UNIDAD I
ESTUDIOS PRELIMINARES PARA EL DISEÑO DE LAS CARRETERAS 1.1. Antecedentes históricos de las carreteras. 1.2. Estudios Socioeconómicos. 1.3. Estudios técnicos y aplicación de las nuevas tecnologías en el diseño de las carreteras. 1.4. Clasificación oficial de las carreteras.
LAS CARRETERAS Infraestructura de transporte cuya finalidad es permitir la circulación de vehículos en condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y de comodidad. Puede estar constituida por una o varias: calzadas, sentidos de circulación, carriles en cada sentido, de acuerdo con las exigencias de la demanda de tránsito y la clasificación funcional de la misma.
1.1. Antecedentes históricos de las carreteras.
Las carreteras fueron los primeros signos de una civilización avanzada.
Surgimiento de las carreteras: carreteras:
Aumento de tamaño y densidad de las poblaciones en las ciudades de las primeras civilizaciones. Necesidad de comunicación con otras regiones para hacer llegar suministros alimenticios o transportarlos a otros consumidores.
Primeros caminos: Carretera mas antigua de larga distancia: Carretera Real Persa (3500 Persa (3500 al 300 A.c)
Mesopotámico: Mesopotámico: fueron uno de los primeros constructores de carreteras hacia el año 3500 a.C.
Carreteras procesionales: Antiguas carreteras, carreteras, pero mas modernas (700-600 a.c.) , unían palacios y templos en las ciudades de Assur, Babilonia. Construidas con:
(mortero bituminoso)
Carretera procesional en el templo de Ishtar en Assur.
No servían al trafico de caravanas. Posibles precursoras de las calzadas romanas.
Le siguieron los chinos, chinos, los cuales desarrollaron un sistema de carreteras en torno al siglo XI a.C., y construyeron la Ruta de la Seda. Su conexión con la red de calzadas romanas dio lugar a la más larga del mundo durante 2.000 años.
Ruta de seda (hacia el año 200) 12.800 km.
Grecia
Carreteras en la isla de creta, creta, civilización minoica (3000 a 1100 a.c.) la mas importante es la carretera de Gortyna en la zona montañosa hasta Knossos.
El centro usado para trafico a pie y los bordes para traficó de
Sistemas camineros del continente americano Los incas desconocían incas desconocían el uso de la rueda y construyen dos caminos que iban desde quito (Ecuador) al sur de cuzco (Perú). Uno seguía la costa y la otra iba por la cordillera de los Andes. Estas llamadas carreteras recorrían todo los Andes e incluían galerías cortadas en rocas sólidas. Carreteras del imperio inca (en los
Mesoamérica la civilización maya también destaco con la construcción de caminos con las denominadas vías de comunicación “sacbes”.
América siglo XVI- La carreta fue introducida por el español Sebastián de Aparicio. Construyo la 1ª carretera, México Veracruz (1540-1550). (1540-1550). Mas tarde México – Zacatecas. Siglo XVIII (Era moderna) –Introducción del cobro de cuotas de peaje, que permiten la construcción y conservación de caminos.
Carreteras romanas:
Los romanos fueron los primeros en la historia de la civilización que construyeron científicamente carreteras (calzadas modernas), cuya técnica perduro hasta el siglo XVIII.
La vía Apia Apia que empezó a construirse alrededor del 312 a.C., y la vía Faminia hacia el 220 a.C
Vía Appia Primera red caminera, caminera, de Roma a Hidruntum. Hidruntum.
El Imperio romano tenía un sistema de carreteras de unos 80.000 km, consistente en 29 calzadas que partían de la ciudad de Roma. Una de ellas la Vía la Vía Appia (660 Appia (660 km).
Vía Apia: Apia: Notable por su trazado rectilíneo, de punto a punto, sin reparar en obstáculos (pantanos, lagos, barrancos, montañas). El trazado tenia un numero mínimo mínimo de curvas. Conocían la técnica técnica de pilotes de madera para atravesar terrenos pantanoso.
Estructura Romano
de
un
pavimento
El suelo inferior se nivelaba y apisonaba con bloques de madera y posteriormente se llenaba con statumen, unas piedras pequeñas. pequeñas . La cantidad de estas piedras dependía de la porosidad del suelo. Sobre el statumen se colocaba el rudus, una especie de gravilla hecha con trozos de piedra y barro y barro y de unos 20 centímetros de grosor. Encima de ésta se colocaba el nucleus, compuesta por piedra machacada y con cal. Por último se colocaba el pavimento con bloques de piedras duras con argamasa para argamasa para evitar dejar fisuras y que el agua se colara o provocara golpes con las
Sección de una calzada con sus partes principales señaladas.
Las conocidas calzadas romanas romanas tenían un espesor de 90 a 120 cm
Las carreteras antes del siglo XIX. En Francia siglo XVIII. Nuevas técnicas de construcción de caminos. Hubert Gautier (1660-1737): Aconseja (1660-1737): Aconseja la estabilización de suelos arcillosos mezclándolos con grava.
Misma sección de la calzada calzada romana en la que han desaparecido el statumen y el nucleus quedando solo lacpa de detritus de cantera (rudus) sobre la cual se extiende el enlosado (summun dorsum)
Pierre-Marie-Jerome Tresaguet (1746-1976): (1746-1976): codifica la construcción de carreteras reduciendo espesores construyéndola por capas sucesivas de piedra partida con superficie dura. Recomienda las siguientes capas. •
•
•
Una capa de piedras gruesas hincadas a mano. Una capa de regulación con fragmentos de piedra. Una capa de rodadura de un espesor de 3” formada por piedras de una nuez dura y machacadas.
Los firmes de carreteras en el siglo XIX.
Thomas Telford (1757-1834): Escoses, Construyo mas de 1.500 km de carreteras con muchos puentes. En sus firmes mantuvo un cimiento rígido formado por grandes piedras.
John Loudon McAdam (1756-1836): (1756-1836): también escoses, recomendó que las carreteras se elevasen sobre el terreno adyacente para facilitar la evacuación de agua. Aconsejo construir los firmes colocando una capa de grandes rocas sobre los cuales se extendían piedras de menor tamaño, y finalmente se unía la masa total con gravilla fina o escoria.
1.2. Estudios Socioeconómicos. Socioeconómicos.
En estos estudios se analiza todo lo relativo a la productividad y desarrollo de la zona por donde se pretende construir el camino, considerando en estos todos los aspectos del beneficio que traería a la zona el nuevo nuevo camino.
MÉTODO DE ANÁLISIS PARA LA DETERMINACIÓN DE ZONAS VITALES El método de planeación combina un subprocedimiento analítico con otro grafico. Procedimiento analítico: Estudio socioeconómico:
Descubrir y valorar las características de población. Grado de aprovechamiento de los recursos naturales. Rendimiento obtenido de las diferentes actividades productivas y los niveles de consumo.
En cuanto a población se refiere Tendencias generales de crecimiento. Su distribución en núcleos urbanos, suburbanos o rurales. Su estructura ocupacional. Su repartición sobre la superficie considerada. Aspectos: -Sanitarios – asistenciales -Mortalidad por enfermedades enfermedades endémicas -Alfabetización -Educación -Características -Características habitacionales.
El análisis económico comprende los factores principales de la producción:
Agricultura Ganadería Silvicultura Pesca Minería Industria de la transformación transformación Actividades comerciales comerciales Crédito y hacienda Comunicaciones y transportes
Sistema grafico:
Se lleva a cabo al mismo tiempo y utilizando los mismos datos estadísticos. Consiste en plasmar y localizar sobre mapas geográficos regionales, la realidad económica y social. Distribución geográfica de las áreas sembradas de caña y/o café en la región central del estado de Veracruz
ASPECTOS ECONÓMICOS Y SOCIALES Desde el punto de vista de la evaluación económica – social de los proyectos carreteros y atendiendo a sus características físicas, financiamiento y nivel de participación en los objetivos de desarrollo, los proyectos carreteros se clasifican de la siguiente manera.
Carreteras Carreteras de función social Carreteras Carreteras de penetración económica Carreteras nuevas o mejoradas
CARRETERAS DE FUNCIÓN SOCIAL
Deben considerarse los costos por habitante servido, así como los elementos de carácter social que se logra, como, asistencia medica, educación, cultura. La información que se requiere consiste en él numero de habitantes potencialmente beneficiados, localizados en la zona de influencia del proyecto.
CARRETERAS DE PENETRACIÓN ECONOMICA
Cuantificación de la producción obtenida y su incremento debido a la carretera que se registra en la zona de estudio. Información necesaria (en conjunto con un experto en el rubro agrícola). Limitar la zona de influencia Clasificar el suelo según su uso y aprovechamiento Conocer la producción agrícola y ganadera actual Superficie agrícola aprovechable Costos de transporte Ingresos por habitante Salario mínimo Longitud y costo del proyecto
CARRETERAS NUEVAS O MEJORADAS
Se evalúan mediante el criterio de rentabilidad económica. A. EL MEJORAMIENTO: ampliación de sus carriles o la rectificación de los alineamientos horizontales ho rizontales y verticales. B. EL MEJORAMIENTO MEDIANTE UNA NUEVA RUTA generar una opción que una dos centros de población mejorando las características características geométricas. La información a recabar: Transito diario promedio anual Su taza de crecimiento anual Composición vehicular Velocidad media de marcha Velocidad media de recorrido
1.3. Estudios técnicos y aplicación de las nuevas tecnologías en el diseño de las carreteras.
Los Estudios Técnicos tienen la finalidad, de aportar la información técnica necesaria para, desde el proyecto geométrico, facilitar el proceso constructivo de la carretera y su óptimo funcionamiento. Es necesario realizar un primer reconocimiento en el terreno, con el apoyo de fotografías aéreas, o con cartas topográficas de la región 1. Estudios topográficos 2. Estudios geológicos 3. Estudios Hidráulicos-hidrológicos
1. Estudios topográficos Localización Una “ruta” y el establecimiento de un control terrestre a lo largo de ella.
“Ruta”
Franja de terreno de ancho variable entre dos puntos obligados, dentro de la cual es factible hacer la localización de un camino.
Puntos obligados Sitios por los que necesariamente deberá pasar el camino, por razones técnicas económicas, sociales y políticas, tales como: Poblaciones. Sitios o áreas productivas. Puertos orográficos
DESCRIPCION DE LA TOPOGRAFIA
En general toda región en la cual el promedio de inclinación del terreno en una longitud de 30 kilómetros.
Cuando sea mayor que 4% será considerada montañosa. Cuando fluctúa entre el 4% y el 2% será considerado plano con lomerío fuerte. Cuando es menor 2% se considera como terreno plano con poco lomerío.
Al escoger montañoso poco escarpado o montañoso muy escarpado dependerá si el promedio de inclinación del terreno en los 30 kilómetros, se acerca o se aleja al valor del 4%.
2. Estudios geológicos Consisten en pruebas: -Clasificación petrográfica -Granulométrica -Características plásticas, humedad en el lugar, etc. (Lo cual permite trazar un perfil geológico aproximado del lugar.)
Con lo anterior: Es posible elegir cuál de las alternativas es más estable y económica.
El conocimiento del: Perfil del suelo, (a través de perforaciones) tiene mucha importancia para conocer los materiales con los cuales se van a construir las terracerías (cortes y terraplenes).
• Conocer las dificultades que : ) s r • Materiales disponible para e e su construcción. n b a • Equipo indicado para e l s llevarlo a cabo. p s a o • Y el Procedimiento r m r e adecuado. e r d T o
p (
l ) : s e a r e a a d t r o v r t o t e s n C n e e o c • i u n m q e i c l a o i r n e o t c a ( m •
se tendrán al atacar la excavación y definir el procedimiento de construcción a emplear. El conocimiento del material que se va a emplear en los terraplenes para fijar bien el abundamiento, o de compactación, y haya compensación. Estudiar la estabilidad de los cortes y terraplenes para recomendar el mejor talud a emplear y el drenaje necesario.
3. Estudios Hidráulicos-hidrológicos A lo largo del trazado de una carretera se requiere ubicar, diseñar y construir las obras de drenaje para que las diferentes corrientes de agua atraviesen la banca de tal forma que se garantice la estabilidad de esta y se tenga el mínimo efecto sobre el medio ambiente.
Con el caudal, altura y velocidad obtenidas para cada una de las corrrientes que atraviesan el proyecto y de acuerdo a las condiciones físicas del sitio, la hidráulica se encarga de determinar el tipo, forma y tamaño de la obra necesaria.
PARTES INTEGRANTES DE UN CAMINO
Aplicación de las nuevas nuevas tecnologías en el diseño diseño de las carreteras. carreteras.
Tradicionalmente Los proyectos de carreteras se elaboraban llevando a cabo los trabajos topográficos directamente en campo y los de gabinete, haciendo cálculos con tablas logarítmicas o calculadoras científicas y más recientemente con programas de cálculo en computadora
Nuevas tecnologías Cartas topográficas
El reconocimiento del terreno con fotografías Se elaboran en aéreas o en cartas diferentes escalas: topográficas 1:250,000 1:100,000 1:50,000
No significa que los trabajos topográficos en campo y los de gabinete sean obsoletos, ya que de cualquier forma tienen que ejecutarse en algún momento del desarrollo del proyecto.
Por su escala una carta topográfica tiene aplicaciones para con su información, hacer el anteproyecto del eje de una carretera, obteniendo datos planimétricos y altimétricos suficientes para ello
•
Información de campo se procede a elaborar el Software
proyecto geométrico, •Eagle Point Software usando cualquier paquete de software de •Civil Cad ingeniería y topografía •Soft Desk del mercado. •Terramodel
Con el desarrollo de las nuevas tecnologías, los trabajos que tomaba un cierto tiempo en hacerlo, actualmente ese tiempo tiempo se reduce a un tercio.
1.4. Clasificación oficial de las carreter carreteras. as.
CAMINOS Y CARRETERAS Algunos acostumbran denominar CAMINOS a las vías rurales, mientras que el nombre de CARRETERAS se lo aplican a los caminos de características modernas destinadas al movimiento de un gran numero de vehículos. La carretera se puede definir como la adaptación de una faja sobre la superficie terrestre que llene las condiciones de:
para permitir el rodamiento adecuado de los vehículos para los
FACTORES QUE DEFINEN UNA CARRETERA 1. Factores Institucionales 2. Factores Operacionales Operacionales 3. Factores Físicos 4. Factores Humanos y Ambientales 5. Factor Costo NOMENCLATURA DE LAS CARRETERAS
CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS Las carreteras se clasifican de tres maneras diferentes: Por transitabilidad Administrativa Técnica oficial (SCT)
a) POR SU TRANSITABILIDAD
Carreteras
b) ADMINISTRATIVA ADMINISTRATIVA
c) TÉCNICA OFICIAL
1. Terracerías 2. Revestida 3. Pavimentada
1. Federales 2. Estatales 3. Vecinales o rurales 4. De cuota 1. Tipo especial 2. Tipo A 3. Tipo B
a) CLASIFICACION POR SU TRANSITABILIDAD Cuando se ha construido una sección de proyecto hasta su nivel de subrasante transitable en tiempo de secas.
Cuando sobre la subrasante se ha colocado ya una o varias capas de material granular y es transitable en todo tiempo. Cuando sobre la subrasante se ha construido ya totalmente el pavimento.
b) CLASIFICACION ADMINISTRATIVA Cuando son costeadas íntegramente por la federación y se encuentran por lo tanto a su cargo. Cuando son construidos por el sistema de cooperación a razón del 50% aportados por el estado donde se construye y el 50% por la federación, estos caminos quedan a cargo del estado. Cuando son construidos por la cooperación: 1/3 federación, 1/3 estado, 1/3 vecinos beneficiados Construidos por el gobierno federal a través de la SCT y operado a través de “puentes y
caminos federales
c) CLASIFICACION TÉCNICA OFICIAL Esta clasificación permite distinguir en forma precisa la categoría física del camino, ya que toma en cuenta los volúmenes de transito sobre el camino al final del periodo económico del mismo (20 años) y las especificaciones geométricas aplicadas. En México la Secretaria de Comunicaciones y Transportes (S.C.T.) clasifica técnicamente a las carreteras de la manera siguiente
Tipo especial: estos caminos requieren de un estudio especial, pudiendo tener corona de dos o de cuatro carriles en un solo cuerpo, designándoles A2 y A4, respectivamente, o empleando cuatro carriles en dos cuerpos diferentes designándoseles como A4, S.
