso de que se dispongan
zapatas aisladas, sería necesario un elemento estructural que, recogiendo las cargas
lineales, sirva de transmisión y reparto de las mismas a la cimentación puntual.
También sería posible cimentar sobre pantallas, caso de la necesidad de contener tierras
o la construcción de sótanos y donde también sería necesario disponer de un elemento de
reparto es sobre pilotes, si fuera necesario cimentar a mayor profundidad, como caso
similar de las zapatas aisladas.
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421
B. Cargas Puntuales.
Tanto las zapatas aisladas como las continuas pueden ser utilizadas en caso de que las
cargas no sean excivamente fuertes, siendo conveniente en el segundo caso que la
estructura responda a una retícula regular ortogonal.
En el caso de fuertes cargas, lo más conveniente es ir a cimentación por pilotes,
favoreciendo las grandes luces.
Las cimentaciones por losas estarían indicadas tanto para cargas débiles como para
cargas fuertes, siendo conveniente comprobar, en todo caso, su estabilidad, para evitar la
posibilidad de giro o vuelco, intentando que la resultante de las cargas que se transmiten
al terreno y la de los empujes que este produce coincidan al máximo, o bien se sitúen
dentro o en el límite del núcleo central de la losa. Si esto no fuera así, se tendrá que
buscar una solución en el diseño o forma de la losa.
En el caso de que se utilice la losa como encepado de un pilotaje, deberá comprobarse
también a punzonamiento.
1.3.2. Por la profundidad del firme
Se pueden distinguir dos situaciones con respecto a este parámetro: las cimentaciones
superficiales y las cimentaciones profundas.
Es difícil su delimitación que no esta solo en función de la cota a la que se establece el
plano de carga, sino que también es necesario considerar la tecnología a utilizar o la
complejidad de su puesta en obra.
Podrían ser consideradas como evidentemente superficiales los pozos, las zanjas y
zapatas continuas, las zapatas aisladas, ya sean rígidas o flexibles, así como las losas.
Puede entenderse, pues, que serían superficiales las que, como en todos estos casos, el
plano de carga está a relativa poca distancia de donde comienza la edificación, aunque
tenga una profundidad considerable por la construcción de varios sótanos, por ejemplo.
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422
Así pues si fuera necesario llegar a una profundidad mucho mayor de donde comienza la
edificación podríamos considerar que estamos ante una cimentación profunda y
tendríamos que ir a la aplicación de tecnologías más complejas, en cuanto a su puesta en
obra, como la ejecución de pantallas, pilotes, micropilotes, etc. algunas de las cuales
desarrollaremos mas adelante.
1.3.3. Por las características del suelo en contacto con la cimentación y por debajo
del plano de cargas
a Rocas.
Son terrenos inmejorables para cimentar sobre ellos, el simple apoyo de las zapatas sería
suficiente para equilibrar las fuerzas transmitidas por la edificación. Sin embargo la
función de anclaje exige la realización de un cajeado que fije el elemento al terreno.
Hay, no obstante, que tener la precaución de constatar que no existen fallos en la masa
rocosa, como es caso de la piedra caliza que en algunas formaciones presenta galerías
ocultas.
b Gravas y Arenas.
La cimentación más adecuada viene a ser las zapatas, aisladas o continuas y las zanjas
corridas.
En general no son buenos terrenos de cimentación ya que, aunque soportan bien los
esfuerzos, su falta de cohesión hace que estén sujetos a movimientos de acomodación,
permitiendo además la circulación del agua en su interior, dejándola llegar hasta el propio
cimiento. Sin embargo si las condiciones de humedad son constantes y se tiene garantías
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423
de que estas circunstancias no se alteran con el tiempo, la arena soporta y reparte
bastante bien las cargas que recibe.
En vista de ello hay que tener la precaución de que no se produzcan fugas de terreno y
llegar a cotas donde la humedad sea constante, evitando averías en los desagües y
alcantarillados, así como cuidar las operaciones de drenado para su mejora superficial.
c Arcillas, sujetas o no a movimientos. Limos.
En este tipo de suelo se debe cimentar con zanja corrida o zapata aislada o continua y es
conveniente, siempre que sea posible, llegar a las capas de nivel freático.
Si las arcillas están sujetas a movimientos, la situación se complica enormemente. Lo
primero es conocer lo más ampliamente posible el comportamiento del terreno del que se
trata y después hay una serie de recomendaciones de tipo constructivo que conviene
tener en cuenta a la hora de diseñar la cimentación correspondiente.
Hay que procurar transmitir al terreno grandes cargas puntuales, y no lineales, mediante
pozos que deben estar dimensionados de forma lo mas ajustada posible considerando
para ello los posibles empujes del propio terreno. Los referidos pozos deben ser
cilíndricos, evitando así los empujes laterales que pueden hacer girar la cimentación.
Para reducir, e incluso anular, los empujes del terreno puede disponerse una capa de
grava al rededor de la cimentación, nunca en el plano de carga, solución esta que también
puede adoptarse para evitar que el hinchamiento propio del terreno afecte a soleras y
zunchos a los que se le pueden dar formas que reduzcan dicha acción.
Existe la posibilidad de neutralizar la posible expansividad añadiendo sal común, pero ello
exige un riguroso control, mediante los ensayos pertinentes, ya que un exceso en el
tratamiento puede traer consigo un ambiente agresivo para la cimentación y una
considerable perdida de capacidad portante del terreno.
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424
Así pues es conveniente a la hora de cimentar en este tipo de terreno ir a zonas de
humedad constante.
En el caso de cimentar sobre estas arcillas mediante pilotes es conveniente mantener el
entubado como camisa perdida, disponer armaduras longitudinales en toda su dimensión,
caso de no utilizar tubos de entibación. Además de todas las precauciones generales
descritas antes.
Si por el contrario vamos a cimentar mediante losa, hay que hacer las comprobaciones
pertinentes en cuanto a punzonamiento, giro o vuelco. De todas maneras habrá que
cuidar los pilares extremos y reforzar con vigas de borde tanto los exteriores como los
interiores de los huecos o perforaciones que estén previstas; así mismo las armaduras
deben contar un mayor recubrimiento de protección del acostumbrado y los solapes
necesarios no deberán presentar una franja definida ya que se puede convertir en una
fácil línea de fractura.
Es importante en todo caso, y con losas aun más, cuidar la ejecución del alcantarillado, ya
que cualquier fallo provoca un cambio en las condiciones de humedad del terreno y por lo
tanto su temida acción de hinchamiento.
d Rellenos o firmes de baja resistencia.
Son terrenos de aportación y de muy escasa capacidad portante por lo que deben
utilizarse cimentaciones que transmitan la menor presión posible al terreno, como zanjas
o zapatas continuas y las losas, estas con todas las precauciones vistas hasta el
momento al respecto.
En todo caso cabría buscar una capa de terreno a una mayor profundidad y como última
solución llevar a cabo una mejora del propio terreno mediante algunas de las técnicas que
veremos más adelante.
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425
e Terrenos que contiene aguas agresivas.
Tan solo tener la precaución de utilizar los cementos adecuados para resistir el medio
agresivo y dotar de mayor recubrimiento a las armaduras caso de que se utilicen.
f Terrenos con peligro de deslizamiento.
Deben utilizarse cimentaciones rígidas como losas que mediante la disposición de
resaltes y tacones en su parte inferior doten de un mayor anclaje a las edificaciones.
1.4. CAUSAS DE ASENTAMIENTOS EN LOS
TERRENOS DE CIMENTACIÓN
1.4.1. Generalidades
No son pocas las ocasiones en las que los medios de comunicación transmiten la noticia
del desalojo de un edificio o de la aparición de grietas y fisuras generalizadas, debidas a
fallos en el terreno sobre el que se asientan las construcciones. O, incluso, quedan a la
vista los socavones que se producen por hundimientos parciales en el terreno, afectando
a calzadas o aceras próximas a las edificaciones.
Todos estos movimientos se producen por asentamientos del terreno, que suelen deberse
a que las tierras han cedido por alguna causa extrínseca, como la realización de pozos en
su proximidad, excavaciones subterráneas, o pérdidas en la red de abastecimiento de
agua o en la de saneamiento, produciendo el arrastre de los finos y creando oquedades
en el subsuelo.
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426
Excepcionalmente la causa de estos asentamientos puede deberse a un alto contenido de
arcillas expansivas en el terreno o a niveles freáticos situados en las capas profundas del
terreno que varían el caudal del agua que discurre por ellos.
En general, cuando se produce un cedimiento parcial del terreno, la cimentación que
apoya sobre esa zona asienta, haciendo que la estructura que hay sobre ella se mueva,
fisurándose y produciendo patologías en el conjunto del edificio. Estas fisuras son tanto
más graves cuánto mayor es la extensión de terreno que cede, mayor la profundidad del
asentamiento y mayor la velocidad con que el movimiento se produce.
En todos los casos aparecen una serie de fisuras en las fachadas y zonas próximas al
fallo, que suelen tener una inclinación próxima al 45 %, y otras fisuras o grietas verticales
que arrancan de la zona inferior o superior del edificio, en función de que el cedimiento se
produzca en el centro o en los extremos del inmueble.
En caso de sospechar que se haya producido un asiento de la cimentación, debe
efectuarse un reconocimiento de emergencia por un aparejador o arquitecto técnico, quien
decidirá si es necesario adoptar alguna medida provisional para apuntalar o apear la zona
afectada y recomendará la actuación técnica adecuada para eliminar la causa del
cedimiento, asegurando así la estabilidad del edificio y reparando posteriormente los
daños aparecidos.
La técnica tradicional consiste en recrecer hacia abajo la cimentación, ejecutando un
nuevo muro de hormigón. Más correcta es la ejecución de micropilotes o cilindros de
hormigón armado de pequeño diámetro y gran longitud, que se introducen atravesando la
cimentación o adosándose a ella y llegan a hincarse en capas más profundas del terreno,
buscando una mejor transmisión de las cargas.
En la actualidad se imponen las técnicas de inyecciones de refuerzo del terreno, en las
que se incorporan lechadas o morteros compuestos con resina en forma de gel que
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427
aumentan la cohesión y la dureza del suelo hasta las profundidades necesarias para
garantizar la estabilidad del edificio que sobre él asienta.
1.5. CLASIFICACIÓN DE LOS TERRENOS DE
CIMENTACIÓN
En consideración a su comportamiento frente a las cargas de cimentación, y a los efectos
de determinar las presiones admisibles, se clasifican los terrenos de cimentación en:
rocas, terrenos sin cohesión, terrenos coherentes y terrenos deficientes.
1.5.1. Rocas.
Formaciones geológicas sólidas, con notable resistencia a compresión. Se agrupan en:
A.- Rocas isótropas. Sin visible estratificación: granitos, dioritas, etc.
B.- Rocas estratificadas. Con visible estratificación laminar: pizarras, esquistos, etc.
1.5.2. Terrenos sin cohesión
Terrenos formados fundamentalmente por áridos: grava, arena y limo inorgánico,
pudiendo contener arcillas en cantidad moderada. Predomina en ellos la resistencia
debida al rozamiento interno. Se clasifican en:
A.- Terrenos de graveras. Si predominan las gravas y gravillas, conteniendo al menos un
30 por 100 de estos áridos.
B.- Terrenos arenosos gruesos. Si predominan las arenas gruesas y medias, conteniendo
menos del 30 por 100 de gravas y gravillas y menos del 50 por 100 de arenas finas y limo
inorgánico.
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428
C.- Terrenos arenosos finos. Si predominan las arenas finas, conteniendo menos del 30
por 100 de grava y gravilla y más del 50 por 100 de arenas finas y limo inorgánico.
A estos efectos, se denominarán los áridos, según el tamaño de sus granos, como sigue:
� Gravas y gravillas: mayor de 2 mm.
� Arenas gruesas y medias: entre 2 y 0,2 mm.
� Arenas finas: entre 0,2 y 0,06 mm.
� Limos inorgánicos: menor de 0,06 mm.
1.5.3. Terrenos coherentes
Terrenos formados fundamentalmente por arcillas, que pueden contener áridos en
cantidad moderada. Al secarse forman terrones que no pueden pulverizarse con los
dedos. Predomina en ellos la resistencia debida a la cohesión. Según su consistencia, y
su resistencia a compresión en estado natural no alterado, se clasifican en:
A.- Terrenos arcillosos duros. Los terrones con su humedad natural se rompen
difícilmente con la mano. Tonalidad en general clara. Resistencia a compresión superior a
4 kg/cm2.
B.- Terrenos arcillosos semiduros. Los terrones con su humedad natural se amasan
difícilmente con la mano. Tonalidad en general oscura. Resistencia a compresión entre 2
y 4 kg/cm2.
C.- Terrenos arcillosos blandos. Los terrones con su humedad natural se amasan
fácilmente, permitiendo obtener entre las manos cilindros de 3 mm de diámetro. Tonalidad
en general oscura. Resistencia a compresión entre 1 y 2 kg/cm2.
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429
D.- Terrenos arcillosos fluidos. Los terrones con su humedad natural, presionados en la
mano cerrada fluyen entre los dedos. Tonalidad en general oscura. Resistencia a
compresión inferior a 1 kg/cm2.
1.5.4. Terrenos deficientes
Terrenos en general no aptos para la cimentación. Entre ellos se encuentran los
siguientes:
A.- Fangos inorgánicos. Limos inorgánicos y arcillas con gran cantidad de agua, que no
permite la formación de cilindros que resistan su propio peso.
B.- Terrenos orgánicos. Los que contienen proporción notable de materia orgánica.
C.- Terreno de relleno o echadizos. De naturaleza artificial, como vertederos sin
consolidar.
1.6. PRESIONES ADMISIBLES DE LOS TERRENOS
DE CIMENTACIÓN
La presión admisible en un terreno, bajo cargas verticales, depende fundamentalmente de
la naturaleza del terreno y de la profundidad y anchura del cimiento, y, además, de otras
circunstancias. La variedad y dificultad de clasificación de los terrenos sólo permite dar
valores de la presión admisible a titulo de orientación, debiendo en cada caso el autor del
proyecto, con su criterio técnico y tras el reconocimiento y ensayos de terreno que
considere precisos, elegir para cada caso la presión admisible que considere adecuada.
Igualmente es preciso observar que si bien los valores que figuran en la Tabla No. 11 se
consideran admisibles para cada clase de terreno que en ella se especifica, dichos
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430
valores no garantizan que los asientos que se produzcan sean tolerables para cada obra
en particular, debiendo el autor del proyecto comprobar en cada caso estos extremos.
Con las salvedades que se acaban de señalar, los valores de las presiones admisibles se
consignan en la Tabla No. 11.
Tabla No. 11 Presiones admisibles en el terreno de cimentación
Naturaleza del terreno Presión admisible en kg/cm2, para profundidad de cimentación en m de:
0 0,5 1 2 £ 3
1. Rocas(1) No estratificadas Estratificados
30 10
40 12
50 16
60 20
60 20
2. Terrenos sin cohesión (2) Graveras Arenosos gruesos Arenosos finos
- - -
4 2,5 1,6
5 3,2 2
6,3 4 2,5
8 5 3,2
3. Terrenos coherentes Arcillosos duros Arcillosos semiduros Arcillosos blandos Arcillosos fluidos
- - - -
- - - -
4 2 1 0,5
4 2 1 0,5
4 2 1 0,5
4. Terrenos deficientes Fangos Terrenos orgánicos Rellenos sin consolidar
En general resistencia nula, salvo que se determine experimentalmente el valor admisible.
Observaciones: (1) a) Los valores que se indican, corresponden a rocas sanas, pudiendo tener alguna grieta. b) Para rocas meteorizadas o muy agrietadas las tensiones se reducirán prudencialmente. (2)
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431
a) Los valores indicados se refieren a terrenos consolidados que requieren el uso del pico para removerlos. Para terrenos de consolidación media en que la pala penetra con dificultad, los valores anteriores se multiplicarán por 0,8. Para terrenos sueltos, que se remuevan fácilmente con la pala, los valores indicados se multiplicarán por 0,5. b) Los valores indicados corresponden a una anchura de cimiento igual o superior a 1 m. En caso de anchuras inferiores, la presión se multiplicará por la anchura del cimiento expresada en metros. c) Cuando el nivel freático diste de la superficie de apoyo menos de su anchura, los valores ‘de la Tabla se multiplicarán por 0,8.
1.7. PRESIONES EN LAS CAPAS PROFUNDAS DE
LOS TERRENOS DE CIMENTACIÓN
Cuando el terreno que soporta el cimiento descansa sobre otro cuya presión admisible
sea inferior, se comprobará que la presión resultante sobre el inferior no excede de la
presión admisible que le corresponda.
El cálculo de las presiones sobre el terreno inferior puede determinarse con los métodos
de la Mecánica del Suelo, o puede suponerse uniforme en cada capa de terreno, en la
superficie limitada por sus intersecciones con planos trazados por los bordes de la
cimentación que formen ángulo de 30º con la vertical. En el caso de zapatas próximas, si
los planos a 30º contiguos se cortan, se tomará el plano vertical que pasa por su
intersección.
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432
1.8. PRESIÓN GENERAL EN TERRENOS
COHERENTES DE CIMENTACIÓN
En caso de terrenos coherentes, se comprobará, además, que la carga total de cada
cuerpo de edificación, disminuida en el peso del terreno excavado y dividida por la
superficie que ocupa en planta, no excede de la mitad de la presión admisible que
corresponda al terreno en la Tabla No. 11.
1.9. CONSIDERACIONES DE LOS
ASENTAMIENTOS
Cuando calculados los asientos o sus diferencias entre las diversas zonas del edificio, no
sean de valor tolerable, se reducirán las presiones admisibles hasta conseguir que lo
sean.
El asiento máximo tolerable se fijará por el autor del proyecto, atendiendo a las
características especiales de cada tipo de obra. Ello no obstante, y a titulo de orientación,
se fijan los valores que indica la Tabla No. 12.
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433
Tabla No. 12 Asientos generales admisibles
Características del edificio
Asiento general, máximo admisible en terrenos:
Sin cohesión mm
Coherentes mm
Obras de carácter monumental 12 25
Edificios con estructura de hormigón armado de gran rigidez
35 50
Edificios con estructura de hormigón armado de pequeña rigidez. Estructuras metálicas hiperestáticas. Edificios con muros de fábrica.
50 75
Estructuras metálicas isostáticas. Estructuras de madera. Estructuras provisionales
50
75
Comprobando que no se produce desorganización en la estructura ni en los cerramientos.
1.10. CARGAS EXCÉNTRICAS
Cuando la actuación de cargas sobre el cimiento produzca por su excentricidad presiones
no uniformes sobre el terreno, se admitirá en los bordes un aumento del 25 por 100 en la
presión admisible indicada en la Tabla 11, siempre que la presión en el centro de
gravedad de la superficie de apoyo no exceda de la presión admisible.
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434
1.11. SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO
Cuando la resultante de las fuerzas transmitidas al terreno incida oblicuamente sobre la
superficie de contacto del cimiento y terreno, el terreno deberá ser capaz de equilibrar la
componente horizontal de aquella resultante multiplicada por 1,5. El equilibrio se consigue
por el rozamiento entre cimiento y terreno, y en algunos casos además con el empuje
pasivo del terreno. Sólo podrá contarse con este empuje pasivo en los casos en que el
terreno no pueda desaparecer definitivamente o temporalmente y sean admisibles los
corrimientos horizontales de la estructura precisos para originar los referidos empujes.
No se contará en ningún caso con el empuje pasivo de la capa superior del terreno en una
profundidad de 1 m.
1.12. CARGAS A CONSIDERAR EN EL
PROYECTO DE CIMENTACIÓN
En el cálculo de las presiones sobre el terreno se considerarán las combinaciones más
desfavorables de las concargas, incluido el peso propio de la cimentación, y de las
sobrecargas de uso, de nieve, de viento, etc., con sus reducciones admisibles.
Se tendrán en cuenta las subpresiones en el caso que la cimentación alcance la capa
freática.
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1.13. RECONOCIMIENTO DEL TERRENO
Para la elección de la presión admisible en el terreno se procederá a un reconocimiento
de éste. Los criterios que suelen seguirse son los que a continuación se indican.
1.13.1. Estudio de las observaciones e informaciones locales, así como del
comportamiento de las cimentaciones de edificios próximos.
1.13.2. Realización de perforaciones o calicatas con profundidad suficiente para llegar
a todas las capas que puedan influir en los asientos de la obra, y en número
necesario para juzgar la naturaleza de todo el terreno afectado por la
edificación.
La profundidad de las perforaciones no será en general inferior a las siguientes:
� Cimentaciones discontinuas. Tres veces el ancho mínimo de las zapatas, con un
mínimo de 5 m.
� Cimentaciones continuas. Vez y media el ancho de la placa de cimentación.
Estas profundidades se aumentarán prudencialmente en el caso de terrenos de mala
calidad, en el que se presuma que puedan existir a profundidad que afecte a la obra, y
en el de terrenos de estructura irregular.
1.13.3. Si con los estudios y observaciones de los apartados anteriores u otros
adecuados no pudiera fijarse de manera clara la presión admisible para el
terreno, se procederá a la realización de los ensayos precisos, que deben ser
programados, ejecutados e interpretados por personal especializado.
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436
1.14. EXCAVACIONES PARA CIMIENTOS
Las cepas o zanjas son excavaciones dentro de las cuales se construyen la cimentación
de una construcción. El ancho y la profundidad de esta excavación por ser de un tamaño
adecuado a las dimensiones de los cimientos que se van a construir, de lo contrario no
cabra el cimiento, si es que esta muy angosta o se desperdiciara trabajo si se hace más
ancha y profunda.
1.14.1. Herramienta necesaria:
Para hacer la excavación se necesita únicamente de pala y zapapico. Cuando es
necesario acarrear el producto de la excavación, se puede hacer en carretilla, cestos de
mimbre, botes de lamina o en costales de yute o similares.
Conocimiento de la resistencia del terreno:
Figura No. 173 Cepas Tomada de http://www.cimentaciones.com
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Para construir una cimentación es necesario eliminar la capa de tierra vegetal superficial
que es la menos resistente, cuyo espesor es muy variable.
Retirada la capa de tierra vegetal, se recomienda hacer una pequeña excavación hasta de
50cm de profundidad para conocer la dureza del terreno.
Por su dureza los terrenos pueden dividirse en cuatro tipos:
� Terreno malo
Es el que presenta aspecto húmedo y esponjoso y que lanzando una herramienta pesada
(por ejemplo, la pala) se clava en el terreno penetrando con facilidad.
� terreno regular
Se puede excavar fácilmente con pala sin necesidad de aflojar la tierra con zapapico.
� terreno bueno
Tan solo es posible excavar a base de zapapico, que penetra difícilmente en el terreno.
Figura No. 174 Tipos de Terreno Tomada de http://www.cimentaciones.com
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438
Es sumamente importante determinar, de acuerdo con el esfuerzo necesario para hacer la
excavación, cual es el tipo de terreno donde se va a construir, ya que de esto depende el
ancho de la cimentación que se construirá.
Procedimiento de trabajo: la excavación se hará respetando las líneas marcadas con cal
que indican el ancho de la cimentación. No es necesario hacer la zepa más ancha de lo
que ha sido señalada.
Cuando en la excavación, se encuentra basura enterrada o desperdicios de poca
resistencia, deberá hacerse la excavación mas profunda, hasta encontrar terreno
resistente.
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CONDUCTA DE SALIDA
El objetivo de la siguiente evaluación es identificar las deficiencias o posibles vacíos
conceptuales que el estudiante tenga una vez finalice el estudio de la sesión. Se sugiere
reforzar dichos conceptos mediante la bibliografía sugerida y sesiones de refuerzo
programadas con el tutor de la asignatura.
Lea y responda las siguientes preguntas
Recuerde que este es un proceso personal, por favor hágalo solo y después, si así lo
desea, confronte sus respuestas con el módulo, su tutor o sus compañeros. Ánimo y
buena suerte en esta misión.
1. Ubique una obra de construcción cuya cimentación se este ejecutando por medio
de zapatas, ¿Qué etapas realizaría en el proceso constructivo de las mismas?
2. Indique el procedimiento a seguir en la construcción de la losa de cimentación
3. De acuerdo con el tema tratado, determine ¿cuál será la función principal de la
cimentación, ya sea por zapatas, losas o pilotes?
4. Establezca los parámetros para establecer el tipo de cimentación adecuada
empleada en un proceso constructivo.
5. ¿Cuales cree usted, que son las causas de los asentamientos producidos en los
terrenos de cimentación?
6. Si estuviera usted como interventor o residente de obra, ¿cómo determinaría usted
si el tipo de cimentación que sé esta llevando a cabo es el adecuado o no?
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SOLUCION DE LA CONDUCTA DE SALIDA EVALUACIÓN FINAL
1. Ubique una obra de construcción cuya cimentación se este ejecutando por medio
de zapatas, ¿Qué etapas realizaría en el proceso constructivo de las mismas?
a. Desbroce del solar
b. Replanteo por medio de camillas previa explanación.
c. Señalamiento o señalización de la superficie o perímetro de las zapatas y vigas
d. Fijar o marcar perfectamente los ejes mediante las camillas
e. Excavación siguiendo o guiados por el plano de replanteo hasta la cota que se
considere como firme según el estudio geotécnico, no se excavaran los últimos 15
o 20 cms del canto de la zapata si no se va introducir inmediatamente el hormigón
de regulación o de limpieza.
f. Refinado de paredes y del fondo hasta la cota del firme
g. Verter el hormigón de regularización. Antes del vertido de hormigón es
conveniente espolvorear las paredes de la excavación para entibarlas.
h. Disposición de las armaduras sobre calzos que aseguren el recubrimiento y que
serán tantos como se necesiten para mantener la horizontalidad de las armaduras.
i. La capa de hormigón de regularización será de unos 15 cms, el recubrimiento será
tal que la armadura disté mas de 10 cms del hormigón de limpieza.
j. Colocación y fijado de las armaduras de las vigas de atado, riostras o centradoras
k. Vertido del hormigón por tongadas, en el caso de preverse junta de hormigonado
en la viga de riostra o de atado será vertical y estará dispuesta en el centro de
esta, se vertira el hormigón en el centro de las vigas. Si por necesidad debe de
haber una junta en la zapata por falta de hormigón se realizara bajo el nivel de
canto de las vigas y será perpendicular a la dirección de esfuerzos horizontales.
l. Curado a base de riegos, 3 veces diarias durante la primera semana.
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441
2. Indique el procedimiento a seguir en la construcción de la losa de cimentación
� Capa de bolos o piedra de escollera apisonadas en el suelo para evitar que suba el
agua por capilaridad.
� Dos capas de zahorra compactas
� Hormigón de regularización
� Membrana impermeabilizante
� Capa de hormigón de áridos finos ( 5 cms ) para proteger la membrana
� Mallazo con calzos
� Armaduras de refuerzo y de momento
� Mallazo superior con los distanciadores además de armadura de refuerzo y de
momento + mas armaduras de cortante.
� Armaduras de los enanos de pilares con sus cercos.
� Vertido de hormigón por tongadas y vibrado, excepto en zona del pilar.
3. De acuerdo con el tema tratado, determine ¿cuál será la función principal de la
cimentación, ya sea por zapatas, losas o pilotes?
La función principal de una cimentación es la transmisión de las cargas al terreno donde
son absorbidas y el anclaje del edificio en previsión de posibles movimientos horizontales
o desplazamientos.
4. Establezca los parámetros para establecer el tipo de cimentación adecuada
empleada en un proceso constructivo.
Hay tres parámetros para establecer el tipo de cimentación adecuada a un edificio:
1 Por las características de la estructura y la magnitud de las cargas.
2 Por la profundidad del firme.
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442
3 Por las características del suelo en contacto con la cimentación y por debajo del
plano de carga.
5. ¿Cuales cree usted, que son las causas de los asentamientos producidos en los
terrenos de cimentación?
Los asentamientos del terreno, suelen deberse a que las tierras han cedido por alguna
causa extrínseca, como la realización de pozos en su proximidad, excavaciones
subterráneas, o pérdidas en la red de abastecimiento de agua o en la de saneamiento,
produciendo el arrastre de los finos y creando oquedades en el subsuelo.
Excepcionalmente la causa de estos asentamientos puede deberse a un alto contenido de
arcillas expansivas en el terreno o a niveles freáticos situados en las capas profundas del
terreno que varían el caudal del agua que discurre por ellos.
6. Si estuviera usted como interventor o residente de obra, ¿cómo determinaría usted
si el tipo de cimentación que sé esta llevando a cabo es el adecuado o no?
SESIÓN IX
CONSTRUCCION DE SUBBASES Y
BASES GRANULARES
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444
INTRODUCCIÓN
En los últimos años se ha desarrollado mucha actividad en la restauración de viejos
pavimentos deteriorados. Uno de los procedimientos que ha ganado creciente aceptación
es el reciclado de esos viejos pavimentos en nuevas bases de suelo cemento,
procedimiento que, aunque no es nuevo, ha ganado creciente aceptación por sus
excelentes resultados.
Son numerosas las referencias de pavimentos constituidos por bases granulares cubiertas
con capas bituminosas, cuyos materiales debidamente procesados se han utilizado para
construir bases de suelo cemento.
Cuando un pavimento flexible presente fallas, ellas tienen su origen normalmente en
defectos internos, más que superficiales de la base. Es por ello, que un recubrimiento
superficial con una delgada capa bituminosa no soluciona el problema, sino por un breve
lapso, de ahí la importancias de tener en cuenta las consideraciones especificas sobre la
adecuada construcción tanto de las bases y subbases granulares.
OBJETIVOS
� Identificar las características de las bases y subbases granulares en un proyecto
de construcción vial.
� Proporcionar las especificaciones generales con base en las normas expedidas
por INVIAS.
� Conocer los equipos requeridos para la construcción de bases y subbases
granulares.
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445
CONDUCTA DE ENTRADA
Esta es una actividad que le permitirá saber con que bases cuenta del tema que vamos a
abordar, ¡no se preocupe! Si no sabe las respuestas a las preguntas que se le presentan,
lo importante es lograr ampliar la visión para asumir con éxito su formación en el
programa. Ahora lo invito a desarrollar esta auto evaluación, contéstela a conciencia, ya
que los resultados de ella le indicarán con exactitud que tanto sabe y que debe reforzar.
1. Si usted esta en una obra de construcción vial, ¿cómo identificaría las bases y
subbases granulares?
2. ¿Que son las sub-bases y cual es su principal función?
3. ¿Qué requisitos deben poseer los materiales para la construcción de la sub – base?
4. ¿ Que es la base granular?
5. ¿Qué requisitos deben poseer los materiales para la construcción de la sub – base?
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446
SOLUCION DE LA CONDUCTA DE ENTRADA
1. Si usted esta en una obra de construcción vial, ¿cómo identificaría las bases y sub -
bases granulares?
Las bases y sub-bases son capas de material pétreo adecuadamente seleccionadas para
traspasar las cargas de la carpeta de rodadura a la sub-rasante (Infraestructura). Por
tanto se identifican observando su granulometría.
2. ¿Que son las sub-bases y cual es su principal función?
La sub – base es la capa granular localizada entre la sub-rasante y la base en pavimentos
flexibles o rígido y ocasionalmente, sobre todo en pavimentos rígidos, se puede prescindir
de ella. Su principal función es la de Prevenir la intrusión de los finos del suelo de sub-
rasante en las capas de base, para lo cual se debe especificar materiales de graduación
relativamente densa para este propósito.
3. ¿Qué requisitos deben poseer los materiales para la construcción de la sub – base?
Se podrá usar partículas limpias, con suelos tipo grava arenosa, arenas arcillosas o
suelos similares, que cumplan los siguientes requisitos:
� Inorgánicos.
� Libres de materia vegetal.
� Libres de escombros.
� Libres de basuras.
� Libres de material congelado.
� Sin presencia de terrones.
� Sin presencia de trozos degradables.
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447
4. ¿Que es la base granular?
Capa sobre sub-base o sub-rasante destinada a sustentar la estructura del pavimento. Es
la capa que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por los vehículos.
Regularmente esta capa además de la compactación, necesita otro tipo de mejoramiento
(estabilización) para poder resistir las cargas del tránsito sin deformarse y además
transmitirlas en forma adecuada a las capas inferiores.
5. ¿Qué requisitos deben poseer los materiales para la construcción de la base?
Los materiales a utilizar en la base deberán estar libres de residuos orgánicos, suelo
vegetal, arcillas u otro material perjudicial. Además debe cumplir los siguientes requisitos:
Desgaste de los Angeles
Pavimento Asfalto 10 % Max
Pavimento Hormigón 40 % Max
Limite liquido (LL) 25 % Max
Indice de Plasticidad (IP) 6 % Max.
Poder de soporte (CBR)
Pavimento Asfalto 80 % Min.
Pavimento Hormigón 60 % Min.
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448
1. CONSTRUCCIÓN DE SUBBASES Y BASES
GRANULARES
Figura No. 175 Construccion de Bases Y Subbases Gr anulares Tomada de http://www.obrasviales.com
1.1. GENERALIDADES
Las bases y sub-bases son capas de material pétreo adecuadamente seleccionadas
para traspasar las cargas de la carpeta de rodadura a la sub-rasante (Infraestructura).
Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, la ubicación
de estos materiales dentro de la estructura de un pavimento (superestructura), esta
dada por las propiedades mecánicas de cada una de ellas.
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449
Figura No. 176 Traspaso de Cargas a la estructura de Pavimento
Tomada de http://www.obrasviales.com
1.2 DESCRIPCIÓN SUBBASES
1.2.1 Sub-Base
Es la capa granular localizada entre la sub-rasante y la base en pavimentos flexibles o
rígido y ocasionalmente, sobre todo en pavimentos rígidos, se puede prescindir de
ella.
1.2.2 Función de la Sub-Base
Prevenir la intrusión de los finos del suelo de sub-rasante en las capas de base, para
lo cual se debe especificar materiales de graduación relativamente densa para este
propósito.
� Minimizar los daños por efecto de las heladas y en estos casos se debe
especificar materiales con alto porcentaje de vacíos.
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450
� Ayuda a prevenir la acumulación de agua libre dentro de la estructura del
pavimento. En este caso se debe especificar material de libre drenaje y colectores
para evacuar el agua.
� Proveer una plataforma de trabajo para los equipos de construcción.
� Dar soporte a las capas estructurales siguientes.
1.2.3 Materiales
Se podrá usar partículas limpias, con suelos tipo grava arenosa, arenas arcillosas o
suelos similares, que cumplan los siguientes requisitos:
� Inorgánicos.
� Libres de materia vegetal.
� Libres de escombros.
� Libres de basuras.
� Libres de material congelado.
� Sin presencia de terrones.
� Sin presencia de trozos degradables.
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451
Además se debe cumplir las siguientes características:
Tabla No. 13
Limite liquido (LL) 25 % Max.
Indice de plasticidad (IP) 6 % Max.
Poder de soporte (CBR) 40 % Min.
Desgaste de los Angeles 60 % Max.
Finos que pasa malla Nº 200 15 % Max.
1.2.4 Equipo utilizado
Figura No. 177 Equipo de mezclado y perfilado - Motoniveladora
Tomada de http://www.obrasviales.com
La motoniveladora es la maquina mas adecuada para hacer los trabajos de
perfiladura. Es automotriz y sus cuchillas auto ajustables.
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452
Figura No. 178 Equipo de riego
Tomada de http://www.obrasviales.com
Pueden estar formados por camiones estanque provisto de bombas y barras
regadoras que permitan una aplicación uniforme y continua del agua, en anchos
variables y en cantidades controladas.
Figura No. 179 Equipo de compactación
Tomada de http://www.obrasviales.com
La elección del equipo de compactación, dependerá de las características del
material.
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453
1.2.5 Limitaciones meteorológicas.
Las faenas de construcción de la sub-base, deberán suspenderse cuando las
condiciones del tiempo afecten en forma adversa la calidad de la capa terminada.
1.2.6 Confección
La confección de la sub-base deberá ejecutarse en plantas procesadoras fijas o
móviles, que aseguren la obtención de material que cumpla con los requisitos
establecidos. El material deberá acopiarse en canchas habilitadas especialmente para
este efecto, de manera que no se produzca contaminación ni segregación de los
materiales.
1.2.7 Colocación
La sub-base debidamente preparada se extenderá sobre la plataforma del camino,
incluyendo las áreas de bermas, mediante equipos distribuidores autopropulsados,
debiendo quedar el material listo para ser compactado sin necesidad de mayor
manipulación para obtener el espesor y perfil transversal deseado.
La sub-base deberá construirse por capas de espesor compactado no superior a 0.3
m ni inferior a 0.12 m. Espesores superiores a 0.3 m se extenderán y compactaran en
capas. El material extendido debe ser de una granulometría homogénea, no debiendo
presentar bolsones o nidos de materiales finos o gruesos. Ningún material deberá ser
colocado sobre nieve o sobre una capa blanda, barrosa o helada.
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454
1.2.8 Compactación
Una vez esparcido el material, este deberá compactarse mediante rodillos
preferentemente del tipo vibratorios y riegos adicionales para terminar con rodillos
lisos o neumáticos. El rodillado deberá progresar en forma gradual desde el punto
bajo de los costados hacia el centro de la vía en construcción, traslapando cada
pasada con la precedente en por lo menos la mitad del ancho del rodillo.
1.2.9 Terminación
Cualquier área de la sub-base terminada que presente un espesor compactado menor
al espesor indicado, deberá corregirse mediante el escarificado de la superficie,
agregando material aprobado, perfilando, recompactando y terminando conforme a lo
especificado. No se recomiendan los parches superficiales de un área, sin que se
escarifique la superficie de manera de lograr la ligazón correcta del material agregado.
Las áreas con un nivel superior a la tolerancia especificada, serán rebajadas, regadas
y compactadas nuevamente hasta cumplir con lo establecido. La subbase terminada,
deberá quedar uniformemente lisa y paralela a la superficie terminada de la calzada,
recomendándose no tener variaciones en ningún lugar de mas de 2 cm por sobre o
bajo los perfiles indicados en los planos.
1.2.10 Mantención
La sub-base deberá mantenerse en su longitud total, mediante el uso de
motoniveladoras y rodillos aprobados para recibir la capa inmediatamente superior.
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455
1.3 DESCRIPCIÓN BASES
1.3.1 Bases
Capa sobre sub-base o sub-rasante destinada a sustentar la estructura del pavimento.
Es la capa que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por los vehículos.
Regularmente esta capa además de la compactación, necesita otro tipo de
mejoramiento (estabilización) para poder resistir las cargas del tránsito sin deformarse
y además transmitirlas en forma adecuada a las capas inferiores.
1.3.2 Materiales
Los materiales a utilizar en la base deberán estar libres de residuos orgánicos, suelo
vegetal, arcillas u otro material perjudicial. Además debe cumplir los siguientes
requisitos:
Tabla No. 14
Desgaste de los Angeles
Pavimento Asfalto 10 % Max
Pavimento Hormigón 40 % Max
Limite liquido (LL) 25 % Max
Indice de Plasticidad (IP) 6 % Max.
Poder de soporte (CBR)
Pavimento Asfalto 80 % Min.
Pavimento Hormigón 60 % Min.
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456
1.3.3 Equipos
� Motoniveladora.
� Equipo de riego.
� Equipo de compactación
� Compactadores vibratorios, y eventualmente rodillos de neumáticos.
1.3.4 Limitaciones climáticas
La faena de construcción de la base deberá suspenderse cuando las condiciones
meteorológicas afecten en forma perjudicial la calidad de la capa terminada.
No deberá ser colocada cuando la temperatura ambiente en descenso alcance a 3°C.
1.3.5 Condiciones de la sub-base
Con anterioridad a la construcción de la base, deberá limpiarse y retirarse toda
sustancia extraña a la sub-base o sub-rasante previamente aceptada. Los baches o
puntos blandos deformables que se presenten en su superficie o cualesquiera área
que tenga una compactación inadecuada o cualquier desviación de la superficie,
deberán corregirse.
1.3.6 Colocación
La construcción de la base deberá ajustarse a los perfiles longitudinales y
transversales del proyecto y cubriendo un ancho mayor al que la calzada de a lo
menos 10 cm a ambos costados. Se depositaran y se esparcirán los materiales por
cordones, en una capa uniforme sin segregación de tamaños, de manera que la capa
tenga el espesor requerido al ser compactada.
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457
No se permitirá el acarreo por sobre la base no compactada. El material de base
agregado, que haya sido procesado en una planta o haya sido mezclado o combinado
in situ, deberá tenderse en una capa uniforme con la profundidad y ancho indicados
en los planos del proyecto.
El esparcido se realiza mediante una motoniveladora, esparcidor mecánico u otro
método aprobado. Durante el tendido, deberá cuidarse de evitar cortes en la capa
subyacente. La operación deberá continuar hasta que el material haya alcanzado por
lo menos un 95% de la densidad máxima seca dada por el ensaye del Proctor
Modificado.
Ningún material deberá colocarse en nieve o en una capa blanda, barrosa o helada.
1.3.7 Compactación
Después que el agregado haya sido esparcido, se le deberá compactar por medio de
rodillado y riego. La compactación deberá avanzar gradualmente desde los costados
hacia el centro de la vía en construcción. El rodillado deberá continuar hasta lograr la
densidad especificada y hasta que no sea visible el deslizamiento del material delante
del compactador.
La distribución y el rodillado continuaran alternadamente tal como se requiere para
lograr una base lisa, pareja y uniformemente compactada. No se deberá compactar
cuando la capa subyacente se encuentre blanda o dúctil, o cuando la compactación
cause ondulaciones en la capa de la base.
1.3.8 Controles
Una vez compactado el material se procederá a controlar la compactación por medio
de la toma de densidades in situ de acuerdo a la norma T 147 de AASHTO. Los
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458
controles mínimos son ensayo de granulometría, capacidad de soporte (CBR), Limites
de Atterberg y Proctor Modificado.
1.3.9 Terminación
Cualquier área de la base terminada cuyo espesor compactado sea inferior al indicado
o tenga ondas o irregularidades que excedan de 1 cm, deberán corregirse mediante
escarificación de la superficie, perfilando, recompactando la respectiva área.
La superficie de la base terminada, no deberá tener ningún punto cuya cota varíe en
mas de 1.5 cm sobre o bajo los niveles establecidos en los planos. Los espesores no
podrán ser inferiores al 5% del espesor especificado.
1.4 DESCRIPCIÓN BASES MIXTAS
1.4.1 Bases Mixtas
Las bases mixtas son aquellas que están conformadas por una base granular y
además una cantidad dosificada de cemento y asfalto liquido. Se necesita de
maquinaria especializada para desarrollar los trabajos dosificación y mezclado de
estas bases. Generalmente la maquinaria utilizada para tales efectos son los equipos
del tipo Pulver Mix o Bomag MPh-100, que son maquinas mezcladoras de suelo.
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459
1.4.2 Equipos para Bases-Mixtas
Figura No. 180 Equipo de mezclado y perfilado
Tomada de http://www.obrasviales.com
Figura No. 181 Equipo de mezclado y perfilado
Tomada de http://www.obrasviales.com
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460
Figura No. 182 Equipo de mezclado y perfilado
Tomada de http://www.obrasviales.com 1.4.3 Dosificacion de Cemento
Figura No. 183 Dosificacion de cemento
Tomada de http://www.obrasviales.com
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461
Figura No. 184 Dosificacion de cemento
Tomada de http://www.obrasviales.com
1.4.4 Proceso de Mezclado con Asfalto
Figura No. 185 Proceso de Mezclado con Asfalto
Tomada de http://www.obrasviales.com
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462
Figura No. 186 Proceso de Mezclado con Asfalto
Tomada de http://www.obrasviales.com
1.4.5 Compactacion y Perfilado con Motoniveladora
En la compactación y terminación del proceso constructivo, se utilizan los equipos
convencionales.
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463
Figura No. 187 Proceso de Compactación y Perfila do
Tomada de http://www.obrasviales.com
1.4.6 Colocación en Carpeta en Caliente sobre Base Mixta
Este tipo de base se puede colocar sobre cualquier tipo de carpeta de rodado,
incluyendo tratamientos superficiales y carpetas en caliente.
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464
Figura No. 188 Proceso de Colocación en Carpeta en Caliente sobre Base
Mixta
Tomada de http://www.obrasviales.com
1.5 DISPOSICIONES GENERALES PARA LA EJECUCIÓN
DE AFIRMADOS, SUBBASES GRANULARES Y BASES
GRANULARES Y ESTABILIZADAS
Los artículos mencionados en este capitulo corresponden a las Especificaciones
Generales de Construcción de Carreteras propuestas por el Instituto Nacional de Vías y el
Ministerio de Transporte.
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465
1.5.1 Descripción
Esta especificación presenta las disposiciones que son generales a los trabajos sobre
afirmados, subbases granulares y bases granulares y estabilizadas.
Tabla No. 15 Requisitos de los materiales para af irmados, subbases granulares
y bases granulares.
Tomada de Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras INV y MOPT.
1.5.2. Materiales
Para la construcción de afirmados y subbases granulares, los materiales serán
agregados naturales clasificados o podrán provenir de la trituración de rocas y gravas,
o podrán estar constituidos por una mezcla de productos de ambas procedencias.
Capa
Partículas
fracturadas
mecánicament
e
(Agr. Grueso)
Desgast
e
Los
Ángeles
Perdidas en
ensayo
de solidez en
Índice de
aplanamient
o
Y
alargamient
o
C.B.R. I.P. Equiv.
de
arena
Sulfato
de
sodio
Sulfato
de
magnesio
Norma
INV
E-227 E-218 y
E-219
E-220 E-220 E-230 E-148 E-125
y
E-126
E-133
Afirmado 50%
máx.
12%
máx.
18% máx. 4-9
Subbase
granular
50%
máx.
12%
máx.
18% máx. 20, 30
ó 40%
mín.1
< = 6 25%
mín.
Base
granular
50% mín. 40%
máx.
12%
máx.
18% máx. 35% máx. 80%
mín.1
< = 3 30%
mín.
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466
Para la construcción de bases granulares, será obligatorio el empleo de un agregado
que contenga una fracción producto de trituración mecánica.
En ambos casos, las partículas de los agregados serán duras, resistentes y durables,
sin exceso de partículas planas, blandas o desintegrables y sin materia orgánica u
otras sustancias perjudiciales. Sus condiciones de limpieza dependerán del uso que
se vaya a dar al material.
Los requisitos de calidad que deben cumplir los diferentes materiales, se resumen en
la Tabla 3-2. Los requisitos granulométricos se presentan en la especificación
respectiva.
Los requisitos que deben cumplir los materiales para la construcción de bases
estabilizadas, se indican en las especificaciones respectivas.
1.5.3. Equipo
Todos los equipos deberán ser compatibles con los procedimientos de construcción
adoptados y requieren la aprobación previa del Interventor, teniendo en cuenta que su
capacidad y eficiencia se ajusten al programa de ejecución de las obras y al
cumplimiento de las exigencias de la presente especificación y de la correspondiente
partida de trabajo.
1.5.4. Ejecución de los Trabajos
1.5.4.1 Explotación de materiales y elaboración de agregados
Las fuentes de materiales, así como los procedimientos y equipos utilizados para la
explotación de aquellas y para la elaboración de los agregados requeridos, deberán
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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467
tener aprobación previa del Interventor, la cual no implica necesariamente la
aceptación posterior de los agregados que el constructor suministre o elabore de toles
fuentes, ni lo exime de la responsabilidad de cumplir con todos los requisitos de cada
especificación.
Los procedimientos y equipos de explotación, clasificación, trituración, lavado y el
sistema de alimento, deberán garantizar el suministro de un producto de
características uniformes si el constructor no cumple con esos requerimientos, el
Interventor exigirá los cambios que considere necesarios.
Todos los trabajos de clasificación de agregados y en especial la separación de
partículas de tamaño mayor que el máximo especificado para cada gradación, se
deberán efectuar en el sitio de explotación o elaboración y no se permitirá ejecutarlos
en la vía.
Siempre que las condiciones lo permitan, los suelos orgánicos existentes en la capa
superior de las canteras deberán ser conservados para la posterior recuperación de
las excavaciones y de la vegetación nativa. Al abandonar las canteras temporales, el
Constructor remodelará el terreno para recuperar las características hidrológicas
superficiales de ellas.
1.5.4.2 Fase de experimentación en subbases granulares y bases granulares y
estabilizadas.
Antes de iniciar los trabajos, el Constructor emprenderá una fase de experimentación
para verificar el estado de los equipos y determinar, en secciones de ensayo, el
método definitivo de preparación, transporte, colocación y compactación de los
materiales, de manera que se cumplan los requisitos de cada especificación.
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468
Para tal efecto, construirá una o varias secciones de ancho y longitud definidos de
acuerdo con el Interventor y en ellas se probará el equipo y el plan de compactación.
El Interventor tomará muestras de campo y las ensayará para determinar su
conformidad con las condiciones especificadas de densidad granulometría y demás
requisitos.
En el caso de que los ensayos indicaren que la subbase o base granular o
estabilizada no se ajusta a dichas condiciones, el constructor deberá efectuar
inmediatamente las correcciones requeridas a los sistemas de preparación, extensión
y compactación, hasta que ellos resulten satisfactorios para el Interventor.
1.5.4.3 Acopio de los materiales
Los agregados para afirmados, subbase granular y base granular se deberán acopiar
cubriéndolos con plásticos, de manera que no sufran daños o transformaciones
perjudiciales, cada agregado diferente deberá acopiarse por separado, para evitar
cambios en su granulometría original. Los últimos quince centímetros (15 cm) de cada
acopio que se encuentren en contacto con la superficie natural del terreno no deberán
ser utilizados, a menos que se hallan colocado sobre éste lonas que prevengan la
contaminación del material de acopio.
ARTÍCULO 320-96
1.5.5 Subbase Granular
1.5.5.1. Descripción
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469
Este trabajo consiste en el suministro, transporte, colocación y compactación de
material de subbase granular aprobado sobre una superficie preparada, en una o
varias capas, de conformidad con los alineamientos, pendientes y dimensiones
indicados en los planos del proyecto o establecidos por el Interventor.
1.5.5.2. Materiales
Los agregados para la construcción de la subbase granular deberán satisfacer los
requisitos indicados en el aparte 2 del Artículo 300 para dichos materiales. Además,
deberán ajustarse a la franja granulométrica que se muestra en la siguiente tabla.
Tabla No. 16 Franja Granulométrica
Tomada de Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras INV y MOPT.
Para prevenir segregaciones y garantizar los niveles de compactación y resistencia
medidos por la presente especificación, el material que produzca el Constructor
deberá dar lugar a una curva granulométrica uniforme y sensiblemente paralela a los
Tamiz Porcentaje
que pasa
Normal Alterno SBG-1
50 mm 2” 100
37.5 mm 1 ½” 70-100
25 mm 1” 60-100
12.5 mm ½” 50-90
9.5 mm 3/8” 40-80
4.75 mm No. 4 30-70
2.0 mm No. 10 20-55
425 µm No. 40 10-40
75 µm No. 200 4-20
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470
límites de la franja, sin saltos bruscos de la parte superior de un tamiz a la inferior de
un tamiz adyacente y viceversa.
El valor mínimo de resistencia a que hace referencia la Tabla 300. i del Artículo 300,
deberá definirse en los documentos del proyecto.
1.5.5.3. Equipo
Rigen las condiciones generales establecidas en los numerales 300.3 y 311.3, de los
Artículos 300 y 311, respectivamente, de las presentes especificaciones.
1.5.5.4. Ejecución de los Trabajos
1.5.5.4.1 Explotación dé materiales y elaboración dé agregados
Rige lo indicado en el aparte 4.1 del Artículo 300.
1.5.5.4.2 Preparación de la superficie existente
El Interventor sólo autorizará la colocación de material de subbase granular cuando la
superficie sobre la cual debe asentarse tenga la densidad apropiada y las cotas
indicadas en los planos o definidas por él. Además, deberá estar concluida la
construcción de las cunetas, desagües y filtros necesarios para el drenaje de la
calzada.
Si en la superficie de apoyo existen irregularidades que excedan las tolerancias
determinadas en las especificaciones respectivas, de acuerdo con lo que se prescribe
en la unidad de obra correspondiente, el constructor hará las correcciones necesarias,
a satisfacción del Interventor.
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471
1.5.5.4.3 Fase de experimentación
Rige lo indicado en el aparte 4.2 del Artículo 300.
1.5.5.4.4 Transporte y colocación del material
El constructor deberá acarrear y verter el material, de tal modo que no se produzca
segregación, ni se cause daño o comunicación en la superficie existente. Cualquier
contaminación que se presentare, deberá ser subsanada antes de proseguir el
trabajo.
La colocación del material sobre la capa subyacente se hará en una longitud que no
sobrepase mil quinientos metros (1.500 m) de las operaciones de mezcla,
conformación y compactación del material de la subbase.
1.5.5.4.5 Extensión y mezcla del material
El material se dispondrá en un cordón de sección uniforme, donde será verificada su
homogeneidad si la subbase se va a construir mediante combinación de varios
materiales, éstos se mezclarán formando cordones separados para cada material en
la vía, los cuales luego se combinarán para lograr su homogeneidad. En caso de que
sea necesario humedecer o airear el material para lograr la humedad óptima de
compactación, el Constructor empleará el equipo adecuado y aprobado, de manera
que no perjudique la capa subyacente y deje el material con una humedad uniforme.
Éste, después de mezclado, se extenderá en una capa de espesor uniforme que
permita obtener el espesor y grado de compactación exigidos, de acuerdo con los
resultados obtenidos en la fase de experimentación.
En operaciones de bacheo en áreas de reducida extensión, el Constructor propondrá
al Interventor los métodos de extensión y mezcla que garanticen la calidad de la capa.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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472
1.5.5.4.6 Compactación
Una vez que el material de la subbase tenga la humedad apropiado se conformará y
compactará con el equipo aprobado por el Interventor, hasta alcanzar la densidad
especificada.
Aquellas zonas que por su reducida extensión, su pendiente o su proximidad a obras
de arte no permitan la utilización del equipo que normalmente se utiliza, se
compactarán por los medios adecuados para el caso, en forma tal que las densidades
que se alcancen no sean inferiores a las obtenidas en el resto de la capa. La
compactación se efectuará longitudinalmente, comenzando por los bordes exteriores y
hacia el centro, traslapando en cada recorrido un ancho no menor de un tercio (1/3)
del ancho del rodillo compactado. En las zonas peraltadas, la compactación se hará
del borde inferior al superior.
No se extenderá ninguna capa de material de subbase mientras no haya sido
revaluada la nivelación y comprobación del grado de compactación de la capa
precedente. Tampoco se ejecutará la subbase granular en momentos en que haya
lluvia o fundado temor de que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea
inferior a dos grados Celsius (2 °C).
1.5.5.4.7 Apertura al tránsito
Sobre las capas en ejecución se prohibirá la acción de todo tipo de tránsito mientras
no se haya completado la compactación. Si ello no es factible, el tránsito que
necesariamente deba pasar sobre ellas, se distribuirá de forma que no se concentren
ahuellamientos sobre la superficie. El Constructor deberá responder por los daños
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
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473
producidos por esta causa, debiendo proceder a la reparación de los mismos con
arreglo a las indicaciones del Interventor.
1.5.5.4.8 Bacheos
Las excavaciones para reparación de pavimento existente cuya profundidad sea
superior a treinta centímetros (30 cm) deberán rellenarse con material de subbase
granular hasta una profundidad de veinticinco centímetros (25 cm) por debajo de la
rasante existente, material que deberá ser compactado con el equipo adecuado hasta
alcanzar la densidad especificada.
1.5.5.4.9 Conservación
Si después de aceptada la subbase granular, el Constructor demorare la construcción
de la capa inmediatamente superior, por conveniencia o negligencia, deberá reparar,
a su costa, todos los daños en la subbase y restablecer el mismo estado en que se
aceptó.
ARTÍCULO 330-96
1.5.6 Base Granular
1.5.6.1. Descripción
Este trabajo consiste en el suministro, transporte, colocación y compactación de
material de base granular aprobado sobre una subbase, afirmado o subrasante, en
una o varias capas, conforme con las dimensiones, alineamiento y pendientes
señalados en los planos del proyecto u ordenados por el Interventor.
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474
1.5.6.2. Materiales
Los agregados para la construcción de la base granular deberán satisfacer los
requisitos indicados en el aparte 2 del Artículo 300 para dichos materiales.
Además, deberán ajustarse a alguna de las siguientes franjas granulométricas:
Franjas granulométricas para agregados de construcción
Tabla No. 17 Franja Granulométrica
Tomada de Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras INV y MOPT.
La franja por utilizar será la establecida en los documentos el proyecto o la por el
Interventor. Para prevenir segregaciones y garantizar los niveles de compactación y
resistencia exigidos por la presente especificación, el material que produzca el
Constructor deberá dar lugar a una curva granulométrica uniforme, sensiblemente
Tamiz Porcentaje que
pasa
Normal Alterno BG-1 BG-2
37.5 mm 1 ½” 100 -
25 mm 1” 70-100 70-100
19.0 mm ½” 60-90 50-80
9.5 mm 3/8” 45-75 50-80
4.75 mm No. 4 30-60 35-65
2.0 mm No. 10 20-55 20-45
425 µm No. 40 10-30 10-30
75 µm No. 200 5-15 5-15
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475
paralela a los límites de la franja por utilizar, sin saltos bruscos de la parte superior de
un tamiz a la inferior de un tamiz adyacente o viceversa.
1.5.6.3 Equipo
Rigen las condiciones generales establecidas en los numerales 3 y 3 de los Artículos
300 y 311 de este documento, con la salvedad de que la planta de trituración, con
unidades primaria y secundaria, como mínimo, es obligatoria.
1.5.6.4 Ejecución de los Trabajos
1.5.6.4.1 Explotación de materiales y elaboración de agregados
Rige lo indicado en el aparte 4.1 del Artículo 300.
1.5.6.4.2 Preparación de la superficie existente
El Interventor sólo autorizará la colocación de material de base granular cuando la
superficie sobre la cual debe asentarse tenga la densidad y las cotas indicadas o
definidas por el Interventor. Además, deberá estar concluida la construcción de las
cunetas, desagües y filtros necesarios para el drenaje de la calzada.
Si en la superficie de apoyo existen irregularidades que excedan las tolerancias
determinadas en las especificaciones respectivas, de acuerdo con lo que se prescribe
en la unidad de obra correspondiente, el constructor hará las correcciones necesarias
a satisfacción del interventor.
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476
1.5.6.4.3 Fase de experimentación
Se aplica lo descrito en el aparte 4.2 del Artículo 300.
1.5.6.4.4 Transpone y colocación de material
Tiene validez lo indicado en el aparte 4.4 del Artículo 320.
1.5.6.4.5 Extensión y mezcla del material
El material se dispondrá en un cordón de secado uniforme, donde será verificada su
homogeneidad Si la base se va a construir mediante combinación de varios
materiales, éstos se mezclaran formando cordones separados para cada material en
la vía, que luego se combinará para lograr su homogeneidad. En caso de que sea
necesario humedecer o airear el material para lograr la humedad de compactación, el
Constructor empleará el equipo adecuado y aprobado, de manera que no perjudique a
la capa subyacente y deje una humedad uniforme en el material. Éste, después de
mezclado, se extenderá en una capa de espesor uniforme que permuta obtener el
espesor y grado de compactación exigidos, de acuerdo con los resultados obtenidos
en la fase de experimentación.
En operaciones de bacheo en áreas de reducida extensión, el Interventor definirá,
dentro de los sistemas de extensión y mezcla que le proponga el Constructor, el que
considere más adecuado.
1.5.6.4.6 Compactación
El procedimiento para compactar la base granular es igual al descrito en el aparte del
Artículo 320, para la subbase granular.
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477
También resultan validas las limitaciones expuestas en dicho aparte.
1.5.6.4.7 Apertura al tránsito
Se aplica lo descrito en el aparte 4.7 del Artículo 320, para la subbase granular.
1.5.6.4.8 Bacheos
En las excavaciones para reparación del pavimento existente cuya profundidad sea
mayor de treinta centímetros (30 cm), se empleará material de base granular para su
relleno por encima de la subbase granular descrita en el aparte 4.8 del Artículo 320 y
hasta una profundidad de claco centímetros (5 cm) por debajo de la rasante existente.
Si la excavación tiene una profundidad mayor de quince y menor o igual a treinta
centímetros (> 15 y ≤ 30 cm), ella se rellenará con material de base granular hasta
cinco centímetros (5 cm) por debajo de la rasante existente.
En las excavaciones para reparación del pavimento existente cuya profundidad sea
menor o igual a quince centímetros (≤ 15 cm), no se empleará material de base
granular en su relleno.
El material de base granular colocado en estos rellenos deberá ser compactado hasta
alcanzar la densidad especificada.
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478
CONDUCTA DE SALIDA
El objetivo de la siguiente evaluación es identificar las deficiencias o posibles vacíos
conceptuales que el estudiante tenga una vez finalice el estudio de la sesión. Se sugiere
reforzar dichos conceptos mediante la bibliografía sugerida y sesiones de refuerzo
programadas con el tutor de la asignatura.
Lea y responda las siguientes preguntas
Recuerde que este es un proceso personal, por favor hágalo solo y después, si así lo
desea, confronte sus respuestas con el módulo, su tutor o sus compañeros. Ánimo y
buena suerte en esta misión.
1. ¿Cómo deberá ser el acopio de los agregados para afirmados, subbase granular y base granular?
2. ¿Qué requisitos deben satisfacer los agregados para la construcción de la subbase
granular?
3. Dentro de una obra de construcción vial, ¿cómo deberá compactarse la subbase
granular?.
4. ¿Cuál es el procedimiento a seguir para la realización de los bacheos?
5. ¿ En que consiste el trabajo de las bases granulares?
6. ¿Qué requisitos deben satisfacer los agregados para la construcción de la base
granular?
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SOLUCION DE LA CONDUCTA DE SALIDA 1. ¿Cómo deberá ser el acopio de los agregados para afirmados, subbase granular y base granular?
Los agregados para afirmados, subbase granular y base granular se deberán acopiar
cubriéndolos con plásticos, de manera que no sufran daños o transformaciones
perjudiciales, cada agregado diferente deberá acopiarse por separado, para evitar
cambios en su granulometría original. Los últimos quince centímetros (15 cm) de cada
acopio que se encuentren en contacto con la superficie natural del terreno no deberán ser
utilizados, a menos que se hallan colocado sobre éste lonas que prevengan la
contaminación del material de acopio.
2. ¿Qué requisitos deben satisfacer los agregados para la construcción de la subbase
granular?
Los agregados para la construcción de la subbase granular deberán satisfacer los
requisitos ajustados a la franja granulométrica que se muestra en la siguiente tabla.
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480
3. Dentro de una obra de construcción vial, ¿cómo deberá compactarse la subbase
granular?.
Una vez que el material de la subbase tenga la humedad apropiada se conformará y
compactará con el equipo aprobado por el Interventor, hasta alcanzar la densidad
especificada.
Aquellas zonas que por su reducida extensión, su pendiente o su proximidad a obras de
arte no permitan la utilización del equipo que normalmente se utiliza, se compactarán por
los medios adecuados para el caso, en forma tal que las densidades que se alcancen no
sean inferiores a las obtenidas en el resto de la capa. La compactación se efectuará
longitudinalmente, comenzando por los bordes exteriores y hacia el centro, traslapando
en cada recorrido un ancho no menor de un tercio (1/3) del ancho del rodillo compactado.
En las zonas peraltadas, la compactación se hará del borde inferior al superior.
4. ¿Cuál es el procedimiento a seguir para la realización de los bacheos?
Tamiz Porcentaje
que pasa
Normal Alterno SBG-1
50 mm 2” 100
37.5 mm 1 ½” 70-100
25 mm 1” 60-100
12.5 mm ½” 50-90
9.5 mm 3/8” 40-80
4.75 mm No. 4 30-70
2.0 mm No. 10 20-55
425 µm No. 40 10-40
75 µm No. 200 4-20
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481
Las excavaciones para reparación de pavimento existente cuya profundidad sea superior
a treinta centímetros (30 cm) deberán rellenarse con material de subbase granular hasta
una profundidad de veinticinco centímetros (25 cm) por debajo de la rasante existente,
material que deberá ser compactado con el equipo adecuado hasta alcanzar la densidad
especificada.
5. ¿ En que consiste el trabajo de las bases granulares?
Este trabajo consiste en el suministro, transporte, colocación y compactación de material
de base granular aprobado sobre una subbase, afirmado o subrasante, en una o varias
capas, conforme con las dimensiones, alineamiento y pendientes señalados en los planos
del proyecto u ordenados por el Interventor.
6. ¿ Qué requisitos deben satisfacer los agregados para la construcción de la base
granular?
Los agregados para la construcción de la base granular deberán satisfacer los requisitos
ajustados a la franja granulométrica que se muestra en la siguiente tabla.
Tamiz Porcentaje que
pasa
Normal Alterno BG-1 BG-2
37.5 mm 1 ½” 100 -
25 mm 1” 70-100 70-100
19.0 mm ½” 60-90 50-80
9.5 mm 3/8” 45-75 50-80
4.75 mm No. 4 30-60 35-65
2.0 mm No. 10 20-55 20-45
425 µm No. 40 10-30 10-30
75 µm No. 200 5-15 5-15
PRUEBA FINAL
El objetivo de la siguiente evaluación es identificar las deficiencias o posibles vacíos
conceptuales que el estudiante tenga una vez finalice el estudio de la sesión. Se sugiere
reforzar dichos conceptos mediante la bibliografía sugerida y sesiones de refuerzo
programadas con el tutor de la asignatura.
Lea y responda las siguientes preguntas
Recuerde que este es un proceso personal, por favor hágalo solo y después, si así lo
desea, confronte sus respuestas con el módulo, su tutor o sus compañeros. Ánimo y
buena suerte en esta misión.
1. ¿Cómo se clasifican las excavaciones, mencione tres tipos?
2. ¿Cómo debe realizarse la ejecución del relleno y mediante el uso de que equipos?
3. ¿En que consiste un movimiento de tierras?
4. ¿Qué fuerzas deben considerarse para el calculo de un muro de contención en
gaviones?
5. ¿Cuáles son las aplicaciones y usos de los muros de contención en gaviones?
6. ¿Qué son los geotextiles?
7. ¿Cuáles son los tipos de geotextiles y describa sus características?
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483
Los tipos de geotextiles son:
8.¿Qué es un geofiltro y cuales son sus ventajas?
9. ¿Qué es una Solera?
10. ¿En que casos se utilizan las bridas?
11. ¿Para que son utilizados los colchones y las redes de alambre tejido a doble torsión?
12. Se dispone de una volqueta de 4 m3 de capacidad que debe acarrear roca
fragmentada como material de excavación, al cual asigna el 65 % como coeficiente de
expansión, ¿Cuántos m3 acarrea la volqueta llena?
13. ¿Determinar el peso de los 4 m3 de roca fragmentada suelta que carga la volqueta del
ejemplo anterior, sobre la base de que un metro cubico de roca fragmentada en corte
tiene un peso aproximado de 2620 Kg.
14. ¿250 m3 de corte, a cuantos m3 de terraplén puede considerarse?
15. ¿Qué es una alcantarilla?
16. ¿Qué es un box- culvert?
17. Calcule la pendiente mínima sobre la cual el canal que se muestra en la figura de
be estar instalado si éste va a transportar 50 pies 3 / s de agua con una profundidad de 2
pies. Los lados y el fondo del canal están fabricados de concreto formado semiterminado.
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484
18. ¿Cómo se utilizan las juntas de las tuberías?
19. ¿Mediante que parámetros debe regirse una entidad que pretenda ejecutar un
proyecto de redes y acometidas de alcantarillado?
20. Ubique una obra de construcción cuya cimentación se este ejecutando por medio
de zapatas, ¿Qué etapas realizaría en el proceso constructivo de las mismas?
21. De acuerdo con el tema tratado, determine ¿cuál será la función principal de la
cimentación, ya sea por zapatas, losas o pilotes?
22. ¿Cuales cree usted, que son las causas de los asentamientos producidos en los
terrenos de cimentación?
23. ¿Cómo deberá ser el acopio de los agregados para afirmados, subbase granular y
base granular?
24. ¿Qué requisitos deben satisfacer los agregados para la construcción de la base
granular?
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485
SOLUCIÓN PRUEBA FINAL
EVALUACIÓN FINAL EVALUACIÓN FINAL
1. ¿Cómo se clasifican las excavaciones, mencione tres tipos?
Las excavaciones se clasifican en:
� Excavación en terreno blando.
� Excavación en terreno semiduro.
� Excavación en terreno duro.
� Excavación en terreno muy duro.
� Excavación en roca.
Excavación en terreno blando : Puede ser ejecutada valiéndose exclusivamente de la
pala. El material del suelo puede ser de tipo arenoso, arcilloso o limoso, o una mezcla de
estos materiales; también puede contener materiales de origen orgánico.
Excavación en terreno duro : Puede ser ejecutada valiéndose exclusivamente de la
chuzo. El material puede ser una mezcla de grava, arena y arcilla, fuertemente
consolidada.
Excavación en roca : La que precisa para su ejecución del uso de explosivos. El material
puede estar constituido por un manto de roca, o por piedras de gran tamaño, que no
pueden ser removidas mediante el uso de maquinaria.
2. ¿Cómo debe realizarse la ejecución del relleno y mediante el uso de que equipos?
El relleno debe ejecutarse por capas horizontales de espesor suelto no mayor de 20 cm,
en todo el ancho de la calzada o acera y en longitudes adecuadas, de acuerdo al método
empleado en la distribución, mezcla y compactación. En caso de ser transportado y
vaciado mediante camiones, mototraillas, u otro equipo de volteo, la distribución debe ser
efectuada mediante Bulldozer, Motoniveladoras u otro equipo adecuado. Si el material no
fuese uniforme, se debe proceder además a mezclarlo hasta obtener la debida
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486
uniformidad. Al mismo tiempo, deberá controlarse el tamaño máximo de los elementos
que integren dicho material, eliminando todo aquel que supere este tamaño.
3. ¿En que consiste un movimiento de tierras?
Un movimiento de tierras consiste en una modificación del perfil natural del suelo para la
ejecución de una obra de pavimentación por medio de las cotas de proyecto de rasante y
subrasante, siendo necesario en algunos casos rebajar dichas cotas, y en otros casos
elevarlas, el primer caso corresponde ejecutar un trabajo de "corte o excavación", y en el
segundo, un trabajo de "relleno o de terraplén", En ambos casos debe efectuarse lo que
constituye propiamente un "movimiento de tierras”.
4. ¿Qué fuerzas deben considerarse para el calculo de un muro de contención en
gaviones?
Para el cálculo de un muro de contención deben considerarse las siguientes fuerzas:
Peso propio del muro
Presión del relleno contra el respaldo
La componente normal de las presiones en la cimentación.
La componente horizontal de las presiones en la cimentación
La presión de la tierra contra el frente del muro.
Fuerzas de puente. (en el caso de que fuera estribo de puente)
Sobrecargas actuales sobre el relleno.
Fuerzas de filtración y otras provocadas por el agua.
Las subpresiones.
La vibración.
El impacto de fuerzas
Los temblores
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487
La acción de las heladas
Las expansiones debidas a cambios de humedad en el relleno.
5. ¿Cuáles son las aplicaciones y usos de los muros de contención en gaviones?
Las aplicaciones y usos de los muros de contención en gaviones son:
Defensas de riberas, muros de encausamiento, espigones y protección de diques.
Muros de contención y terraplanes. Protección de estribos de puentes y accesos.
Cabezales de alcantarillas. Tomas rústicas. Revestimientos de canales, etc.
6. ¿Qué son los geotextiles?
Los geotextiles son productos elaborados en base a polímeros básicos como son:
polietileno, poliéster, nylon, poliamida, fibra de vidrio, etc; polímeros altamente inertes a
degradaciones biológicas y químicas.
7. ¿Cuáles son los tipos de geotextiles y describa sus características?
Los tipos de geotextiles son:
Geotextiles Tejidos: tienen altas fuerzas a la tensión, alto módulo y baja elongación.
Geotextiles no Tejidos: son muy permeables y tienen altas características de elongación.
8. ¿Qué es un geofiltro y cuales son sus ventajas?
El geofiltro actúa como elemento de contención formando diques continuos, ó bolsas que
se apilan en el lugar que se quiere defender, economizando agregado pétreo y capas de
transición. La alta resistencia a la tracción del RG permite alturas que se consiguen
rápidamente, proporcionando un rápido rellenado con agregado suelto, arena, suelo, etc.
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488
9. ¿Qué es una Solera?
De acuerdo al diseño hidráulico de las estructuras, las pendientes críticas de
construcción, llevan a estas estructuras ya sean canales o acequias a soportar flujos
supercríticos, con el consiguiente riesgo de erosión y socavación que se produce por el
fluido. Con la idea de evitar éste tipo de inconvenientes, que podrían originar
asentamientos en las obras, se establece la necesidad de colocar en el fondo de la
estructura tanto en la entrada como en la salida y por lo tanto en la sección longitudinal
una capa de hormigón denominada solera o solado, que seria a la vez en caso de un
canal el fondo del mismo.
10. ¿En que casos se utilizan las bridas?
Los tubos con brida generalmente se especifican para servicio sobre el suelo para
manejo de aire, agua, aguas negras, u otros líquidos cuando es necesario usar juntas
rígidas con cerrojo. Se usan mucho en sistemas de tubos industriales, estaciones de
bombeo, plantas para tratamiento de aguas, plantas para tratamiento de aguas negras y
otras tuberías interiores.
11. ¿Para que son utilizados los colchones y las redes de alambre tejido a doble torsión?
Colchones Reno y las redes de alambre tejido a doble torsión, que han sido utilizados
durante mas de un siglo para la construcción de obras hidráulicas y viales. Por su propia
naturaleza, estos materiales tienen la capacidad de integrarse con el terreno circundante,
asegurando así el éxito y la durabilidad de la obra llevada a cabo.
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489
12. Se dispone de una volqueta de 4 m3 de capacidad que debe acarrear roca
fragmentada como material de excavación, al cual asigna el 65 % como coeficiente de
expansión, ¿Cuántos m3 acarrea la volqueta llena?
Se tiene entonces:
A = 4 x fc 61.0165
100==B
A
Luego, A = 4 x 0.61 = 2.42 m3
La volqueta llena acarrea 2.42 m3 de roca fragmentada en corte.
13. ¿Determinar el peso de los 4 m3 de roca fragmentada suelta que carga la volqueta del
ejemplo anterior, sobre la base de que un metro cubico de roca fragmentada en corte
tiene un peso aproximado de 2620 Kg.
a) Los 4 m3 de roca fragmentada equivalen a 2.42 m3 del material en banco, que pesan
2.42 m3 x 2620 Kg / m3 = 6340 Kg.
b) El peso de los 4 m3 de roca fragmentada acarreada puede, pues, calcularse:
4 x 2620 x 0.61 = 36392.8 Kg.
14. ¿250 m3 de corte, a cuantos m3 de terraplén puede considerarse?
terrapléndemcortedem
terrapléndemxcortedem 3
3
33 5.187
100
75250 =
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490
15. ¿Qué es una alcantarilla?
Se considera que una alcantarilla es una obra con una luz comprendida entre 0.6 y 5.0
metros, con diversidad de diseños, de acuerdo con las condiciones hidráulicas y del suelo
de cimentación. Existen entre este tipo de drenajes, obras rígidas y obras flexibles. Las
primeras sufren deformaciones muy pequeñas bajo el peso del terraplén y sobre los lados
de ellas. Las alcantarillas flexibles, generalmente de lámina corrugada, se usan mucho de
sección circular pero tienen otras secciones como la ovoidal y la elíptica, apropiadas para
gastos mayores que las que desalojan los conductos circulares
16. ¿Qué es un box- culvert?
El cajón de concreto o box- culvert, es la estructura que resuelve el problema de falta de
capacidad del suelo, pues le transmite a éste un mínimo de niveles de esfuerzo, cuando
por capacidad hidráulica quede restringido el uso de tubería.
La estructura rígida del box soporta mejor los movimientos del terraplén sobre el terreno
de cimentación compresible, pues aunque sufran agrietamientos que hayan de ser
calafateados, su función no se ve esencialmente comprometida por el asentamiento y, al
comunicar al terreno esfuerzos del orden de los que comunica el propio terraplén, se
eliminan los problemas por asentamiento diferencial, de otro modo tan grave.
17. Calcule la pendiente mínima sobre la cual el canal que se muestra en la figura de
be estar instalado si éste va a transportar 50 pies 3 / s de agua con una profundidad de 2
pies. Los lados y el fondo del canal están fabricados de concreto formado semiterminado.
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491
Solución:
2/13/200.1SAR
nQ
=
Utilizamos la siguiente formula cuando R esta expresado en pies
2/13/249.1SAR
nQ
=
2
3/249.1
=AR
QnS
para concreto semiterminado, formado encontramos que n = 0.017. loa valores de A y R
pueden calcularse de la geometría de la sección:
El área:
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2122/22224 piesA =+=
El perímetro mojado:
piesWP 66.94424 =++=
EL radio hidráulico:
piesWPAR 24.166.9/12/ ===
Por consiguiente de la ecuación
2
3/249.1
=AR
QnS
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492
Tenemos :
por lo tanto, el canal debe caer al menos 1.69 pies
por cada 1000 pies de longitud.
18. ¿Cómo se utilizan las juntas de las tuberías?
Las juntas de las tuberías serán únicamente con empaque de caucho colocado en forma
de anillo continuo, que encaje ajustado dentro del espacio anular existente entre las
superficies traslapadas de la junta ensamblada, en la tubería y sometido a presión al
entrar el espigo en la campana. Cumplirá la norma ICONTEC 1328.
El empaque será un anillo vulcanizado y será el único elemento del cual dependa que las
juntas sean flexibles y estancas, cumplirá la norma ICONTEC 1328.
19. ¿Mediante que parámetros debe regirse una entidad que pretenda ejecutar un
proyecto de redes y acometidas de alcantarillado?
Debe regirse por los parámetros consagrados en las normas ICONTEC.
N FINAL
20. Ubique una obra de construcción cuya cimentación se este ejecutando por medio
de zapatas, ¿Qué etapas realizaría en el proceso constructivo de las mismas?
� Desbroce del solar
� Replanteo por medio de camillas previa explanación.
� Señalamiento o señalización de la superficie o perímetro de las zapatas y vigas
� Fijar o marcar perfectamente los ejes mediante las camillas
� Excavación siguiendo o guiados por el plano de replanteo hasta la cota que se
considere como firme según el estudio geotécnico, no se excavaran los últimos 15 o
20 cms del canto de la zapata si no se va introducir inmediatamente el hormigón de
regulación o de limpieza.
� Refinado de paredes y del fondo hasta la cota del firme
00169.0)24.1()12(49.1
)017.0()50(2
3/2=
=S
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493
� Verter el hormigón de regularización. Antes del vertido de hormigón es conveniente
espolvorear las paredes de la excavación para entibarlas.
� Disposición de las armaduras sobre calzos que aseguren el recubrimiento y que serán
tantos como se necesiten para mantener la horizontalidad de las armaduras.
� La capa de hormigón de regularización será de unos 15 cms, el recubrimiento será tal
que la armadura disté mas de 10 cms del hormigón de limpieza.
� Colocación y fijado de las armaduras de las vigas de atado, riostras o centradoras
� Vertido del hormigón por tongadas, en el caso de preverse junta de hormigonado en la
viga de riostra o de atado será vertical y estará dispuesta en el centro de esta, se
vertira el hormigón en el centro de las vigas. Si por necesidad debe de haber una junta
en la zapata por falta de hormigón se realizara bajo el nivel de canto de las vigas y
será perpendicular a la dirección de esfuerzos horizontales.
� Curado a base de riegos, 3 veces diarias durante la primera semana.
21. De acuerdo con el tema tratado, determine ¿cuál será la función principal de la
cimentación, ya sea por zapatas, losas o pilotes?
La función principal de una cimentación es la transmisión de las cargas al terreno donde
son absorbidas y el anclaje del edificio en previsión de posibles movimientos horizontales
o desplazamientos.
22. ¿Cuales cree usted, que son las causas de los asentamientos producidos en los
terrenos de cimentación?
Los asentamientos del terreno, suelen deberse a que las tierras han cedido por alguna
causa extrínseca, como la realización de pozos en su proximidad, excavaciones
subterráneas, o pérdidas en la red de abastecimiento de agua o en la de saneamiento,
produciendo el arrastre de los finos y creando oquedades en el subsuelo.
Excepcionalmente la causa de estos asentamientos puede deberse a un alto contenido de
arcillas expansivas en el terreno o a niveles freáticos situados en las capas profundas del
terreno que varían el caudal del agua que discurre por ellos.
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494
23. ¿Cómo deberá ser el acopio de los agregados para afirmados, subbase granular y
base granular?
Los agregados para afirmados, subbase granular y base granular se deberán acopiar
cubriéndolos con plásticos, de manera que no sufran daños o transformaciones
perjudiciales, cada agregado diferente deberá acopiarse por separado, para evitar
cambios en su granulometría original. Los últimos quince centímetros (15 cm) de cada
acopio que se encuentren en contacto con la superficie natural del terreno no deberán ser
utilizados, a menos que se hallan colocado sobre éste lonas que prevengan la
contaminación del material de acopio.
24. ¿ Qué requisitos deben satisfacer los agregados para la construcción de la base
granular?
Los agregados para la construcción de la base granular deberán satisfacer los requisitos
ajustados a la franja granulométrica que se muestra en la siguiente tabla.
Tamiz Porcentaje que pasa
Normal Alterno BG-1 BG-2
37.5 mm 1 ½” 100 -
25 mm 1” 70-100 70-100
19.0 mm ½” 60-90 50-80
9.5 mm 3/8” 45-75 50-80
4.75 mm No. 4 30-60 35-65
2.0 mm No. 10 20-55 20-45
425 µm No. 40 10-30 10-30
75 µm No. 200 5-15 5-15
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495
BIBLIOGRAFÍA
1. BEDFORD Anthony y FOWLER Wallace L.., Mecanica para Ingenieria. Adison-
Wesley Iberoamericana 1996.
2. BELTRÁN M., Lisandro. El uso de la vegetación en estabilización de taludes.
Primer Simposio Suramericano de Deslizamientos. Sociedad Colombiana de
Geotecnia, Vol. I, 1989. pp.
3. BOWLES, Joseph E. Foundation analysis and design 5a ed. 1996.
4. BRAVO Paulo Emilio. Diseño de Carreteras. 4ta. Edición. Bogotá: Paulo Emilio
Bravo y Cia. Ltda, 1980. Tomo 13.
5. DOCAMPO López, José M. Manual de ejecución de trabajos de movimiento de
tierras / José M. Docampo López y Anatoli A. Franivski. Habana (Cuba) : MTI ;
Científico-Técnica México : Trillas, 1985
6. CASALLAS, Jurado John William. Diseño de Estructura para control de inundaciones.1985
7. CARCIENTE Jacob. Carreteras Estudio y Proyecto. Caracas (Venezuela) :
Imprenta Universitaria, 1985.
8. CLARKSON H. Oglesby. Ingeniería de Carreteras. 2da Edición. New York:
Compañía Editorial Continental S.A, 1989.
9. CHOW Ven Te. Handbook of Applied Hidrology. New York: Mc Graw Hill Book Co,
1965.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
ESCUELA DE INGENIEROS MIL ITARES
496
10. DUQUE C., Humberto Control de la erosión con gaviones . Bogotá Usta, 1977
11. ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES. Manual: Modo de descripción y
conocimiento del equipo.
12. EL EMPLEO DE GAVIONES EN OBRAS DE INGENIERIA. Escuela de Ingenieros
Militares. Bogota 1995
13. GARCIA L. Manuel. Utilización de pantallas ancladas para estabilizar un deslizamiento en Bogotá. II Jornadas Geotécnicas. Bogotá: Sociedad Colombiana de Ingenieros, 1980.
14. GUTIERREZ, C. Aurelio. Calculo y Diseño de un Edificio Convencional.1985
15. GONZÁLEZ DELGADILLO, Germán Guillermo Pilotes y muros pantalla
preexcavados bajo lodos bentonitico / Bogotá : Usta, 1998
16. INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS Y MINISTERIO DE TRANSPORTE.
Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras. Escuela Colombiana
de Ingeniería, 1998.
17. ICONTEC. Especificaciones Generales de Construcción de Redes Y Acometidas
de Alcantarillado.1.996
18. Problemas de inestabilidad, Circuito Vial Centro-Vitelma, Zona de la Concordia.
Informe No. 116 de Ingeniería y Geotecnia Ltda.. para el Instituto de Desarrollo
Urbano, 1979.
19. ROBERT L. MOOT., Mecanica de Fluidos Aplicada. Prentice hall
Hispanoamericana, S.A.
20. 1996.
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCION VIAL
ESCUELA DE INGENIEROS MIL ITARES
497
21. LINSLEY, KOHLER AND PAULHUS. Hidrology for Engineers. New York: Mc Graw
Hill Book Co, 1982.
22. ROBERT L. MOOT., Mecanica de Fluidos Aplicada. Prentice hall
Hispanoamericana, S.A.
23. 1996.
24. ORGANIZACIÓN DE AVIACIÓN CIVIL INTERNACIONAL. Diseño y Operaciones
de Aeródromos, Caracas (Venezuela): OACI, Volumen 1, Anexo 14, 1984.
25. LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados
26. Santafé de Bogotá : Escuela Colombiana de Ingeniería, 1997
27. MERRIt, Frederick S Manual integrado de diseño y construcción 5a ed. Merrit,
Frederick S., ed. 1997
28. MONTEJO PECK, Ralph B Ingeniería de cimentaciones 2a ed. 1996
29. SÁNCHEZ SABOGAL F. Pavimentos. Bogotá: Universidad La Gran Colombia,
Tomo I. . 1984.
30. TORRES, Segura Ricardo. Manual para la Utilización de los Geotextiles en las Obras Civiles. 1986.
31. Técnicas de Bioingeniería para la Estabilización de Taludes y el Control de la
Erosión. Memorias del IV Congreso Colombiano de Geotecnia, Sociedad
Colombiana de Geotecnia, Bogotá, 1991.
32. UNIVERSIDAD, Santo Tomas de Aquino. Muros de Contención y Muros de Sótano.1986