Componentes de la infraestructura vial. La construcción de caminos es un proceso que va mucho más allá de simplemente pavimentar una superficie. Para que un camino sea seguro, duradero y eficiente, es fundamental contar con una infraestructura sólida que soporte el tránsito diario y las condiciones ambientales. En este artículo, exploraremos los elementos esenciales que componen la infraestructura de un camino, desde la preparación del terreno hasta los sistemas de drenaje. Entender estos componentes no solo es crucial para los profesionales de la ingeniería, sino también para quienes desean conocer más sobre el diseño y la construcción vial.
Cuando hablamos de la construcción de caminos, es fácil imaginar simplemente una vía pavimentada que conecta un punto con otro. Sin embargo, detrás de esa superficie visible, existe una compleja infraestructura que garantiza su durabilidad, funcionalidad y seguridad. Conocer estos componentes no solo es importante para los profesionales de la ingeniería, sino también para cualquier persona interesada en cómo se construyen nuestras vías de tránsito.
2 En caso de excavación en roca se deberá profundizar el corte en 150 mm por debajo del nivel superior de la subrasante, las áreas profundizadas se rellenarán con material seleccionado de subbase granular (CBR> 40%). La superfi cie fi nal del corte de roca deberá encontrarse allanada, libre de cavidades de puntas de roca, de excesos y de todo material deletéreo.
3 Zona de preparación del terreno de asiento de la infraestructura del camino en zona de terraplen o relleno, mediante limpieza, escarifi cación, conformación, en una profundidad mínima de 150 mm.
La construcción de terraplenes sobre terreno inclinado (pendiente natural ≥ 20%) debe cortarse en forma escalonada formando banquetas para asegurar la estabilidad de terraplén.
4 Los suelos por lo menos a 0.60 metros por debajo del nivel de subrasante, deben estar constituidos por suelos adecuados y estables (CBR≥6%).
En caso de existir suelos pobres o inadecuados estos serán reemplazados, sustituidos, mejorados o establizados, según lo que el proyectista considere conveniente a fi n de asegurar la estabilidad de la subrasante.
5 La base y cuerpo de terraplén o relleno serán conformados en capas de hasta 300 mm. compactada al 90% de la máxima densidad seca.
6 La corona del terraplén o relleno tendrá un espesor mínimo de 300 mm y será conformado en dos capas de 150 mm, compactados al 95% de la máxima densidad seca.
7 Sobreancho de compactación.
8 Subdren de pavimento, en los sectores de la carretera donde el pavimento se asienta sobre una subrasante de suelo no permeable.
9 h Dependerá del tipo de material del terraplén o relleno.
10 v Dependerá del tipo de material de corte.
Componentes de la infraestructura vial
Preparacion del Terreno
La preparación y conformación del terreno natural es el primer paso esencial en la construcción de un camino. Este proceso implica el allanado, nivelado y compactado de la superficie sobre la que se levantará la infraestructura vial. En zonas donde el terreno presenta fuertes pendientes transversales (pendiente natural ≥ 20%), la explanada se diseña formando terrazas escalonadas para garantizar la estabilidad.
Sin embargo, no siempre el terreno natural cumple con las condiciones adecuadas. Si la calidad del suelo es deficiente o inestable, es necesario reemplazarlo o estabilizarlo para asegurar que la explanada tenga la firmeza requerida. Esta adecuación es fundamental para prevenir desplazamientos o asentamientos que puedan comprometer la durabilidad del camino. Imagina un terreno natural donde necesitamos construir un camino.
La primera tarea es preparar el terreno adecuadamente, especialmente en zonas de corte donde hay desniveles o áreas elevadas. Esto comienza con la escarificación del terreno a una profundidad de 150 mm, seguida de la conformación y nivelación acorde a las pendientes transversales especificadas. Para garantizar una base sólida, se realiza una compactación al 95% de la máxima densidad seca, en un espesor de compactación de 300 mm. Este procedimiento asegura una superficie estable y uniforme, esencial para soportar el peso del camino y el tráfico vehicular.
Explanacion en Obras Viales: Componentes de la infraestructura vial
La explanación es el proceso que consiste en el movimiento de tierras, el cual incluye tanto cortes como rellenos (también conocidos como terraplenes), con el propósito de conformar la plataforma de una carretera hasta alcanzar el nivel de la subrasante del camino.
Este procedimiento es fundamental en la construcción de vías, ya que garantiza una superficie estable y adecuada para la posterior colocación de capas estructurales, como la subbase, la base y la carpeta de rodadura. La correcta ejecución de la explanación asegura la durabilidad y funcionalidad de la vía, evitando asentamientos diferenciales y problemas estructurales a largo plazo.
Las actividades de explanación pueden variar según las características del terreno, incluyendo excavación, conformación de taludes, compactación de rellenos y nivelación. Además, es fundamental realizar estudios geotécnicos previos para determinar el tipo de suelo y las condiciones del terreno, lo que permitirá seleccionar los equipos y métodos de trabajo más adecuados.
En proyectos de infraestructura vial, la explanación no solo busca alcanzar la cota de diseño establecida, sino también garantizar la estabilidad de los cortes y terraplenes, evitando deslizamientos y erosiones que puedan comprometer la integridad de la obra. Por ello, el control de calidad durante el proceso es esencial para asegurar el éxito del proyecto.
Terraplen
El terraplén es la parte de la explanación que se encuentra situada sobre el terreno previamente preparado. También se conoce comúnmente como relleno. Su función principal es elevar el nivel de la plataforma de la carretera para alcanzar la cota de diseño establecida, especialmente en zonas donde el terreno natural se encuentra por debajo del nivel deseado.
Como es el proceso constructivo
El proceso constructivo del terraplén implica la conformación de su base y cuerpo en capas sucesivas de hasta 0.30 m de espesor, las cuales deben ser compactadas hasta alcanzar un 90% de la máxima densidad seca obtenida en el ensayo Proctor modificado. Este procedimiento garantiza la estabilidad y la capacidad de carga del terraplén, evitando asentamientos diferenciales y fallas estructurales.
¿Qué es el terraplén en obras viales?
El terraplén es la parte de la explanación que se encuentra situada sobre el terreno previamente preparado. También se conoce comúnmente como relleno. Su función principal es elevar el nivel de la plataforma de la carretera para alcanzar la cota de diseño establecida, especialmente en zonas donde el terreno natural se encuentra por debajo del nivel deseado.
¿Qué es la corona del terraplén y cómo se conforma?
En la parte superior del terraplén se encuentra la corona, que es la capa final y superior del relleno. La corona debe tener un espesor mínimo de 0.30 m y, al igual que el cuerpo del terraplén, debe ser conformada en capas de 0.15 m, compactadas al 95% de la máxima densidad seca según el ensayo Proctor modificado. Esta compactación adicional en la corona asegura una superficie estable para la posterior colocación de capas de pavimento o rodadura.
¿Por qué es importante el control de calidad en el terraplén?
El control de calidad en la ejecución del terraplén es fundamental para asegurar la homogeneidad y la resistencia adecuada de cada capa. Para ello, se realizan ensayos de control durante la compactación, verificando que se alcancen los niveles de densidad establecidos en el proyecto. Además, es esencial un adecuado diseño del terraplén para garantizar su estabilidad frente a factores como la carga vehicular, la acción del agua y las variaciones climáticas.
Corte
El corte es una fase fundamental dentro de las obras viales, ya que permite adecuar el terreno natural al nivel de la subrasante del camino. Este proceso de excavación es clave para garantizar la estabilidad y el alineamiento de la plataforma vial, especialmente en terrenos elevados o con irregularidades geográficas significativas. A continuación, responderemos a preguntas esenciales sobre el corte en obras viales, su construcción y los aspectos de control de calidad que deben tenerse en cuenta.
¿Qué es el corte en obras viales?
El corte es la parte de la explanación constituida por la excavación del terreno natural hasta alcanzar el nivel de la subrasante del camino. Es fundamental en aquellos tramos donde el terreno se encuentra por encima del nivel de diseño, permitiendo ajustar el perfil longitudinal de la carretera. El objetivo del corte es obtener una plataforma estable y nivelada que permita la construcción de la estructura de la vía.
¿Cómo se realiza la preparación del fondo en zonas excavadas?
Una vez realizada la excavación, el fondo de las zonas excavadas se prepara mediante escarificación en una profundidad de 0.15 m. Este procedimiento consiste en aflojar y homogeneizar el material superficial para facilitar su posterior compactación. Además, el fondo se conforma y nivela de acuerdo con las pendientes transversales especificadas en el diseño geométrico vial. Posteriormente, la superficie se compacta al 95% de la máxima densidad seca determinada por el ensayo Proctor modificado.
¿Qué consideraciones especiales se toman en zonas de corte en roca?
En zonas donde el corte atraviesa roca, se debe excavar al menos 0.15 m por debajo del nivel superior de la subrasante. Esto garantiza una base sólida y estable para la vía. La superficie final del corte en roca debe quedar perfectamente allanada, limpia y libre de cavidades, puntas de roca o cualquier tipo de irregularidad que comprometa la uniformidad de la base. El objetivo es asegurar una superficie continua y plana para las capas superiores de la estructura vial.
¿Por qué es importante el control de calidad en el corte?
El control de calidad es fundamental para asegurar que el corte cumpla con los parámetros establecidos en el proyecto vial. Esto incluye la verificación de la profundidad de escarificación, la nivelación según las pendientes transversales y el grado de compactación alcanzado. Además, en zonas rocosas, es crucial comprobar que no queden salientes, huecos o residuos que afecten la estabilidad de la plataforma. El uso de equipos de control topográfico garantiza que el perfil longitudinal y transversal cumpla con las especificaciones del diseño.
Sub Rasante del Camino
La subrasante es una capa fundamental en la construcción de carreteras, ya que constituye el soporte directo de la estructura del pavimento. Su correcta conformación y compactación garantizan la estabilidad y durabilidad del firme ante las cargas vehiculares. A continuación, abordaremos los aspectos clave relacionados con la subrasante, respondiendo a preguntas esenciales sobre su función, construcción y control de calidad.
¿Qué es la subrasante en obras viales?
La subrasante es la superficie terminada de la carretera, obtenida tras los movimientos de tierras (corte y relleno), sobre la cual se coloca la estructura del pavimento o afirmado. Es la capa superior del terraplén o el fondo de las excavaciones en terreno natural que soportará la estructura del pavimento.
Esta capa forma parte del prisma de la carretera, construido entre el terreno natural allanado o explanada y la estructura del pavimento. La subrasante debe estar constituida por suelos seleccionados de características aceptables y compactados por capas para formar un cuerpo estable y en óptimo estado. Esto garantiza que la capa no se vea afectada por las cargas de diseño derivadas del tránsito vehicular.
¿Cuál es la función de la subrasante en la estructura vial?
La subrasante cumple la función de distribuir y soportar las cargas vehiculares que provienen del pavimento. Su capacidad de soporte en condiciones de servicio, en conjunto con el tránsito y las características de los materiales de la superficie de rodadura, constituyen las variables fundamentales para el diseño de la estructura del pavimento que se colocará encima.
¿Cómo se construye y compacta la subrasante?
Durante la etapa constructiva, los últimos 0.30 m de suelo debajo del nivel superior de la subrasante deben ser compactados al 95% de la máxima densidad seca, obtenida mediante el ensayo Proctor modificado (según la normativa MTC EM 115). Esta compactación garantiza la resistencia y estabilidad necesarias para soportar el peso del pavimento y las cargas vehiculares.
Los suelos situados por debajo del nivel superior de la subrasante, hasta una profundidad no menor de 0.60 m, deben ser adecuados y estables, presentando un CBR (California Bearing Ratio) igual o mayor al 6%. Esto asegura que la subrasante tenga la capacidad portante necesaria para resistir el tráfico proyectado.
¿Qué hacer si el suelo de la subrasante no cumple con los requisitos?
Si el suelo ubicado debajo del nivel superior de la subrasante presenta un CBR menor al 6% (subrasante pobre o inadecuada), es necesario estabilizarlo para garantizar la capacidad portante. El ingeniero responsable debe evaluar alternativas de solución según la naturaleza del suelo, entre las que se pueden considerar:
- Estabilización mecánica: Incorporación de materiales granulares o mejoramiento físico del suelo.
- Reemplazo del suelo de cimentación: Sustitución del suelo deficiente por otro de mejores características.
- Estabilización química: Uso de aditivos como cal o cemento para mejorar la cohesión y capacidad de soporte.
- Uso de geosintéticos: Refuerzo del terreno con materiales geotextiles o geomallas.
- Elevación de la rasante: Aumentar el nivel de la vía para evitar zonas problemáticas.
- Cambio de trazado vial: Rediseñar la ruta para evitar terrenos inestables.
La elección de la técnica dependerá de la evaluación técnica y económica del proyecto, garantizando siempre la estabilidad y durabilidad de la estructura vial.
¿Cuál es la importancia del control de calidad en la subrasante?
El control de calidad en la subrasante es esencial para asegurar que el suelo cumpla con los parámetros de compactación y capacidad portante establecidos en el diseño vial. Se deben realizar ensayos de campo para verificar el grado de compactación y la capacidad de carga (CBR) del suelo. Además, es fundamental inspeccionar visualmente la superficie, asegurándose de que esté nivelada, estable y libre de materiales sueltos o zonas debilitadas.
Afirmado
El Afi rmado consiste en una capa compactada de material granular natural o procesada, con gradación
específi ca que soporta directamente las cargas y esfuerzos del tránsito. Debe poseer la cantidad
apropiada de material fi no cohesivo que permita mantener aglutinadas las partículas. Funciona
como superfi cie de rodadura en caminos y carreteras no pavimentadas.
Pavimento
El pavimento es una estructura de varias capas construida sobre la subrasante del camino, diseñada para resistir y distribuir los esfuerzos originados por los vehículos, mejorando las condiciones de seguridad y comodidad para el tránsito. Por lo general, está conformado por las siguientes capas: base, subbase y capa de rodadura.
Capas del Pavimento
- Capa de Rodadura:
Es la parte superior de un pavimento, que puede ser de tipo bituminoso (flexible), de concreto de cemento Portland (rígido) o de adoquines. Su función principal es sostener directamente el tránsito. - Base:
Es la capa situada inmediatamente debajo de la capa de rodadura, cuya función principal es sostener, distribuir y transmitir las cargas ocasionadas por el tránsito. Esta capa puede estar formada por material granular drenante (CBR ≥ 80%) o puede estar tratada con asfalto, cal o cemento. - Subbase:
Es una capa de material especificado y con un espesor de diseño que soporta tanto a la base como a la capa de rodadura. Además, se utiliza como capa de drenaje y para controlar la capilaridad del agua. Dependiendo del tipo, diseño y dimensionamiento del pavimento, esta capa puede ser opcional. Puede estar compuesta de material granular (CBR ≥ 40%) o tratada con asfalto, cal o cemento.
Tipos de Pavimento
Los tipos de pavimento considerados en el manual son los siguientes:
- Pavimentos Flexibles
- Pavimentos Semirrígidos
- Pavimentos Rígidos
El pavimento flexible es una estructura compuesta por capas granulares (subbase y base) y una capa de rodadura constituida con materiales bituminosos, tales como aglomerantes, agregados y, en algunos casos, aditivos.
Principalmente, la capa de rodadura asfáltica sobre capas granulares incluye:
- Mortero asfáltico
- Tratamiento superficial bicapa
- Micropavimentos
- Macadam asfáltico
- Mezclas asfálticas en frío
- Mezclas asfálticas en caliente
Pavimento Semirrígido
El pavimento semirrígido es una estructura compuesta principalmente por capas asfálticas con un espesor total bituminoso, generalmente conformado por una carpeta asfáltica en caliente sobre una base tratada con asfalto.
También se considera como pavimento semirrígido la estructura compuesta por una carpeta asfáltica sobre una base tratada con cemento o cal. Además, dentro del tipo de pavimento semirrígido se incluyen los pavimentos adoquinados.
Pavimento Rígido
El pavimento rígido es una estructura conformada específicamente por una capa de subbase granular, aunque esta capa puede ser de base granular o estabilizada con cemento, asfalto o cal. La capa de rodadura está formada por una losa de concreto de cemento hidráulico que contiene aglomerante, agregados y, si es necesario, aditivos.
Dentro de los pavimentos rígidos existen tres categorías:
- Pavimento de concreto simple con juntas
- Pavimento de concreto con juntas y refuerzo de acero en forma de fibras o mallas
- Pavimento de concreto con refuerzo continuo
Dimensionamiento de Pavimentos
El dimensionamiento de las estructuras de pavimento propuestas en el manual, así como las presentadas en los catálogos, son ilustrativas y están destinadas a promover el estudio de alternativas en cada caso. Estas recomendaciones facilitan su uso, pero no sustituyen la decisión del Ingeniero Responsable sobre la estructura de pavimento adoptada, la cual debe estar plenamente justificada por el mismo.
Catálogos de Pavimentos
Los catálogos que se presentan en el manual permiten uniformizar los dimensionamientos, facilitando el seguimiento y el análisis de un conjunto reducido de secciones estructurales. Esto hace más sencilla, en la etapa post obra, la verificación de su comportamiento, así como la gestión, el seguimiento y las correcciones o ajustes necesarios.
Drenaje
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Drenaje Longitudinal en Carreteras: Importancia y Diseño de Cunetas
El sistema de drenaje y subdrenaje de una carretera está previsto para eliminar la humedad en el pavimento y en el prisma de la carretera. Los aspectos de protección del prisma de la carretera, drenaje superfi cial y el subdrenaje de la plataforma y del pavimento.
Para la protección de los suelos del prisma de la carretera, se ilustran casos relacionados con el
elevado nivel freático y el movimiento capilar de las aguas.
Para el drenaje superfi cial de pavimentos se tendrán en cuenta, pendientes transversales mínimas
para la sub rasante, subbase, base y superfi cie de rodadura. El drenaje superfi cial incluye bombeo,
cunetas, alcantarillas, cajas de recolección, badenes, etc.