E.P.E.T. N° 2 - Centenario

6 ° Año construcciones

Unidad N° 9 - Topografía y Obras Viales

9.1 Anteproyecto: Antecedentes topográficos, legales y económicos. Consultoras, relevamiento, amojonado y representación de la traza. 9.2 Marco jurídico-legal: presentación del anteproyecto, declaración de utilidad pública, mensura de la traza, compra o expropiación de las tierras, llamado a licitación, concesión, adjudicación. 9.3 Proyecto: cálculo de los perfiles transversales y longitudinal, cota de la rasante, progresivas, obras de arte. Cálculo de curvas, peraltes y movimiento de suelos. 9.4 Ejecución: Apertura, despeje y alambrado de la traza, replanteo del eje de ruta. 9.5 Obras anexas: yacimientos, planta de asfalto, obrador. 9.6 Ejecución del terraplén: capas, subrasante, rasante, maquinaria vial. Apéndice.

Generalidades Las Obras Viales como su nombre lo indica son las obras que implican la construcción de una Vía (del latín Vía = Ruta) de comunicación, que puede ser una carretera, una vía férrea o un viaducto (puente o canal navegable) y por extensión se pueden englobar todas las obras de infraestructura ya que el tipo de construcción y la modalidad son similares.

Los antecedentes históricos de la Vialidad debemos buscarlos directamente en los comienzos de la civilización humana con los caminos recorridos por los pueblos nómadas que en persecución de las manadas de animales migratorios recorrían una y otra vez ciertos senderos y pasos a través de montañas y selvas del pleistoceno, abriendo picadas, construyendo puentes colgantes y marcando sendas que se respetaban año tras año.

Pasamos luego a la construcción de sistemas de “carreteras” como las utilizadas por los persas, asirios, griegos y romanos, pueblos que comprendiendo la necesidad de la comunicación terrestre llevaban a sus ingenieros y constructores de rutas un paso adelante de sus generales y soldados.

Este sistema fue perfeccionado por el imperio romano cuyo sistema de vías se extendió por todo el mundo conocido (alrededor del mar Mediterráneo y en Asia hasta la mesopotamia) y se mantiene aún hoy como monumento histórico en toda la península itálica, pudiendo encontrarse restos de las mismas en los desiertos norafricanos sobre la costa del mediterráneo y en las costas turcas y del medio oriente.

La via Appia una de las rutas del sistema vial romano

Otro caso clásico es el de la Ruta de la Seda que uniendo los oasis de los desiertos asiáticos recorría miles de kilómetros para unir Constantinopla sobre el Mediterráneo con las costas del mar de la China

Para no ir tan lejos podemos citar también el sistema de carreteras incaico (el “Camino del Inca”), que unía la actual provincia argentina de Mendoza con las costas ecuatorianas cercanas a Guayaquil, pasando por Chile, Bolivia y Perú como la actual carretera Panamericana.

Antecedentes

Entrando ya en el tema de la obra vial propiamente dicha comenzaremos por el principio, el génesis de todo proyecto vial, puede ser de tres tipos, y enumerados por su importancia podemos citar :

Antecedentes Legales o Históricos : El origen de la mayor parte de nuestro sistema vial lo encontramos en el recurso jurídico denominado “Por el uso y la costumbre”, es decir una gran parte de la red vial argentina esta asentada por donde históricamente pasaron las primeras vías de comunicación (las “rastrilladas” de los indios pampas en los desiertos centrales, el “Camino del Virrey” actual Ruta Nac. 8 , acceso al NOA y las rutas seguidas por la conquista del desierto en nuestra zona, actuales rutas 40 y 22).

Antecedentes Topográficos y Topológicos: Es decir los accidentes geográficos y la constitución física del terreno donde se va a construir una ruta. Si bien en el pasado este constituía el antecedente y la razón fundamental del trazado de una ruta, ahora con los actuales medios técnicos ya no mantiene el carácter de antecedente fundamental de antaño.

Antecedentes económicos : Es este quizás el antecedente de mayor peso al momento de evaluar el trazado de una ruta, jugando roles fundamentales en la toma de decisiones los siguientes ítems económicos :

1 °.- Importancia económica, turística, o mercantil de las ciudades o zonas unidas por la ruta en proyecto.

2 °.- Valor de las tierras que deberán ser expropiadas (y por supuesto pagadas), por el paso de la traza.

3 °.- Características morfológicas del terreno que hacen al precio final del proyecto.

Uniendo estos antecedentes a necesidades detectadas en la población o proyectos de tipo político, social y económico es como tiene origen una futura ruta, puente o vía férrea. El origen puede estar en una cámara legislativa provincial o nacional o en el poder ejecutivo provincial o nacional, en todo caso una vez que ha tomado cuerpo la decisión política o la necesidad de la construcción, comienza la fase puramente técnica de la misma.

Anteproyecto

(A partir de aquí nos referiremos obviamente a una ruta pero los procedimientos son similares en caso de otro tipo de obra vial como una vía férrea o un canal)

En este paso se vuelven a tener en cuenta los antecedentes antes mencionados pero ya con mayores precisiones, puesto que es el personal técnico-profesional el que se encarga de los estudios.

Estos estudios deben ser encarados por un cuerpo técnico que puede ser tanto un equipo de trabajo de la respectiva dirección de vialidad (provincial o nacional) o puede ser encargado a un ente privado como una consultora, en general este último criterio es el que se sigue quedando los equipos de trabajo oficiales como contralor del trabajo ejecutado por la mano de obra privada.

Las consultoras son empresas que se encargan específicamente del relevamiento y el estudio técnico de las características topográficas de la zona y del impacto ambiental de la futura obra.

El primer paso a dar en esa dirección es conseguir los antecedentes cartográficos y catastrales de la probable traza: cartográfico para conocer los accidentes geográficos y las características geológicas que se hallarán en el terreno, y catastrales para averiguar los dominios, el uso actual y los posibles efectos sociales de la obra.

El próximo paso es el envío al terreno de uno o varios equipos de trabajo que efectuarán trabajos de nivelación (para conocer con certeza los desniveles existentes), de posicionamiento de puntos (para efectuar el deslinde exacto de las tierras que se ocuparán), colocarán la red de puntos fijos (de coordenadas y cota conocida) que será la base sobre la que trabajarán los topógrafos para el futuro replanteo del proyecto terminado y efectuarán el estudio de suelos.

Una vez concluida la etapa de relevamiento comienza la fase de representación de la o las trazas probables lo que se hace comúnmente sobreponiendo a modelos digitales del terreno, estructuras virtuales creadas a partir de proyectos generados en estaciones C.A.D. Estos modelos creados en computadora deben ser ploteados para ser presentados ante las comisiones técnicas de los organismos gubernamentales y legislativos quienes en definitiva elegirán las mejores opciones (en teoría) y efectuarán las correcciones necesarias que originarán el anteproyecto definitivo.

9.2 Marco jurídico-legal

Presentación ante el poder legislativo - Marco legal

En general la presentación del anteproyecto a las cámaras legislativas es un paso meramente formal ya que este es producto de comisiones donde los legisladores han tenido gran injerencia a través de sus asesores técnicos, por lo que la Ley que comúnmente aprueba el anteproyecto solo da un sustento legal y un carácter más oficial a lo ya actuado.

Una vez aprobada la ley comienzan una serie de trámites administrativos orientados a poner en orden el dominio de la traza aprobada en el anteproyecto, generalmente se envían al terreno nuevas comisiones encargadas de deslindar la traza, mensurar y amojonar lo que luego será “zona de camino” y las propiedades privadas, tasar las propiedades a expropiar y acordar con los propietarios los emplazamientos de las alcantarillas y obras de arte con que se deberá resarcir a quienes se vean afectados. Por lo general este tipo de trabajos es llevado a cabo por equipos de trabajo de las respectivas direcciones de catastro de las provincias.

9.3 Proyecto

Proyecto - Licitación - Adjudicación

Mientras se llevan a cabo los trabajos anteriores, otros equipos técnicos generalmente de la dirección provincial de vialidad o de una consultora o ambos reunidos van convirtiendo el anteproyecto en el proyecto final que será construido.

El ítem más importante que se decidirá en este paso es la Cota de la Rasante, es decir la altura final sobre el terreno natural de la capa asfáltica una vez terminada. La importancia de esto radica en que en base a esta cota se deberán proyectar y calcular los perfiles transversales y el longitudinal de toda la obra:

Perfil longitudinal: Es la línea que sigue el centro de la cinta asfáltica, representa la parte mas alta que alcanzará el proyecto es decir la RASANTE a intervalos regulares le será definida una cota que será la de la cinta asfáltica terminada. Sobre ella se emplazarán las curvas, puentes y alcantarillas, también se medirán las progresivas que definirán la longitud final de la obra y a ella estarán referidos los desniveles con respecto a las distintas capas, al terreno natural y a los drenajes laterales.

Perfiles transversales: Son líneas trazadas perpendicularmente al perfil longitudinal, a intervalos regulares que definen los desniveles entre las distintas capas entre sí y con respecto a la rasante, los peraltes, las profundidades de los drenajes laterales con respecto al terreno circundante, etc. Por lo común están separadas entre sí unos 100 a 200 mts. en zonas llanas y a intervalos menores en zonas mas escarpadas o según la necesidad, al aparecer algún accidente o circunstancia que obligue a crear un perfil transversal fuera del intervalo correspondiente.

La cota final en que quedará la rasante no es resultado de una decisión arbitraria sino que se deben tener en cuenta ciertos parámetros económicos y técnicos; en general son mas tenidos en cuenta los económicos ya que de ellos depende la realización de la obra mientras que los técnicos se pueden cambiar (dentro de un cierto rango) en tanto y en cuanto no afecten a la seguridad de quienes en el futuro la utilicen.

El criterio económico que mas influye en la decisión de la cota de la rasante es el de ejecutar el menor movimiento de tierras posible, en general menor cantidad de terraplenes y zanjas o que la tierra ocupada en los terraplenes sea sacada de los zanjeos, etc.

El criterio técnico más importante a tener en cuenta es el desnivel que se creará con respecto al terreno circundante y la influencia sobre él (por ejemplo en caso de inundaciones).

El cálculo de las curvas (trayectoria, radio, y transiciones) por lo general esta tabulado pero en algunos casos el terreno no permite la utilización de las variables establecidas por las tablas o hechos existentes naturales o artificiales insoslayables harán cambiar la traza.

Una vez adoptadas las cotas de la rasante se procederá a calcular las cotas de todos los demás elementos de la zona de camino, como por ejemplo zanjas de drenaje longitudinales y transversales, estas son canaletas paralelas ( y perpendiculares a la ruta) destinados a evitar que el escurrimiento de las aguas de lluvia perjudique al terraplén o que el terraplén se convierta en un dique artificial que no permita el normal escurrimiento del agua por los desniveles naturales del terreno; las zanjas transversales pasan por debajo del terraplén a través de las alcantarillas por lo que también estas deberán ser acotadas para evitar que se formen lagunas que lo debiliten.

Otros elementos a acotar son alcantarillas de entrada a las propiedades que quedan a los costados del camino, las distintas capas del terraplén, badenes, puentes, etc.

A partir de las cotas definidas y del estudio de suelos realizado se podrán obtener los volúmenes de tierra y piedra, necesarios para el terraplenamiento y los volúmenes sobrantes producto de los desmontes realizados.

Conjuntamente con los cálculos de las cotas se deberán calcular también los desarrollos de las curvas, los peraltes, las pendientes; para lo cual habrá que definir la velocidad máxima a la que podrán llegar los bólidos que se desplacen por la carretera, el tipo de asfalto a utilizar, etc.

Todos estos cálculos permitirán una cuantificación global aproximada de los trabajos que serán necesarios para terminar la obra, la maquinaria, los métodos y el personal a utilizar para construir la misma y a partir de todas estas variables será posible obtener un costo global estimado que se conoce como presupuesto oficial de la obra. Una vez calculado este monto es posible confeccionar los pliegos que serán ofrecidos en venta a las empresas viales que cumpliendo ciertos requisitos de solvencia, deseen presentarse en la licitación. Esta es un acto público en la cual varias empresas ofrecen sus servicios en un sobre cerrado que es abierto durante el acto licitatorio, este sobre contiene la oferta que cada empresa obtiene según criterios técnico-financieros particulares y se compromete a mantener (bajo ciertas condiciones) de resultar adjudicataria de la obra.

9.4 Ejecución

Apertura, despeje y alambrado de la traza

Una vez concluido todo el trámite burocrático llega, por fin, el momento del comienzo de obra por lo general, (dependiendo de las directivas de cada dirección de vialidad provincial) el primer paso es la colocación del cartel de obra, en el constará el nombre oficial de la obra el organismo supervisor, la empresa constructora, el monto oficial, el plazo de ejecución, etc.

Hecho esto se comienzan los trabajos propiamente dichos, los cuales son decididos por un cuerpo técnico financiero que por lo general esta formado por :

- Jefe de obra o representante técnico (con título de ingeniero civil o en construcciones)

- Conductor de obra (con título de ingeniero o técnico vial)

- Responsable financiero (contador, licenciado o técnico en administración de empresas

o idóneo)

- Capataz general (técnico vial, M.M.O. o idóneo)

- Topógrafo (Agrimensor, T.G.M. o idóneo)

Generalmente los trabajos comienzan con el despeje de la traza, desmalezamiento, talado, limpieza y emparejado, paralelamente se va procediendo al alambrado según el ancho de ruta establecido en el proyecto, mientras el topógrafo posiciona las obras de arte (alcantarillas y badenes).

Una vez inspeccionado todo o parte del trazado se procede al replanteo del eje de ruta, lo cual se lleva a cabo mediante estacas de madera que marcan los bordes del futuro terraplén. En los tramos rectos el replanteo se lleva a cabo por medio de una alineación con un teodolito, mientras que las curvas son replanteadas mediante tres métodos distintos, uno de ellos el método radial se basa en la colocación del teodolito en el centro radial de la curva, se coloca el 0° del limbo al comienzo de la curva y se van replanteando distintos radios de un mismo largo a intervalos angulares regulares, hasta el fin de la curva, el inconveniente es que solo se pueden replantear curvas circulares sin transiciones; el método polar consiste en colocar el teodolito en el comienzo de la curva colocar el 0° sobre la recta y comenzar a replantear ángulos y distancias que se hallan calculado y tabulados según el desarrollo de la transición y de la curva, en general es el mas utilizado y el mas simple; por último el método de coordenadas implica la creación de un eje de abcisas que coincida con el eje de camino, al cual a intervalos regulares se le van calculando ordenadas.

En el párrafo anterior se nombraron las transiciones estas son porciones de curva que no pertenecen al segmento principal de la misma y que tienen un radio mayor de manera que es mas abierto que el segmento principal, esto permite que los vehículos entren a la curva teniendo un “espacio” o transición para poder frenar y evitar una brusca entrada que por la fuerza centrífuga desarrollada podría sacarlos del camino. Las transiciones al igual que los peraltes se calculan en función de la velocidad directriz, del coeficiente de rozamiento entre el caucho y el asfalto, y la masa de los vehículos (valores estimados máximos para mayor seguridad)

9.5 Obras Anexas

Con el comienzo de las obras del trazado también se debe comenzar con las obras anexas a la obra vial, estas son el determinar un predio para el obrador donde concentrar al personal y la maquinaria al comienzo y al fin del día de trabajo, en él se construirán las oficinas del staff directivo, de la inspección e incluso los depósitos de herramientas e instrumento de precisión.

También se debe comenzar con el montaje de la planta de asfalto, el laboratorio, y la zona de acopio, los que debieran estar dentro del perímetro del obrador

Preferiblemente el obrador deberá estar ubicado equidistante de la zona de camino, para evitar excesivos desplazamientos de vehículos; de un centro poblado, para tener al alcance los servicios necesarios, los insumos, la mano de obra, etc. y de los yacimientos de áridos, estos son canteras elegidas para extraer el ripio o las distintas granulaciones de material calcáreo con que se construirán las distintas capas del terraplén.

9.6 Ejecución del Terraplén

Con el comienzo de la ejecución del terraplén se da comienzo a la obra vial propiamente dicha, este debe estar suficientemente elevado sobre el terreno natural y se lo debe construir con materiales suficientemente plásticos y a la vez resistentes para aguantar sin agrietarse ni deformarse las fuerzas a que será sometido una vez que comiencen a transitar los vehículos sobre el mismo.

Se debe tener especial cuidado en el replanteo y compactación de las capas del terraplén ya que de esto dependerá la durabilidad de la futura ruta, más que del grosor o resistencia de la capa asfáltica.

Nivelación de las capas del terraplén

La razón fundamental de su construcción es brindar a la capa asfáltica un soporte rígido y plano que permita su inalterabilidad a pesar de las presiones que recibirá, en algunos casos como en terrenos montañosos o calcáreos la rigidez necesaria está dada naturalmente por el propio terreno, pero en la mayoría de los casos el terreno natural está constituido por tierras o arena de escasa resistencia y compactabilidad por lo que se deben mezclar los elementos naturales con calizas o arcillas traídas desde yacimientos lejanos para lograr una compactación adecuada del terraplén. Incluso en algunos casos es necesario crear las condiciones de compactabilidad adecuadas agregando capas de mezclas en diferentes porcentajes de tierra con cal (suelo cal) o cemento (suelo cemento).

Estas capas de distintos materiales, grosores y densidades son calculados durante el proyecto de la obra y durante la misma deben ser replanteados mediante estacas niveladas; estas se deben ir construyendo de a una compactándose cada cual antes de comenzar la otra. Esta compactación es el proceso mas importante de su construcción ya que de su perfección depende la duración de la capa asfáltica superior en mayor medida que de su grosor y su constitución química, como ya lo decíamos anteriormente.

Concluida la construcción de la última capa del terraplén se habrá llegado al nivel llamado “de la subrasante” , en este nivel terminan los trabajos de la topografía aplicados a la obra vial ya que lo que queda es una capa ínfima de imprimación (que es un líquido asfáltico-bituminoso que cumple la función de amalgamar la cinta asfáltica con el soporte de material natural de la subrasante).

Por último la colocación de la capa asfáltica (hasta llegar al nivel de la rasante) es responsabilidad de los conductores de la

Máquina asfaltadora ya que esta tiene un dispositivo que permite dar el grosor debido a esta última capa.

Maquinaria Vial

Topadoras

Son las máquinas mas grandes utilizadas en construcción vial, su principal función es la de abrir la traza con su gran hoja frontal, en zonas de montaña son las encargadas de “cortar” las laderas para construir la trocha donde se extenderán el terraplén y la capa asfáltica.

Son vehículos de un peso que oscilan entre las 10 y 50 toneladas, con motores policarburantes de entre 250 y 500 HP , tienen en su parte posterior una (o hasta tres) uñas de acero llamadas escarificadores, que permiten al conductor abrir surcos en zonas de roca o caliza especialmente dura, para después retirar el material sobrante con la hoja. Generalmente por su masivo peso están montadas sobre orugas de hierro o acero, aunque existen modelos de rueda para trabajos no muy pesados.

Motoniveladoras

Son las máquinas encargadas del enrasado de las capas del terraplén, de la mezcla de los materiales de las mismas y de las terminaciones de cunetas, desagües y desmontes.

Algo mas pequeñas que las topadoras también poseen una hoja, pero ventral no frontal, la cual puede hacer todo tipo de movimientos que no le están permitidos a las topadoras, como por ejemplo dezplazamientos transversales, giros de 180° , variación del ángulo de corte y de incidencia en el terreno, etc. Asimismo poseen también escarificadores en la parte posterior y en algunos casos en la parte ventral (delante de la hoja).

Existen diversos modelos y marcas, incluso algunos de arrastre, otros con hoja móvil para niveles láser, etc.; todos ellos por su poco peso y necesidad de maniobra son a rueda, generalmente seis; de ellas las cuatro traseras son motrices.

Cargadoras

Estas máquinas son las encargadas de llenar las cajas de camiones volcadores, volquetes, e instalaciones fijas como zarandas o mezcladoras de áridos o cintas transportadoras. Poseen en su parte frontal una pala que varía según los modelos entre 1,5 y 5 mts³, su característica principal es su articulación central que le permite un ínfimo radio de giro, especial para su movimiento en espacios reducidos.

Compactadoras

Existen variados modelos de estos vehículos destinados a la compactación de las distintas capas del terraplén, por su tracción pueden ser de arrastre o motorizadas, según el elemento de compactación pueden ser ser de ruedas, rodillo o rodillo dentado (pata de cabra), por la cantidad pueden ser unitarios, dobles o cuádruples, por el tipo de compactación pueden ser de compactación por gravedad o vibrocompactadores o incluso los hay térmicos (para compactar la cinta asfáltica)

Tractores

Son estos elementos vitales en una obra vial, se los utiliza en una gran cantidad de tareas, aunque siempre en su rol de elementos de tiro.

Su tarea fundamental es el acarreo de compactadoras, rejas de arado, mezcladoras de áridos, cisternas, palas de arrastre,ect.

Existen tres modelos, el tradicional de dos ruedas tractoras utilizado desde siempre en tareas agrícolas, el articulado de tracción en las cuatro ruedas, y el articulado de solo dos ruedas tractoras (estos dos modelos muy poco usados aun por su gran coste de adquisición y mantenimiento)

Apéndice

“- Lo mejor para la tristeza - dijo Merlín empezando a soplar y resoplar - es aprender algo. Es lo único que no falla nunca. Puedes envejecer y sentir toda tu anatomía temblorosa, puedes permanecer durante horas por las noches escuchando el desorden de tus venas, puedes echar de menos a tu único amor, puedes ver el mundo a tu alrededor devastado por locos perversos, o saber que tu honor es pisoteado en las cloacas por inteligencias inferiores. Entonces solo hay una cosa posible : APRENDER . Aprender porque se mueve el mundo y que hace que se mueva, es lo único que la inteligencia no puede agotar, ni alienar; que nunca te torturará, que nunca te inspirará miedo ni desconfianza, y que nunca soñarás con lamentar, de lo que nunca te arrepentirás. Aprender es lo que conviene: la ciencia pura, la única pureza que existe. Entonces, puedes aprender astronomía en el espacio de una vida, historia natural en tres, literatura en seis. Y entonces después de haber agotado un millón de vidas en aprender biología y medicina y teología y geografía e historia y economía; pues ... entonces puedes empezar a hacer una rueda de carreta con la madera apropiada, o pasar cincuenta años aprendiendo a vencer a tu contrincante en esgrima...”

“Y después de eso, puedes empezar de nuevo con las matemáticas ...

hasta que sea tiempo de arar la tierra.”

Terence White

(The once and future king) (1958)

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