DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS

USO DE NORMAS REFERENCIALES DEL PERÙ

http://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/caminos_ferro/manual/DG-2001%20corregido-ok/INDEX.HTM

Estabilidad de taludes

La ingeniería civil es la rama de la ingeniería que aplica los conocimientos de física, química y geología a la elaboración de infraestructuras, principalmente edificios, obras hidráulicas y de transporte, en general de gran tamaño y para uso público. Pero no solo esto, es la ingeniería de la civilización, termino que abarca mucho más que la infraestructura. En ingeniería civil, y más concretamente en geotecnia, resulta interesante analizar la estabilidad o la posible inestabilidad de un talud, a la hora de realizar un proyecto, o llevar a cabo una obra de construcción. La estabilidad de taludes es la teoría que lo estudia. La inestabilidad de un talud, se puede producir por un desnivel, que tiene lugar por diversas razones:

Razones geológicas: laderas posiblemente inestables, orografía acusada, estratificación, meteorización, etc.

Variación del nivel freático: situaciones estacionales, u obras realizadas por el hombre.
Obras de ingeniería: rellenos o excavaciones tanto de obra civil, como de minería.

La ingeniería geotécnica se encarga de estimar la resistencia entre partículas de la corteza terrestre de distinta naturaleza, granulometría, humedad, cohesión, y de las propiedades de los suelos en general, con el fin de asegurar la interacción suelo con la estructura. Además realiza el diseño de la fundación o soporte para edificios, puentes, etc...

En general, las obras de Ingeniería Civil implican el trabajo una gran cantidad de personas (en ocasiones cientos y hasta miles) a lo largo de lapsos que abarcan desde unas pocas semanas o meses hasta varios años.

Debido al elevado coste de los trabajos que se acometen (piénsese en el coste de una autovía o de una línea de ferrocarril) buena parte de los trabajos que se realizan son para el Estado, o bien para grandes compañías que pretenden la explotación de una infraestructura a largo plazo (autopistas y túneles de peaje, compañías de ferrocarril, etcétera). Sin embargo, sus técnicas son también aplicadas para obras semejantes a las anteriores pero de más pequeña escala, como podrían ser:

La contención de un terreno difícil en la excavación para la cimentación de un edificio.
La ejecución de la estructura de un edificio.

El diseño y ejecución de los sistemas de distribución de agua potable y alcantarillado de una pequeña población (incluyendo las estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP), equipos de bombeo, estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR), etc.

El diseño y urbanización de las calles de una pequeña población

La ingeniería geotécnica es la rama de la ingeniería civil que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la Tierra. Los ingenieros geotécnicos investigan el suelo y las rocas por debajo de la superficie para determinar sus propiedades y diseñar las cimentaciones para estructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, etcétera.

Por ello, los ingenieros geotécnicos, además de entender cabalmente los principios de la mecánica y de la hidráulica, necesitan un adecuado dominio de los conceptos básicos de la geología. Es de especial importancia conocer las condiciones bajo las cuales determinados materiales fueron creados o depositados, y los posteriores procesos estructurales o diagenéticos (procesos metamórficos, de sustitución, cristalización, etc.) que han sufrido.

Diseños para estructuras construidas por encima de la superficie incluyen cimentaciones superficiales (zapatas), cimentaciones profundas (pilotes y muros de contención). Presas y diques son estructuras que pueden ser construidas de suelo o roca y que para su estabilidad y estanqueidad dependen en gran medida de los materiales sobre los que están asentados o de los cuales se encuentran rodeados. Finalmente los túneles son estructuras construidas a través del suelo o roca y que dependen en gran medida de las características de los materiales a través de los cuales son construidos para definir el sistema de construcción, la duración de la obra y los costos.

Los ingenieros geotécnicos también investigan el riesgo para los seres humanos, las propiedades y el ambiente de fenómenos naturales o propiciados por la actividad humana tales como deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caída de rocas.

Antiguamente, a la geotecnia se la identificaba como la mecánica de suelos; pero el término se amplió para incluir temas como la ingeniería sísmica, la elaboración de materiales geotécnicos, mejoramiento de las características del suelo, interacción suelo-estructura y otros. Sin embargo, la geotecnia es una de las ramas más jóvenes de la ingeniería civil y, por lo tanto, sigue evolucionando activamente.

Se considera a Karl Terzaghi como el padre de la ingeniería geotécnica y la mecánica de suelos.
La ingeniería geológica es la rama de la Ingeniería que aborda la resolución de problemas relacionados con la interacción directa e indirecta, del hombre con el medio geológico, entendiendo éste como el soporte de las actividades humanas. El concepto de Ingeniero Geólogo y, en consecuencia, el de Ingeniería Geológica, comprenden un amplio abanico de definiciones condicionadas por el país de origen. Bell (1992) define la Ingeniería Geológica como la aplicación de la Geología a la ingeniería práctica o, dicho de otro modo, es la disciplina encargada de estudiar todos los factores geológicos que intervienen en la localización, diseño, construcción y mantenimiento de los trabajos de ingeniería. De forma similar González de Vallejo et al., (2002) definen la Ingeniería Geológica como la ciencia aplicada al estudio y solución de los problemas de ingeniería y medioambiente.

CAMPO DE LA GEOTECNIA

Ingeniería civil (geotecnia): Riesgos naturales y medio ambiente. Recursos naturales. Cimentaciones y estructuras de contención. Tratamiento de mejora y refuerzo del terreno. Excavaciones y túneles. Estabilidad de taludes. Terraplenes. Geotecnia portuaria y de costas: muelles de atraque, plataformas petrolíferas, diques, dragados,... Diseño de estructuras sismorresistentes. Reconocimiento del terreno: estudios geotécnicos. Control de calidad de materiales. Captación de aguas, presas y diques de materiales sueltos. Estudios oceanográficos. Recuperación de aguas contaminadas: suelos y acuíferos. Estudios de impacto ambiental. Ubicación, construcción y sellado de vertederos. Ordenación del territorio para predecir y mitigar riesgos naturales. Encauzamiento fluviales. Estudio de áreas inundables. Evaluación de la calidad de las aguas. Evaluación, explotación y gestión de recursos minerales, pétreos y de aguas subterráneas. Producción, transformación y control de los recursos. Gestión racional de los recursos hídricos

Reconocimiento geotécnico

Antes de acometer cualquier proyecto u obra de ingeniería civil o edificación, es necesario conocer las características del terreno involucrado. Con este fin, se debe realizar un reconocimiento geotécnico del terreno, cuyos objetivos son:

• Definición de la tipología y dimensiones de la obra, de tal forma que las cargas generadas por cimentaciones, excavaciones y rellenos, o las cargas soportadas por estructuras de contención, no produzcan situaciones de inestabilidad o movimientos excesivos de las propias estructuras o del terreno, que haga peligrar la obra estructural, o funcionalmente.

• Determinación de problemas constructivos:

* Determinación del volumen, localización y tipo de materiales que han de ser excavados, así como la forma y maquinaria adecuada para llevar a cabo dicha excavación.

* Localización y caracterización de materiales para préstamos.

* Problemas relacionados con el agua:

* Profundidad del nivel freático.

* Riesgos debidos a filtraciones, arrastres, erosiones internas, sifonamiento, acción de la helada, etc.

* Influencia del agua en la estabilidad y asiento de las estructuras.

Planificación y fases del reconocimiento.

Las actividades y los objetivos de un reconocimiento geotécnico, así como su extensión y nivel de información resultante, dependen directamente del proyecto u obra a realizar, y de las características del terreno donde se sitúa. Como este último dato es el resultado de la campaña, el desarrollo de un reconocimiento geotécinco debería ser un proceso dinámico, no dimensionado rígidamente "a priori", sino, más bien, mediante una serie de aproximaciones sucesivas donde la necesidad y extensión de cada etapa fuera consecuencia de la extensión y resultados de las realizadas previamente.

Sin embargo, salvo en raras ocasiones, es necesario definir la campaña de reconocimiento inicialmente, y de una vez, aunque a lo largo de los trabajos realizados no es infrecuente variar la ubicación y tipo del reconocimiento.

Es prácticamente imposible dar reglas universales para el diseño y desarrollo de una campaña de reconocimiento, puesto que la casuística es variable y extensa. El grado de libertad con que se cuenta, unido a la variedad de procedimientos para la investigación del terreno, hace que el diseño de la campaña responda a un equilibrio entre la inversión económica, el plazo de ejecución del reconocimiento, la importancia de la obra, y las consecuencias de un fallo de diseño o construcción.

La amplitud y detalle del reconocimiento depende del nivel de conocimiento requerido. No tendrá la misma entidad una campaña realizada para un análisis de viabilidad o de manejo de soluciones, que otras establecidas para el proyecto, momento de la construcción, o investigación de fenómenos de patología.

Antes de proceder al diseño de una campaña, se ha de tener una idea lo más aproximada posible, de lo que se ha de encontrar en el reconocimiento, para saber buscarlo, y de los problemas que se pueden plantear en proyectos o en obra. Por eso, la primera fase ha de consistir en un estudio preliminar y una recopilación de la información disponible.

Una vez obtenida y procesada esta información, se define la cantidad, extensión y tipología de los reconocimientos para lograr el fin buscado. Durante su ejecución, esta definición es susceptible de experimentar modificaciones.

Este estudio finaliza con la redacción del informe geotécnico. En este documento se plasman los resultados de la campaña geotécnica realizada, su interpretación y las conclusiones que se derivan de su análisis, generalmente en forma de recomendaciones para el proyecto, y/o construcción de la obra.

Técnicas de reconocimiento.

Para el reconocimiento geotécnico del terreno pueden utilizarse desde la básica inspección visual, (muy utilizada en la caracterización de macizos rocosos), hasta técnicas de campo o laboratorio más o menos sofisticadas.

Dentro de estas últimas, se puede establecer la siguiente clasificación:

• Prospecciones manuales o mecánicas, con o sin obtención de muestras:

.- Calicatas.

.- Sondeos manuales o mecánicos.

• Ensayos de laboratorio sobre las muestras obtenidas.

• Ensayos "in situ".

• Pruebas de penetración.

• Métodos geofísicos.

Tanto los métodos geofísicos como las pruebas de penetración pueden considerarse como subgrupos de los ensayos "in situ", si bien el amplio contenido de ambos campos puede aconsejar su estudio por separado.

Calicata

Las calicatas o catas son una de las técnicas de prospección empleadas para facilitar el reconocimiento geotécnico, estudios edafológicos o podológicos de un terreno. Son excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala retroexcavadora.

Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente entrega la información más confiable y completa. En suelos con grava, la calicata es el único medio de exploración que puede entregar información confiable, y es un medio muy efectivo para exploración y muestreo de suelos de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente bajo.

La profundidad está determinada por las exigencias de la investigación pero es dada, generalmente, por el nivel freático.

La sección mínima recomendada es de 0,80 m por 1,00 m, a fin de permitir una adecuada inspección de las paredes. El material excavado deberá depositarse en la superficie en forma ordenada separado de acuerdo a la profundidad y horizonte correspondiente. Debe desecharse todo el material contaminado con suelos de estratos diferentes. Se dejarán plataformas o escalones de 0,30 a 0,40 metros al cambio de estrato, reduciéndose la excavación. Esto permite una superficie para efectuar la determinación de la densidad del terreno. Se deberá dejar al menos una de las paredes lo menos remoldeada y contaminada posible, de modo que representen fielmente el perfil estratigráfico del pozo. En cada calicata se deberá realizar una descripción visual o registro de estratigrafía comprometida.

Las calicatas permiten:

• Una inspección visual del terreno "in situ".

• Toma de muestras.

• Realización de algún ensayo de campo.

La profundidad de este tipo de reconocimiento no suele pasar de los 5 metros, aunque en casos extremos puede alcanzar los 10 metros de profundidad.

En determinados tipos de terreno, cuando haya personal en su interior realizando la maniobra de toma de muestras, la calicata deberá ser entibada.

Aplicaciones.

Casos, situaciones, o tipos de terrenos, en los que se pueden realizar calicatas:

• En terrenos cohesivos principalmente. También puede realizarse en terrenos granulares, pero si se requiere un conocimiento de los parámetros resistentes, la práctica imposibilidad de toma de muestras para ensayo en laboratorio, exige la utilización de otras técnicas de reconocimiento, como la penetración estándar (SPT), sólo viables en sondeos.

• En terrenos heterogéneos, con muchos gruesos, en los que un sondeo, además de ser costoso, daría una información parcial.

• En terrenos en los que el nivel freático se encuentre por debajo del plano de investigación, o en los que sus condiciones de impermeabilidad sean suficientes para que el afloramiento de agua sea pequeño, y permita la investigación en el interior de la cata, salvo aquellas situaciones en las que se quiera conocer principalmente la cota de nivel freático.

• En situaciones en las que se presuma que se pueden alcanzar, en todos los puntos, el substrato rocoso, o terreno más firme.

• En obras lineales, como en el proyecto de obras viarias o en el de obras de saneamiento

Sondeo Geotécnico.

El sondeo geotécnico es un tipo de prospección manual o mecánica, perteneciente a las técnicas de reconocimiento geotécnico del terreno, llevadas a cabo para conocer las características del terreno. Se trata de perforaciones de pequeño diámetro, (entre 65 y 140 mm.) que, aunque no permiten la visión "in situ" del terreno, de ellos se pueden obtener testigos del terreno perforado, así como muestras, y realizar determinados ensayos en su interior.

Dejando aparte los sondeos manuales con barrena o cuchara, los sondeos mecánicos se plantean para los siguientes requerimientos:

• Alcanzar profundidades superiores a las que se consiguen con calicatas.

• Reconocer el terreno bajo el nivel freático.

• Atravesar capas rocosas o de suelo muy resistente.

• Realizar ensayos "in situ" específicos, como el ensayo de penetración estándar SPT, presiómetro, molinete, permeabilidad "in situ", etc.

Sistemas de Sondeo Mecánico.

Los sistemas de sondeo mecánico existentes son:

• Sondeo a presión, coeca, y maciza o cerrada. Se realiza en suelos blandos.

• Sondeo suelos cementados o duros. Se utiliza un trépano o una cuchara dejándola caer desde una altura suficiente. El trépano se utiliza para atravesar bolos, grava gruesa, arcilla compacta o capas delgadas de roca. Los detritus se extraen mediante circulación de agua. La cuchara se utiliza en suelos arcillosos más blandos y en arenas. Es un cilindro hueco que permite la entrada de suelo. Si éste es arenoso, lleva un dispositivo que impide la caída del suelo en la extracción.

• Sondeo a rotación con barrena helicoidal, maciza o hueca. Se puede utilizar si el terreno es relativamente blando y cohesivo, y no se encuentran capas cementadas, gravas, o roca en toda la profundidad de realización del sondeo. Si se utiliza barra helicoidal hueca, es posible la toma de muestras inalteradas y la realización de ensayos "in situ" por el interior de la sonda.

• Sondeo a rotación con extracción de testigo continuo, con o sin agua, mediante baterías simples o dobles que llevan en su borde inferior una corona cortadora de widia o diamante. Sirven para todo tipo de suelos o rocas, aunque pueden tener problemas de abrasión de la corona, o acodalamiento al atravesar bolos o gravas gruesas. El agua utilizada para favorecer la perforación y eliminar los detritus, puede desmenuzar suelos parcialmente cementados, rocas blandas o alteradas, y areniscas poco cementadas. Por ello conviene en estos casos la utilización de tubo o batería doble.

• Sondeo mediante métodos destructivos, como trépano, martillo o tricono. Se emplean si en el desarrollo de un sondeo no interesa obtener las propiedades geotécnicas de determinadas capas duras o de material granular grueso, bien porque se conozcan suficientemente, o por otras razones.

Ensayos de laboratorio.

Los ensayos de laboratorio son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico. Estos ensayos se ejecutan sobre las muestras previamente obtenidas en el terreno y, dependiendo del tipo de ensayo, se exigen distintas calidades de muestra.

Clasificación de los ensayos

Columna de tamices para determinar la clasificación granulométrica.

Para la determinación de las propiedades del suelo, los ensayos se clasifican en:

• Ensayos de identificación: son los únicos (junto con los de compactación) que pueden realizarse sobre muestras alteradas. Pueden ser:

- Físicos: granulometría, plasticidad o peso específico de partículas.

- Químicos: contenido en sulfatos, carbonatos o materia orgánica.

• Ensayos de estado: humedad natural, peso específico seco o aparente. Proporcionan la situación del terreno en su estado natural. Como excepción, pueden utilizarse muestras alteradas para la obtención de la humedad natural, siempre que se protejan de pérdidas posteriores de humedad nada más proceder a su obtención.

• Ensayos de permeabilidad: en permeámetros de carga constante, de carga variable o en célula triaxial.

• Ensayos de cambio de volumen: compresibilidad edométrica, expansividad (presión de hinchamiento, hinchamiento libre, índice de Lambe) y colapso.

• Ensayos de resistencia: compresión simple, corte directo (CD, CU, UU), compresión triaxial (CD, CU, UU).

• Otros ensayos sobre suelos o rocas:

- Compactación Próctor

- Índice de dispersividad Pin-Hole (sobre muestra alterada).

- Ensayos sobre rocas: compresión simple (con o sin galgas extensométricas), carga puntual (Point Load), corte directo de diaclasas, índice de durabilidad Slake, compresión triaxial.

• Ensayos químicos sobre agua freática: obtención de pH, de contenido en sales solubles o de elementos contaminantes

Ensayos "in situ“

Los ensayos "in situ" son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico, constituyendo una alternativa o complemento a los ensayos de laboratorio sobre muestras extraídas del terreno.

Pretenden eliminar o reducir algunas de las limitaciones de los ensayos de laboratorio:

• El proceso de toma de la muestra, bien sea por golpeo, hinca o rotación, produce una alteración de la estructura del terreno. Esta alteración es más importante en la periferia de la muestra, pero en cierta medida afecta a la totalidad de la misma. Estudios teóricos muestran que las deformaciones verticales que se producen en un suelo arcilloso debido a la hinca de un toma muestras de pared delgada, son del orden del 1% en el eje de la muestra. A esta alteración hay que añadir la que se produce en el transporte, almacenamiento, extracción de la muestra del tubo toma muestras y tallado de la probeta.

• La extracción de la muestra del terreno implica la anulación de las tensiones totales a las que estaba sometida "in situ". En cuanto a las presiones intersticiales, el único control que se tiene sobre ellas es la protección de la muestra contra la desecación o humectación a través de sus paredes. El agua intersticial queda así en estado capilar, siendo esta succión la responsable de mantener la estabilidad de la muestra. Si no existe ninguna alteración, esta succión debe ser igual a la presión efectiva media a la que estaba sometida la muestra in situ. Mediciones de la succión existente en muestras reales, indican valores entre el 100% y el 60% de la presión efectiva media.

Las muestras extraídas tienen un tamaño pequeño, por lo que sólo son representativas de una porción reducida del terreno. Este inconveniente se solventa con la toma de un gran número de muestras. Sin embargo, en muchas ocasiones el comportamiento del terreno no puede modelarse basado en mediciones a tamaño pequeño.

Esto ocurre cuando existen rasgos macro estructurales como presencia de bolos o cantos, diaclasado, fisuración, estratificación o esquistosidad en suelos residuales y rocas, distribución de lentejones, variaciones en profundidad, etc.

Los ensayos "in situ" permiten, en principio, obviar estas limitaciones. Sin embargo, esto sólo se logra en parte, y por otro lado, aparecen otras nuevas:

• Aunque se elimina la alteración debida a la toma de la muestra, en su lugar aparecen los efectos de la instalación del elemento de ensayo "in situ". En ocasiones, estos efectos son muy pequeños (como en el caso del ensayo de placa de carga), pero en otros, son tan importantes como los de la extracción de muestras (como en el ensayo presiométrico).

• El control de las condiciones (estados tensionales, desplazamientos, existencia o no de drenaje) en los ensayos "in situ", es mucho más precario que en el laboratorio.

• Por otra parte, si bien es cierto que la zona de terreno afectado por los ensayos "in situ" es mayor que el tamaño de las probetas usuales en laboratorio, ello no resuelve totalmente el problema de los efectos macro estructurales previamente. Un ejemplo típico es la extrapolación de ensayos de placa de carga a cimentaciones más extensas.

• Aunque se utilicen modelos de comportamiento sencillos en la interpretación de los ensayos "in situ", es frecuente que existan al menos dos parámetros desconocidos, (como por ejemplo el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson en materiales elásticos, o la cohesión y el rozamiento en resistencia al corte, o deformabilidad y permeabilidad en problemas de consolidación, etc.). En estos casos, la interpretación de los ensayos "in situ", salvo en aquellos en que se controlan dos variables (corte "in situ"), sólo proporciona una relación entre los parámetros, por lo que se precisan hipótesis adicionales para la obtención de los valores de los parámetros del terreno.

Tipos de ensayos "in situ”

Hay una gran variedad de ensayos "in situ", que pueden agruparse atendiendo a diversos criterios:

• Ensayos cuyo objetivo es determinar algún tipo de índice que permita una clasificación cualitativa o semicuantitativa del tipo de terreno y su consistencia. Los ensayos o pruebas de penetración, entran dentro de este grupo. Existen intentos de interpretación más refinada, que permitan obtener los parámetros mecánicos del suelo, pero ello no puede considerarse alcanzado para todos los tipos de suelo.

• Ensayos en los que, gracias a un mejor control de las condiciones de carga y contorno, es posible una interpretación cuantitativa, aunque sea preciso hacer alguna hipótesis simplificativa. No se trata necesariamente de ensayos caros o complicados.

• Por último, cabe considerar como ensayos "in situ" los que corresponden a ensayar, a escala natural o algo reducida, elementos reales. La interpretación entonces, puede consistir en una extrapolación directa de los resultados al comportamiento real de la obra.
Por otra parte, los ensayos "in situ" difieren también entre sí en cuanto a su finalidad, que va desde el reconocimiento general para identificación de tipos de suelos, a ensayos complejos y costosos sobre elementos de cimentación que requieren grandes medios para su ejecución.

Se podrían considerar englobados dentro del grupo de los ensayos "in situ" a los métodos geofísicos y a las pruebas de penetración. No obstante, tienen características particulares, y constituyen por sí mismos elementos importantes en el reconocimiento del terreno.

Los principales tipos de ensayos "in situ", son:

• Ensayo presiométrico.
• Ensayo de molinete.
• Ensayo de placa de carga.
• Ensayo de corte directo de diaclasas de roca.
• Ensayo de permeabilidad.
• Ensayos sobre elementos estructurales.

Ensayos de penetración

Los ensayos o pruebas de penetración son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico.

Constituyen un método sencillo e intuitivo de apreciar la consistencia de un terreno: forzar la penetración de un elemento, relacionando dicha consistencia con la aparición de la resistencia que opone el terreno a la hinca de este elemento. Igualmente, puede deducirse de esta forma la cota de aparición de estrato duro (por ejemplo, el sustrato rocoso) por la imposibilidad de penetrar más allá de dicha profundidad.

Con los datos de resistencia a la penetración que se obtienen en un ensayo de estas características, es posible, gracias a la experiencia geotécnica, establecer una serie de correlaciones para distintos tipos de suelo, con el fin de conseguir caracterizarlo geotécnicamente. Aunque su utilidad sea grande, particularmente en la determinación de la profundidad de las capas competentes o de rechazo en la hinca, dicha técnica de reconocimiento del terreno de la que se obtiene de forma indirecta las características y propiedades del terreno, ha de ser por fuerza de poca precisión. Esto hace que haya quien no considere estos métodos, auténticos ensayos "in situ", denominándolos más bien como pruebas de penetración, o directamente con el término de "penetrómetro".

Excepto un tipo de prueba de penetración (SPT), que se realiza exclusivamente en la ejecución de sondeos, el resto de penetrómetros constituyen en sí mismos una actividad separada y concreta entre las desarrolladas en una campaña de reconocimiento.

La relativa rapidez y economía de ejecución respecto a la realización de sondeos, hace que sean muy utilizados. Hay que llamar la atención, sin embargo, de que su uso es la detección de capas estratigráficas del terreno ya conocidas y delimitadas por la ejecución previa de sondeos o por una gran experiencia local si la obra es de poca importancia. Por ello, su empleo debe ser el de complementar una campaña en la que se haya realizado (o previsto realizar) un número de sondeos apropiado para la caracterización de los distintos niveles de terreno, y en absoluto el de constituir el sistema básico o principal de reconocimiento.

Según la forma de aplicar la energía para la hinca del útil de penetración, las pruebas de penetración pueden clasificarse en:

• Penetrómetros dinámicos, en los que la energía se aplica mediante golpeo o impacto con una maza.

• Penetrómetros estáticos, en los que la energía de hinca se aplica mediante presión.

Métodos geofísicos.

Los métodos geofísicos son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico.

Intentan evaluar las características del terreno basándose en la medida de ciertas magnitudes físicas tomadas generalmente en la superficie del terreno. Si las características de los terrenos son tales que las magnitudes físicas medidas son bastante diferentes entre sí, es posible localizar los contactos entre las distintas capas de terreno. Sin embargo, esto no siempre sucede así, por lo que estos métodos tienen serias limitaciones.

No obstante, gracias a su rapidez y economía, están especialmente indicados para investigar áreas extensas o alineaciones de gran longitud entre sondeos que se encuentren alejados, y de esta forma poder interpolar los resultados obtenidos en las prospecciones extremas, o establecer, en su caso, la necesidad de realización de sondeos intermedios.

Los métodos geofísicos deben ser considerados siempre como métodos complementarios de reconocimiento, debiendo estar acompañados por prospecciones directas como sondeos, y los datos obtenidos mediante estos sistemas refrendados y contrastados por los resultados de dichos sondeos.

Los trabajos de campo e interpretación de las medidas deben estar realizados por personal altamente cualificado y con experiencia en la ejecución y procesamiento de resultados.

Pueden plantearse las siguientes opciones:

• Métodos eléctricos.
• Métodos sísmicos, con sus variantes de reflexión y refracción.
• Métodos gravimétrico.

El método de mayor utilización en la ingeniería civil es el método sísmico de refracción, aunque los métodos eléctricos también tienen cierta utilidad.

Proyecto Vial

1.- ETAPAS DE UN PROYECTO
Se puede considerarse que todo proyecto tiene 3 grandes etapas:
Fase de planificación. Se trata de establecer cómo el equipo de trabajo deberá satisfacer las restricciones de prestaciones, planificación temporal y coste. Una planificación detallada da consistencia al proyecto y evita sorpresas que nunca son bien recibidas.
Fase de ejecución. Representa el conjunto de tareas y actividades que suponen la realización propiamente dicha del proyecto, la ejecución de la obra de que se trate. Responde, ante todo, a las características técnicas específicas de cada tipo de proyecto y supone poner en juego y gestionar los recursos en la forma adecuada para desarrollar la obra en cuestión. Cada tipo de proyecto responde en este punto a su tecnología propia, que es generalmente bien conocida por los técnicos en la materia.
Fase de entrega o puesta en marcha. todo proyecto está destinado a finalizarse en un plazo predeterminado, culminando en la entrega de la obra al cliente o la puesta en marcha del sistema desarrollado, comprobando que funciona adecuadamente y responde a las especificaciones en su momento aprobadas. Esta fase es también muy importante no sólo por representar la culminación de la operación sino por las dificultades que suele presentar en la práctica, alargándose excesivamente y provocando retrasos y costes imprevistos.
A estas tres grandes etapas es conveniente añadir otras dos que, si bien pueden incluirse en las ya mencionadas, es preferible nombrarlas de forma independiente ya que definen un conjunto de actividades que resultan básicas para el desarrollo del proyecto:
Fase de iniciación. Definición de los objetivos del proyecto y de los recursos necesarios para su ejecución. Las características del proyecto implican la necesidad de una fase o etapa previa destinada a la preparación del mismo, fase que tienen una gran trascendencia para la buena marcha del proyecto y que deberá ser especialmente cuidada. Una gran parte del éxito o el fracaso del mismo se fragua principalmente en estas fases preparatorias que, junto con una buena etapa de planificación, algunas personas tienden a menospreciar, deseosas por querer ver resultados excesivamente pronto.

Los periodos generales de duración los podemos ver a continuación:




Fase de control. Monitorización del trabajo realizado analizando cómo el progreso difiere de lo planificado e iniciando las acciones correctivas que sean necesarias. Incluye también el liderazgo, proporcionando directrices a los recursos humanos, subordinados (incluso subcontratados) para que hagan su trabajo de forma efectiva y a tiempo.
2.- Tópicos y estudios para un proyecto vial.
Para realizar un proyecto se debe hacer una memoria descriptiva que ilustre detalladamente y complemente el proyecto en relación a los datos, informaciones y estudios necesarios para su elaboración. Se debe dar una clara información de manera precisa, sobre los datos utilizados para la elaboración del proyecto, así como de las fuentes de información de dichos datos. Este informe debe indicar los métodos utilizados para la obtención de los resultados óptimos del trazado de la carretera. El procedimiento de construcción recomendado, las informaciones necesarias sobre la procedencia de los materiales que se utilizaran, así como cualquier información considerada de importancia para la elaboración del proyecto y su posterior reconstrucción. Se presentara un informe es descriptivo de los estudios necesarios para realizar el diseño de dicho proyecto, que debe incluir lo siguiente:
-Estudio de Impacto Ambiental.
-Estudio geológico de la zona.
-Estudio Topográfico.
-Evaluación del Tráfico.
-Estudio Geotécnico.
-Estudio Hidrológico e hidráulico.
-Pavimento.
Se debe presentar un informe o reporte ambiental de la zona para determinar los posibles impactos del proyecto en el ambiente, el cual indicara toda la información existente sobre el área del proyecto, así como las alternativas y estrategias que deberán ser empleadas para asegurar que la utilización de los recursos naturales permanezca dentro de los limites que permitan el mejoramiento y conservación de los mismos. Se deberá realizar un estudio geológico cualitativo para el proyecto de construcción que este en zonas criticas desde este punto de vista. Para la realización de este estudio, se parte de las informaciones existentes en los planos de topología de suelos, así como de las interpretaciones topográficas aéreas de la zona. Para el estudio topográfico se hará una descripción de los factores determinantes de la vía, tales como: tipo de vegetación en el lugar, configuración topográfica, accesibilidad en la zona, etcétera. Asimismo, se describirá el método utilizado para realizar el levantamiento topográfico y su justificación. La evaluación del trafico debe incluir una amplia descripción sobre: El tipo de vía, Intersecciones con otros caminos, Volumen de transito en un tiempo dado, variación del volumen de transito, composición y peso de los vehículos y la tasa de crecimiento. Se indicarla frecuencia de los pesos transmitidos por los vehículos de carga al pavimento, por magnitud, por estación y por dirección. Se debe indicar el tipo de pavimento seleccionado, el calculo de espesores, así como la solución técnico-económica adoptada. Además se describirán las características de los materiales disponibles para estos fines, así como cualquier información referente al diseño el pavimento. (Colaborado por: Miguel Angel Heredia, www.arqhys.com ).

3.- Análisis del proyecto en la etapa de preparación

Aspectos económicos

El análisis de costo-beneficio de los distintos diseños de un proyecto permite seleccionar el que mejor contribuya a los objetivos de desarrollo del país. Los estudios se hacen normalmente en etapas sucesivas durante la preparación del proyecto, pero la etapa de la evaluación económica es aquella en la cual se toman las decisiones. También en esta evaluación, se someten a escrutinio el marco sectorial, el programa de inversiones en el sector, los puntos fuertes y débiles de las instituciones sectoriales públicas y privadas y las políticas decisivas del gobierno.

La distribución de los beneficios de un proyecto y su repercusión fiscal se evalúan cuidadosamente. Se realiza un análisis de la sensibilidad de la tasa de rentabilidad frente a las variaciones de algunos de los supuestos esenciales del proyecto.

Aspectos técnicos

El análisis técnico de un proyecto estudia las opciones técnicas, las soluciones propuestas y los resultados proyectados. Se ocupa de asuntos tales como la escala, diseño y ubicación de las instalaciones, la tecnología que se va a emplear, incluidas las clases de equipos o procedimientos y el grado en que éstos se amoldan a las condiciones locales, el criterio que se va a seguir para la prestación de servicios, el realismo de los calendarios de ejecución y la probabilidad de alcanzar los niveles de producción esperados.

El Banco tiene que comprobar que los proyectos estén correctamente concebidos, que su diseño técnico sea el apropiado y que cumplan con parámetros generalmente aceptados.

Ejemplo de proyecto vial: Si se trata de un proyecto vial, la evaluación técnica tendrá que ver con la anchura de la calzada y el tipo de pavimentación en relación con el tránsito previsto. Tendrá que considerar las ventajas y desventajas relativas a mayores costos iniciales de construcción para generar menores gastos ordinarios de mantenimiento y examinará los métodos de construcción con mayor o menor intensidad de mano de obra, entre otros aspectos técnicos.

Una parte importante de la evaluación técnica es el examen de la estimación de costos y los datos técnicos o de otra índole en que ésta se basa, a fin de determinar si son exactos, dentro de un margen de error aceptable, y si las asignaciones para excesos de cantidades físicas y alzas de precios durante la ejecución son apropiadas.

En la evaluación técnica se examinan los procedimientos propuestos en relación con las adquisiciones, para asegurarse de que se cumplan los requisitos del Banco, y los relativos a la contratación de servicios de ingeniería, arquitectura u otros de índole profesional. Además, la evaluación técnica se ocupa de estimar los costos de funcionamiento de las instalaciones y servicios del proyecto y la disponibilidad de materias primas u otros insumos necesarios. Se analiza también el impacto social del proyecto, a fin de verificar que cualquier efecto adverso se controlará o se reducirá al mínimo.
Aspectos financieros

La evaluación financiera tiene varias finalidades. Una de ellas es verificar que haya suficientes fondos para cubrir los costos de ejecución del proyecto por cuanto el Banco no financia la totalidad de los costos del proyecto; lo común es que financie parcial o totalmente los costos en divisas y que el país prestatario, o el organismo ejecutor, sufraguen una parte o el total de los costos en moneda nacional. La evaluación asegura que exista un plan financiero que permita disponer de fondos para ejecutar el proyecto conforme al calendario previsto.

Aspectos institucionales

En la evaluación institucional se plantea una multitud de preguntas, tales como si la entidad señalada para supervisar la ejecución, es decir el organismo ejecutor, está organizada adecuadamente, si su personal tiene experiencia en la supervisión de las tareas que deben cumplirse, si se aprovechan eficazmente la capacidad y las iniciativas locales y si se necesitan modificaciones institucionales o de las políticas fuera del organismo, para el cumplimiento de los objetivos del proyecto.

De todos los aspectos de un proyecto, el desarrollo institucional es quizás el más difícil de abordar debido, en parte, a la necesidad de que se comprenda el medio cultural. Este aspecto examina la organización, la administración, el personal, las políticas y los procedimientos del organismo ejecutor.

El desarrollo institucional se ha convertido en uno de los objetivos más importantes para el Banco, que se traduce en la creación de instituciones locales sólidas y viables. Abarca no solamente al organismo ejecutor sino también a todo el conjunto de políticas gubernamentales que facilitan el medio en que se desenvuelve la institución.

4.- PROYECTO DE CARRETERAS.

Se detallan tres etapas que preceden a la realización de un proyecto de carreteras. Son éstas, el estudio de rutas, el estudio del trazado y la ejecución del anteproyecto. Conviene recordar que el estudio de las rutas fue el proceso preliminar de acopio de datos y reconocimientos de campo, hecho con la finalidad de seleccionar la faja de estudio que reuniese las condiciones óptimas para el desenvolvimiento del trazado.

En esta etapa se obtiene información, se elaboran croquis, se efectúan los reconocimientos preliminares y se evalúan las rutas. El estudio del trazado consistió en reconocer minuciosamente en el campo cada una de las rutas seleccionadas. Así se obtiene información adicional sobre los atributos que ofrece cada una de estas rutas y se localizan en ella la línea o las líneas correspondientes a posibles trazados en la carretera. Finalmente, en el anteproyecto se fijó en los planos la línea que mejor cumplía los requisitos planimétricos y altimétricos impuestos a la vía. En esta etapa se elaboran planos por medios aéreos o terrestres y se establece la línea trazada del eje. Completadas estas tres etapas del trabajo, corresponde ahora realizar el llamado proyecto de la carretera. Como tal, se entiende el proceso de localización del eje de la vía, su replanteo en el terreno y referenciación, geometrización, análisis paisajístico del trazado y de sus áreas adyacentes, establecimiento de los sistemas de drenaje, estimación de las cantidades de obra a ejecutar y redacción de los informes y memorias que deben acompañar a los planos.

LOCALIZACIÓN DEL EJE DEFINITIVO DE LA CARRETERA.

En la etapa del anteproyecto quedó establecida una línea que define el eje tentativo de la carretera de acuerdo a los requisitos planimétricos y altimétricos impuestos a la carretera. En la etapa de proyecto, dicha línea debe ser transferida al terreno a fin comprobar su adaptación al mismo, y, si fuese necesario, poder efectuar pequeños ajustes en los alineamientos y pendientes. Esta oportunidad se aprovecha para tomar los volúmenes de tierra, para efectuar los levantamientos requeridos para el diseño de las estructuras de drenaje, para establecer los detalles geométricos del proyecto, definir el derecho de vía y dejar referenciado el trazado para la construcción. El eje de la carretera en planta y perfil longitudinal está definido por una serie de tramos rectos (tangentes y pendientes) conectados por curvas. Antes de entrar a estudiar en detalle el replanteo de la carretera es necesario analizar la geometría de las diferentes curvas que como hemos dicho forman parte del eje de la carretera.

GEOMETRIA DE LAS CURVAS CIRCULARES.

En su forma más simplificada, el alineamiento en planta de una carretera consiste en una serie de tramos rectos (tangentes) conectados por curvas circulares. Las curvas circulares, son entonces, los arcos de círculo que forman la proyección horizontal de las curvas empleadas para unir dos tangentes consecutivas.

CLASIFICACIÓN Y ELEMENTOS DE LAS CURVAS CIRCULARES.

Cuando dos tangentes son enlazadas por una sola curva, ésta se llama curva simple. Una curva simple puede doblar hacia la derecha o hacia la izquierda, recibiendo entonces ese calificativo adicional. Cuando dos ó más curvas circulares contiguas, de diferente radio, cruzan hacia el mismo lado, reciben el nombre de curvas compuestas, en tanto que cuando cruzan en sentido opuesto y tienen un punto de tangencia común, y siendo sus radios iguales o diferentes, reciben el nombre de curvas revertidas.

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