inTrodUcción
Este manual ha sido elaborado según los contenidos que se especifican en el Real Decreto 1212/2009, de 17 de julio, por el que se establecen Tres Certificados de Profesionalidad de la Familia Profesional Edificación y Obra Civil que se incluyen en el Repertorio Nacional de Certificados de Profesionalidad. La unidad formativa UF0313, «Generación de trazados», con una duración de 40 horas, se encuentra dentro del módulo formativo MF0641_3, «Proyectos de carreteras y de urbanización», con una duración total de 200 horas, para la obtención del certificado de profesionalidad con denominación «Representación de proyectos de obra civil».
El presente manual ha sido redactado y diseñado para acreditar a aquellos trabajadores del sector de la construcción, y en particular a aquellos relacionados con los procesos constructivos de obras de carreteras. Entre los contenidos incluidos en esta unidad formativa están el estudio de los procesos y elementos constructivos en el diseño y ejecución del trazado de carreteras, las innovaciones tecnológicas y las aplicaciones informáticas necesarias para las obras de construcción de carreteras.
11 UF0313
Generación de Trazados
• ConTenido
1.1. Definición, componentes, tipos de sistemas constructivos
1.2. Elementos diferenciadores entre sistemas constructivos
1.3. Repercusión de la elección de un sistema constructivo en el proyecto y en la obra
1.4. Procesos productivos resUmen acTividades caso prÁcTico
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1 Unidad
anÁlisis de los sisTemas consTrUcTivos empleados en obras civiles
Las características del terreno son un condicionante en cualquier obra de construcción. Previamente a la ejecución y trazado de una obra, es necesario realizar un estudio geológico preliminar investigando la geología superficial con el objetivo de eliminar zonas conflictivas en el trazado definitivo.
La primera etapa consiste en una evaluación preliminar del balance de tierras en la que se debe determinar la necesidad de préstamos y/o vertederos. Se deben definir las unidades geológicas óptimas para la obtención de materiales, en caso de que se necesiten.
Posteriormente, se realiza una propuesta de la campaña geotécnica, indicando los reconocimientos y trabajos de campo y gabinete necesarios para caracterizar los terrenos afectados por la construcción del trazado. Todos los estudios propuestos se deben representar en planos de planta y perfil longitudinal.
La etapa que sigue es el estudio de desmontes, rellenos, yacimientos, canteras y préstamos caracterizando sus materiales y definiendo las explanadas y taludes estables y otros aspectos como las condiciones de estabilidad, etc.
1.1. Definición, componentes, tipos de sistemas constructivos
Antes de definir los sistemas constructivos es conveniente recordar que los estudios de carreteras que en cada caso requieran la ejecución de una obra se adaptarán a los siguientes tipos, establecidos a razón de su finalidad:
Estudios de planeamiento
Es necesario definir
Un esquema vial en un determinado año horizonte. Las características y dimensiones recomendables.
Las necesidades de suelo.
Otras limitaciones, según el planeamiento territorial y del transporte.
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Estudio previo
Recopilación y análisis de datos
Solución a posibles problemas.
Valoración de efectos.
Estudio informativo
Definición general del trazado de la carretera.
Como base para el expediente de información pública.
Anteproyecto
Estudio a escala adecuada.
Evaluación de las mejores soluciones al problema planteado. Solución óptima.
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Generación de Trazados
Proyecto de construcción
Desarrollo completo de la solución óptima, con todos los detalles necesarios para que sea posible su construcción y posterior explotación.
Un sistema constructivo se puede definir como un conjunto de elementos, materiales, técnicas, herramientas, procedimientos y equipos, que son característicos para un tipo de obra en particular.
Lo que diferencia un sistema constructivo de otro es, además de lo anterior, la forma en que se ven y se comportan estructuralmente los elementos de una obra civil de construcción de carretera, como son: muros, firmes y pavimentos, cimentaciones, drenajes, anclajes, micropilotes, puentes, estructuras de suelo reforzado, puentes y estructuras, etc.
El sistema constructivo normalmente no define la obra de construcción en su totalidad, lo común es que defina cada una de sus partes, zonas, tramos o unidades de obra.
Así, dentro de los procesos constructivos que veremos con mayor detalle en el apartado 1.4. de este primer capítulo, existen diferentes sistemas constructivos. La elección de un sistema constructivo será una decisión que se tomará en función de las características geológicas y geotécnicas del terreno.
Dentro del los trabajos de explanación, y según la Orden FOM/1382/2002, podemos hacer una clasificación de tres fases, las cuales se dividen en diferentes subfases, como se indica en la tabla 1 de trabajos preliminares, la tabla 2 para las excavaciones, la tabla 3 con los trabajos de relleno, la tabla 4 con la fase de terminación, y otros trabajos que se incluyen en la tabla 5.
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FASE I: TRABAJOS PRELIMINARES
1. DESBROCE DEL TERRENO
2. DEMOLICIONES
3. ESCARIFICACIÓN Y COMPACTACIÓN
4. ESCARIFICACIÓN Y COMPACTACIÓN DEL FIRME EXISTENTE
5. PRUEBA CON SUPERCOMPACTADOR
Tabla 1: labores efectuadas durante la fase I trabajos preliminares de los trabajos de explanación. Tomado de Orden FOM/1382/2002.
FASE II: EXCAVACIONES
1. EXCAVACIÓN DE LA EXPLANACIÓN Y PRÉSTAMOS Voladuras
2. EXCAVACIÓN EN ZANJAS Y POZOS Drenajes
3. EXCAVACIÓN ESPECIAL DE TALUDES EN ROCA Voladuras
Tabla 2: labores efectuadas durante la fase II excavaciones de los trabajos de explanación. Tomado de Orden FOM/1382/2002.
FASE III: RELLENOS
EJECUCIÓN DE LA OBRA LIMITACIONES
Preparación de la superficie de apoyo del relleno tipo terraplén
Extensión de las tongadas
TERRAPLENES
Humectación o desecación
A realizar cuando la temperatura ambiente (a la sombra), sea superior a 2ºC. Se suspenderán los trabajos si la temperatura descienda baja de dicho límite, salvo que se justifique adecuadamente la viabilidad de la puesta en obra y la consecución de las características exigidas y esta justificación sea aceptada por el director de las obras.
El director de las obras deberá tener en cuenta la influencia de las lluvias antes de aprobar el extendido y compactación del relleno.
PEDRAPLENES
Compactación
Preparación de la superficie de apoyo del relleno tipo pedraplén
Excavación, carga y transporte del material
Extensión de las tongadas
Compactación
Puesta a punto del método de trabajo
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Sobre las capas en ejecución debe prohibirse la acción de todo tipo de tráfico hasta que se haya completado su compactación. Si ello no es factible se eliminará el espesor de las tongadas afectado por el paso del tráfico.
Sobre las capas en ejecución debe prohibirse la acción de todo tipo de tráfico hasta que se haya completado su compactación. Si ello no es factible se eliminará el espesor de tongada afectado por el paso del tráfico.
El director de las obras deberá tener en cuenta la posibilidad de lluvia y su influencia antes de aprobar el extendido y compactación del relleno.
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RELLENOS LOCALIZADOS
RELLENOS TODO-UNO
Extensión y compactación
Preparación de la superficie de asiento de los rellenos localizados Los rellenos localizados se ejecutarán cuando la temperatura ambiente, a la sombra, sea superior a dos grados Celsius, y deberán suspenderse los trabajos cuando la temperatura descienda por debajo de dicho límite.
Relleno de zanjas para instalación de tuberías
Sobre las capas en ejecución debe prohibirse la acción de todo tipo de tráfico hasta que se haya completado su compactación.
Preparación de la superficie de asiento del relleno tipo todo-
Excavación, carga y transporte del material
Extensión de las tongadas
Compactación
Puesta a punto del método de trabajo
Control de compactación
Análisis de los resultados
Los rellenos tipo todo-uno con un porcentaje de finos entre el diez y el treinta y cinco por ciento (10 y 35 %) se ejecutarán cuando la temperatura ambiente, a la sombra, sea superior a dos grados Celsius. Los trabajos se deben suspender cuando la temperatura descienda por debajo de dicho límite, salvo que se justifique adecuadamente y sea aprobada explícitamente por el director de las obras la viabilidad de la puesta en obra y la consecución de las características exigidas. El director de las obras deberá tener en cuenta la influencia de las lluvias antes de aprobar el extendido y compactación del relleno.
Sobre las capas en ejecución se prohibirá la acción de todo tipo de tráfico hasta que se haya completado su compactación. Si ello no es factible, se eliminará el espesor de tongada afectado por el paso del tráfico.
FASE IV: TERMINACIÓN
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Tabla 3: labores efectuadas durante la fase III rellenos de los trabajos de explanación. Tomado de Orden FOM/1382/2002.
uno
Tabla 3: labores efectuadas durante la fase III rellenos de los trabajos de explanación, continuación. Tomado de Orden FOM/1382/2002.
TERMINACIÓN Y REFINO DE LA EXPLANADA REFINO DE TALUDES
Tabla 4: labores efectuadas durante la fase IV terminación de los trabajos de explanación. Tomado de Orden FOM/1382/2002.
PUENTES Y OTRAS ESTRUCTURAS
Puentes TÚNELES
Señalización
Balizamiento
ELEMENTOS DE SEÑALIZACIÓN, BALIZAMIENTO Y DEFENSA DE CARRETERAS
Barreras de seguridad
Pretiles
Amortiguadores de impacto
Lechos de frenado
Reductores de velocidad
Bandas transversales
Muros
CERRAMIENTOS HIDROSIEMBRA
1.2. Elementos diferenciadores entre sistemas constructivos
Este apartado lo dedicaremos, dada su importancia, a los elementos diferenciadores entre sistemas constructivos de drenajes, muros y anclajes.
A. Drenajes
Los principales elementos diferenciadores en los sistemas de drenajes que desarrollaremos a continuación son las cunetas, los tubos, las arquetas y los sumideros y drenes subterráneos.
A.1. Cuetas
Las cunetas son los elementos que forman parte del sistema de drenaje utilizados para el transporte de las aguas superficiales.
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OTROS TRABAJOS FIRMES
Tabla 5: labores efectuadas en otros trabajos. Tomado de Orden FOM/1382/2002.
Cunetas de hormigón ejecutadas en obra
Cunetas prefabricadas
La cuneta de hormigón ejecutada en obra consiste en una zanja longitudinal contigua a la plataforma abierta en el terreno. Su misión es recibir y canalizar las aguas de lluvia. Es revestida in situ con hormigón, colocado sobre un lecho de asiento (figura 1). La forma, dimensiones, tipo y demás características se ajustarán a lo que figure en la Norma 5.2-IC de Drenaje Superficial y en el proyecto. Su ejecución se realiza de acuerdo con las siguientes fases:
• Preparación del lecho de asiento
• Hormigonado
• Juntas
Por otra parte, la cuneta prefabricada es una zanja longitudinal contigua a la plataforma excavada en el terreno y que se reviste con piezas prefabricadas (figura 2). Su misión es la misma que la de las cunetas de hormigón ejecutadas en obra. Las piezas se deben cimentar sobre un lecho de asiento preparado con anterioridad, y la geometría, dimensión, tipo de material y otras características técnicas, cumplirán con la Norma 5.2-IC de Drenaje Superficial, y con lo que figure en el proyecto. Su ejecución se realiza en cuatro fases:
• Transporte y almacenamiento de las piezas prefabricadas.
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Las cunetas
Figura 1: cuneta de hormigón. Imagen de la autora.
• Manipulación y acopio.
• Preparación del lecho de asiento y colocación de las piezas prefabricadas.
• Juntas.
A.2. Tubos, arquetas y sumideros
La arqueta es un elemento prismático utilizado para recoger el agua de las cunetas o de las tuberías de drenaje y alimentar a un desagüe (figura 3). Las arquetas se pueden construir en hormigón, materiales cerámicos, piezas prefabricadas u otros materiales que figuren en el proyecto o que hayan sido aprobados por el director de las obras. Normalmente se cubren con una tapa o una rejilla.
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Figura 2: cuneta prefabricada. Imagen de la autora.
Figura 3: arquetas. Imagen de la autora.
El pozo de registro es otro elemento relacionado con los sistemas de drenaje que consiste en una arqueta cuyo tamaño permite al personal de mantenimiento autorizado realizar visitas periódicas (figura 4). Su profundidad, por lo tanto, debe ser superior a 1,5 m. Los materiales de construcción de los pozos de registro suelen ser hormigón, fábrica de ladrillo, bloques de hormigón, piezas prefabricadas de hormigón, fundición de tapas y cercos.
Se llama imbornal a la pieza de desagüe por la que se desaloja el agua de las precipitaciones de las calzadas de una carretera, de los tableros de las obras de fábrica o, en general, de cualquier construcción.
Otro elemento de desagüe que tiene la misma función que el imbornal es el sumidero, que normalmente está protegido por una rejilla y se coloca de manera que la entrada del agua se produzca en sentido sensiblemente vertical. Los sumideros están formados por un orificio de desagüe, una rejilla, una arqueta y un conducto de salida, y como materiales de construcción se emplean hormigón, fábrica de ladrillo, bloques de hormigón, piezas prefabricadas de hormigón, fundición de rejillas y cercos.
Como elementos de conducción se utilizan tubos de acero corrugado y galvanizado construidos con chapas de acero corrugadas y galvanizadas, normalmente curvadas y unidas con pernos y tuercas con objeto de obtener secciones cerradas. Estas chapas que conforman los tubos de acero, son de superficie ondulada, lo que les confiere una mayor resistencia a esfuerzos de flexión. Se les debe aplicar superficialmente una película de zinc para protegerlas de la corrosión, que es lo
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Figura 4: pozo de registro. Imagen de la autora.
que se conoce como galvanizado. Solo se podrán usar este tipo de conductos con suelos o aguas que cumplan las condiciones de la tabla 6:
CARACTERÍSTICAS SUELOS O AGUAS
Resistividad Mayor o igual a 3000 ohm. cm ph Entre 9 y 6
Contenido de cloruros Menor o igual a 100 mg/kg
Contenido de sulfatos Menor o igual a 500 mg/kg
Contenido de sulfuros Menor o igual a 100 mg/kg
Se puede autorizar su empleo en otros casos, cumpliendo con los procedimientos que indique el proyecto y siempre que posean una adecuada protección adicional.
Cuando sean previsibles corrientes de agua con velocidades superiores a 3 m/s o bien puedan transportar acarreos, se prohíbe su uso. En estos casos se dispondrá de revestimientos resistentes a la abrasión en la sección mojada, como hormigón u otros materiales que aseguren la durabilidad del conducto.
En los drenes subterráneos intervienen elementos entre los que destacamos las zanjas drenantes, los rellenos localizados y los geotextiles.
Zanjas Drenantes
Son excavaciones (zanjas) rellenas de material drenante compactado, en el fondo de los cuales se colocan tubos drenantes. Están perforadas y construidas con material poroso, o con juntas abiertas, y rodeadas de un relleno localizado de tierras que se aíslan de las aguas superficiales con una capa impermeable que las cierra superiormente (figura 5).
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Tabla 6: limitaciones de empleo de las chapas de acero. Tomado de Orden FOM/1382/2002.
A.3. Drenes subterráneos
Si no se colocan tubos de drenaje, entonces la parte inferior de la zanja queda completamente rellena de material drenante, formando lo que se conoce como dren ciego o dren francés. En estos drenes el material que ocupa el centro de la zanja es piedra gruesa.
Se deberá colocar un filtro geotextil, protegiendo el material drenante, cuando exista peligro de migración del suelo, que rodea la zanja hacia el interior de la misma.
• Excavación.
• Ejecución del lecho de asiento de la tubería y, en su caso, disposición del filtro geotextil.
Para su ejecución se requieren las operaciones siguientes
• Colocación de la tubería.
• Colocación y compactación del material drenante.
• Relleno de tierras de la parte superior de la zanja, en su caso.
• Impermeabilización de la parte superior de la zanja
Rellenos localizados de material drenante
Son los utilizados en zanjas, trasdoses de obras de fábrica o cualquier otra zona cuando sus dimensiones no permitan la utilización de los equipos de maquinaria pesada.
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Figura 5: zanja drenante. Imagen de la autora.
El material drenante que se extiende y compacta en las zanjas y que constituye los rellenos localizados estará compuesto por áridos naturales, áridos procedentes del machaqueo y trituración de piedra de cantera o grava natural, o áridos artificiales. La condición esencial que deben cumplir es que estarán exentos de arcilla, margas y otros materiales extraños. Además, su tamaño máximo no será en ningún caso superior a 66 mm, y el cernido ponderal acumulado por el tamiz 0,080 UNE no rebasará el 5 %.
Condiciones de filtro:
Fx = tamaño superior al del x % en peso del material filtrante.
dx = tamaño superior al del x % en peso del terreno a drenar.
F50/d50 < 25
Además, se debe cumplir que el coeficiente de uniformidad del filtro sea inferior a 20:
(F60/F10 < 20)
Según sea el sistema previsto para la evacuación del agua, el material drenante situado junto a los tubos reunirá los requisitos de la tabla 7:
CONDICIONES QUE DEBEN CUMPLIR
Si se utilizan tubos perforados F85 / diámetro del orificio > 1
Si se utilizan tubos con juntas abiertas
Si se utilizan tubos de hormigón poroso
F85 / diámetro de la junta > 1,2
F85 / d15 del árido del tubo > 0,2
Si se drena por mechinales F85 / diámetro del mechinal > 1
Tabla 7: condiciones que debe cumplir el material drenante. Tomado de Orden FOM/1382/2002.
Está permitido utilizar filtros granulares compuestos por varias capas cuando sea imposible encontrar un material que reúna los anteriores requisitos, pero los filtros granulares deberán garantizar lo siguiente:
• La capa de material más grueso se debe situar junto al sistema de evacuación y reunir los requisitos de filtro respecto a la siguiente capa (terreno).
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• Esta última capa también reunirá los requisitos de filtro con respecto de la siguiente capa, y así sucesivamente hasta llegar al relleno o terreno natural.
También se pueden utilizar filtros geotextiles.
A continuación exponemos algunos casos en los que se deben cumplir otros requisitos en función del tipo de suelo:
• En el caso de que el terreno natural esté formado por suelos no cohesivos con arena fina y limo el requisito que debe reunir el material drenante, además de las condiciones de filtro generales, será que: F15 < 1 mm
• En el caso de que el terreno natural sea un suelo cohesivo, compacto y homogéneo, sin vetas de arena fina o de limo, entonces el requisito de filtro que aplicaremos será: 0,1 mm < F15 < 0,4 mm
• En el caso de drenes ciegos, el material de la zona permeable central tendrá que reunir los siguientes requisitos:
о Tamaño máximo del árido comprendido entre 20 mm y 80 mm.
о Coeficiente de uniformidad menor de cuatro (F60/F10 < 4).
Acopios.
Preparación de la superficie de asiento.
Sistema de ejecución
Ejecución de las tongadas.
Extensión y compactación.
Protección del relleno
La aplicación de estos rellenos localizados de material drenante tiene dos limitaciones importantes:
1) Solo se podrán usar cuando la temperatura ambiente (a la sombra) sea mayor de 0 ºC. Si la temperatura es inferior a dicho límite, se deben suspender
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los trabajos.
2) Cuando las capas están en proceso de ejecución, quedará prohibido el tráfico hasta que se hayan compactado totalmente.
Geotextiles como elemento de separación y filtro
Son los usados en obras de carretera, y tienen como objetivos:
• Separar capas de diferente granulometría.
• Realizar la función de filtro en sistemas de drenaje.
La fórmula característica de los geotextiles como elemento de separación y filtro será:
E (kN/m) = RT (kN/m) . dr
Siendo:
E = energía de deformación asimilada por el geotextil hasta su rotura.
RT = Resistencia a tracción (kN/m)
dr = Deformación unitaria en rotura (tanto por uno)
Los requisitos en cuanto a resistencia mínima a exigir al geotextil, se recogen en la tabla siguiente:
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GRUPO e (kN/m) (valor mínimo) RT (kN/m) (valor mínimo) Rpd (mm) (valor máximo) FUNCIÓN DEL GEOTEXTIL 0 6,4 16 20 SEPARACIÓN 1 4,8 12 25 2 3,2 8 30 3 2,4 6 35 0 2,7 9 30 FILTRO 1 2,1 7 35 2 1,5 5 40 3 1,2 4 45
8: requisitos
Tabla
para los
geotextiles.
Tomado de Orden FOM/1382/2002.
En función del tipo de tráfico de la carretera y del tipo de apoyo del geotextil se establecen grupos con los requisitos de resistencia mínima que deberá cumplir el geotextil:
• Grupo 3: dentro de este grupo se deben dar simultáneamente las siguientes condiciones:
о Tráfico de la vía de categoría T3 o inferior, según la Norma 6.1 y 2-IC sobre secciones de firme.
о Superficie de apoyo del geotextil con inclinación inferior al 5 % o superior a 85º (geotextil como filtro en zanjas).
• Grupo 2: se clasificará en este grupo cuando no se ajusten al grupo anterior, y se cumplan simultáneamente las siguientes condiciones:
о Tráfico de la vía es de categoría T2 o inferior.
о Superficie de apoyo del geotextil con inclinación inferior 10 % o superior a 65º.
• Grupo 1: se clasificarán en este grupo cuando no se ajusten al grupo anterior, y se cumplan simultáneamente las siguientes condiciones:
о Tráfico de la vía es de categoría T1 o inferior.
• Grupo 0: se clasificarán dentro de este grupo cuando no se ajusten a ninguno de los grupos anteriores, salvo que el proyecto o el director de las obras se opongan.
Además, a los geotextiles como elemento de separación y filtro se les exige:
• Que la resistencia a la rotura y su dirección de máxima resistencia sea inferior a 1,5 veces la resistencia a la rotura en la dirección perpendicular a la misma.
• Que la tensión que ocasiona una deformación del 20 % de la del alargamiento en rotura sea inferior al 80 % de la tensión de rotura. Esto deberá cumplirse en dos direcciones:
о La dirección de la máxima resistencia a tracción.
о La dirección perpendicular a la anterior.
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En general, los aspectos más importantes que se deben tener en cuenta para determinar los requisitos serán los siguientes:
Material sobre el que se asienta el geotextil
Capacidad de soporte.
Heterogeneidad del material (granulometría, angulosidad, etc.).
Espesor de las capas superiores.
Características del material que se dispone sobre el geotextil
Granulometría y peso unitario.
Angulosidad.
Posibilidad de cortar o punzonar el geotextil.
Horizontalidad o inclinación de la superficie de apoyo.
Cargas que actuarán sobre el geotextil
Fase de construcción
Vertido.
Extendido.
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Fase de explotación
Proximidad a la superficie del firme.
Presiones actuantes sobre el geotextil.
Tipo e intensidad del control y vigilancia de la colocación del geotextil.
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Cuando existan precipitaciones, o cuando la temperatura ambiente sea inferior a 2 ºC, no se permitirá la colocación del geotextil ni del extendido de la capa superior.
B. Los elementos diferenciadores en los sistemas de construcción de muros
Los elementos diferenciadores en los muros varían en función del tipo de muro. Podemos definir un muro como una estructura continua que, de forma activa o pasiva, produce un efecto estabilizador sobre una masa de terreno.
Los muros se pueden clasificar según la función que se desea que cumplan, o según el material utilizado en su construcción. A continuación veremos estas clasificaciones que han sido recogidas de la Tipología de muros de carreteras, publicada por la Dirección General de Carreteras (1999).
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Los elementos diferenciadores en la construcción de muros dependen del tipo de muro elegido. Así, en el presente manual analizaremos a modo de ejemplo dos tipos de muros: los vegetados y los de escollera.
Los muros de escollera son los construidos con bloques de piedra, como los procedentes de productos de voladuras, con geometría prismática y superficie rugosa (figura 6).
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I. Muros de escollera
Figura 6: muro de escollera. Fotografía de la autora.
Las ventajas de los muros de escollera colocada son:
• El drenaje ocurre entre los espacios localizados en los bloques pétreos.
• Su buen comportamiento frente a movimientos diferenciales del terreno, ya que admiten ciertas distorsiones sin sufrir daños estructurales.
• La escollera se integra en el entorno sin causar impacto visual, puesto que se trata de un material natural.
33 UF0313 Generación de Trazados
• Las características geotécnicas de la escollera colocada son, generalmente, superiores a las obtenidas para el mismo material por simple vertido
La sección tipo de un muro de escollera presenta los elementos que se muestran en la figura 7, que serán:
• Cimiento.
• Cuerpo del muro.
• Trasdós.
• Elementos de drenaje.
Terreno natural
Cuerpo del muro
b = Mayor o igual a 2 bloques o entre 1,5 y 2 m
Línea teórica de contrainclinación
Cuneta de pie del muro
Cimentación
Cimiento
Geotextil
Relleno granular del trasdós
Espesor mínimo del trasdós: e mayor o igual a 1 m
Drenaje subterráneo del trasdós Del muro
Escollera del cuerpo del muro
Escollera de la cimentación
El proyecto debe definir la cota de cimentación, el tipo de hormigón que se va a emplear en el relleno del cimiento, la cota que se deberá alcanzar con el hormigón y las pendientes que se deben dar para evitar las acumulaciones de agua.
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Figura 7: elementos que componen la sección tipo del muro de escollera. Imagen de la autora.
Se aconseja una cota de cimentación de profundidad mínima de 1 m, y el fondo de excavación de la cimentación se ejecutará normalmente con una inclinación aproximada 3H:1V.
La escollera del cimiento se debe hormigonar, y para ello a veces se puede utilizar recebo pétreo con material de las mismas características que la escollera. El hormigonado del cimiento del muro de escollera deberá conseguir que funcione como un elemento rígido.
Cuerpo del muro
Se denomina cuerpo del muro a la altura que alcanza este, medida desde la superficie del terreno. La superficie de contacto de la primera hilada de escollera sobre la cara superior del cimiento de escollera hormigonada tendrá una inclinación media hacia el trasdós en torno al 3H:1V, y deberá presentar una superficie final dentada e irregular que garantice la trabazón entre el cuerpo del muro y la cimentación. Las hiladas del cuerpo del muro y el parámetro visto (intradós) mantendrán la inclinación media de 3H:1V.
Anchura del muro
La anchura del muro depende de su altura.
Debe permitir que en cada hilada se puedan colocar al menos dos bloques de escollera.
Debe presentar un valor mínimo de unos 2 m, que el proyecto podría rebajar justificadamente hasta 1,5 m en el caso de muros de menos de 5 m de altura.
35 UF0313 Generación de Trazados
La anchura del muro
El comportamiento del muro y su estabilidad dependerán de las características del trasdós. Es necesario contar con un relleno de material granular en el trasdós del muro con un espesor mínimo de 1 m, aunque podría utilizarse un espesor menor si el proyecto así lo justifica.
La geometría del trasdós, así como las características de los materiales y el resto de prescripciones necesarias para la construcción, deben quedar perfectamente reflejados en el proyecto.
Los geotextiles se pueden utilizar como elemento de separación o de filtro, situados entre las diversas granulometrías empleadas en la construcción del trasdós, o entre estas y el terreno natural.
Elementos de drenaje
Es necesario distinguir entre el drenaje superficial y el subterráneo.
El diseño de un drenaje superficial debe contener las medidas necesarias para evitar que el agua de escorrentía desagüe al relleno granular del trasdós o al propio muro de escollera. Los elementos que se utilizan para este fin son las cunetas de coronación o a de pie de talud, los bordillos u otros dispositivos que conduzcan el agua hasta lugares destinados a tal fin.
36 UF0313 Generación de
Trazados Trasdós
No se deben instalar bajantes u otros elementos sobre los muros de escollera, a no ser que se diseñen medidas especiales para garantizar un comportamiento adecuado, aún cuando en el paramento de escollera se produjeran movimientos del orden de decímetros.
Como debe evitarse la acumulación de aguas en el trasdós y el cimiento del muro, en el drenaje subterráneo se deben definir las cotas y pendientes finales de hormigonado del cimiento con el objetivo de impedir la acumulación del agua en los mismos, garantizando su salida. El paso de canalizaciones para servicios a través del muro o su trasdós no está permitida.
Particularidades de los muros
En la tabla 9 se muestran algunas particularidades de los muros de contención y de los muros de sostenimiento.
PARTICULARIDADES DE LOS MUROS
MUROS DE CONTENCIÓN
MUROS DE SOSTENIMIENTO
Se deben ejecutar sobre una ladera natural o talud en desmonte, en los que únicamente se podrán emprender determinadas actuaciones puntuales. Con frecuencia el motivo de la ejecución del muro es que dichas laderas o taludes presentan problemas de estabilidad, pretendiéndose con el mismo, bien de forma aislada o conjuntamente con otras actuaciones, proporcionar un nivel de contención adecuado respecto de la carretera
En los muros de sostenimiento de escollera colocada, esta puede considerarse como una parte de un relleno que se diseña como obra nueva en su totalidad.
Puesto que el proyecto debe incluir tanto la definición del muro de escollera como la del relleno, hay un abanico muy amplio de soluciones para el diseño de la sección tipo conjunta, debiendo analizarse la configuración geométrica y zonificación del relleno que mejor se adapte a cada caso concreto.
Tabla 9: particularidades de los muros de contención y los muros de sostenimiento. Información obtenida del Ministerio de Fomento (1999).
37 UF0313 Generación
de Trazados
II. Muros vegetados
Los muros vegetados son los formados por macizos de tierra a los que se les da un acabado vegetal. Se construyen con capas de material de relleno separadas y armadas entre sí por mallas o geotextiles, con el objetivo de aumentar la resistencia al corte del terraplén.
C. Los elementos diferenciadores en los sistemas de construcción de anclajes
Los anclajes se pueden clasificar de muchas maneras, en función del nivel de carga inicial que se les aplica, en función de los elementos constituyentes de los tirantes o según su vida útil.
38 UF0313 Generación de Trazados
Se pueden clasificar también, según se efectúe o no la reinyección del bulbo, como de inyección única global (IU), de inyección repetitiva (IR) o de inyección repetitiva y selectiva (IRS).
Las reinyecciones, o inyecciones repetitivas en varias fases tienen por objeto aumentar la capacidad del anclaje en la zona de bulbo. Los parámetros de presión y caudal deben definirse en el proyecto.
39 UF0313 Generación de Trazados
Aplicaciones de los diferentes tipos de anclajes:
• Tipo IU: suelen ser los idóneos en rocas, terrenos cohesivos muy duros y suelos granulares.
• Tipo IR: se utilizan con rocas fisuradas blandas y en aluviales granulares gruesos e incluso finos.
• Tipo IRS: son aconsejables en suelos con predominio de finos y de consistencia media- baja.
En terrenos que pueden experimentar movimientos es preferible el uso de anclajes de cable frente a los de barra, con el objetivo de evitar una rigidez excesiva en la cabeza que provoque su rotura. También lo es en el caso de que resulte necesario absorber acciones que requieran gran capacidad.
Los anclajes realizados por encima de la horizontal, en los que se pueden dar problemas de estabilidad del taladro o de obturación durante la inyección, es recomendable la inyección a presión en varias fases (tipos IR o IRS).
En la figura 8 se muestran las diferentes partes que componen un anclaje, donde podemos observar que la sección de este tipo de elementos se puede dividir en tres zonas principales: bulbo, zona libre y cabeza.
Los materiales utilizados en los anclajes son los aceros y las lechadas de cemento.
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ZONA LIBRE CABEZA TIRANTE BULBO
LECHADA CABEZAL CUÑAS PLACAS DE REPARTO
(ZONA DE ANCLAJE)
Figura 8: elementos que componen la sección de un anclaje. Imagen de la autora.
Los aceros relacionados con la cabeza del anclaje debe permitir:
• Tensar el tirante hasta la carga de prueba, o carga inicial.
• Absorber toda la tracción del límite de rotura del acero. Si el proyecto lo contempla, permitirán un destensado y posterior tensado del anclaje, y también podría permitir la inclusión de células de medida de tensión de anclaje.
• Permitir desviaciones angulares del tirante en dirección perpendicular a la cabeza, de hasta 3º a una carga del 97 % del límite elástico del tirante.
• Disponer de los elementos necesarios para transmitir la carga del tirante a la estructura.
Los aceros relacionados con los tirantes en la zona de bulbo:
• Pueden ser barras corrugadas, cables (o trenzas).
• En algún caso justificado se podrán emplear aceros lisos con dispositivos especiales.
• Se debe utilizar un número de centradores tal que garantice tanto la óptima colocación del tirante como la de los elementos de protección contra la corrosión y demás elementos de perforación.
• Los elementos de perforación no deben impedir el flujo correcto de la inyección.
• Se debe usar un recubrimiento entre el elemento metálico y el terreno de al menos 10 mm.
• Para asegurar el funcionamiento de los elementos del tirante se deberán utilizar los separadores que sean necesarios.
Lechadas de cemento
• Se utilizan en la protección anticorrosión que está en contacto con las armaduras, y su relación de dosis agua/cemento no será superior a 0,4 para limitar el agua libre.
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Aceros
• También se utilizan en la formación del bulbo, y su relación de dosis agua/cemento será de entre 0,4 y 0,6, según sean las características del terreno.
• Con respecto a sus características, el cemento debe ser resistente a la presencia de sustancias agresivas en el terreno.
• Con el objetivo de aumentar la manejabilidad y compacidad de la lechada, o bien para reducir el agua libre y la retracción así como para acelerar el fraguado, se podrán utilizar aditivos, aunque con la condición de que no contengan más de un 0,1 % en peso de cloruros, sulfatos o nitratos.
• Para limitar las pérdidas en la perforación, si fuera necesario, se podrá incorporar arena a las lechadas de cemento, previo ensayo que garantice su inyectabilidad.
Diseño y disposición de los anclajes
Se deberán tener en cuenta las siguientes recomendaciones generales en cuanto al diseño y la disposición de los anclajes:
• Los elementos de acero sometidos a esfuerzos de tracción deben estar protegidos contra la corrosión durante toda su vida útil. La clase de protección estará determinada por su vida útil, de la siguiente forma:
о Superior a 2 años, o un periodo inferior en el caso de ambientes y/o terrenos especialmente agresivos para el caso de anclajes provisionales.
о Superior a 2 años en el caso de anclajes permanentes.
• El primer paso para diseñar un anclaje es determinar el valor y la dirección de los esfuerzos que ejerce la estructura que se va a anclar, es decir, sus cargas nominales. Después se dimensionan las diferentes partes del anclaje.
• La total estabilidad de la zona en que se localiza un anclaje y el comportamiento individual de sus elementos, así como sus efectos sobre el entorno más inmediato, son dos aspectos que se deben tener en cuenta.
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