Estudio y explotación de carreterasCantera.-banco de materiales para la ejecución de la carretera.Estudio de cada uno de las canteras:Lastrado.- afirmado, tratamiento de las carreteras, pavimentos flexibles, asfalto, pavimento rígido y afirmado.1er paso.-reconocimiento posibles canteras2do paso.-levantamiento topográfico de cada cante3er paso.-aforos o calicatas, con la finalidad de definir sus características físicas y químicas.4to paso.- ensayos de laboratorio, base, sub base, afirmado, deter. el uso q se le dará al material .5to paso.-resultados finales de laboratorio.

Planteamiento de un proyecto vialEtapas:1. Planificación.- ver como iniciamos un

proyecto vial, tiene q existir la necesidad de const. p.v

2. Evaluación.-aquí ingresa el PIP, se tiene q hacer un estudio socio económico. PIP(elaborar la prefactibilidad, factibilidad, inversión).

Con el monto q nos aprobado en el perfil, empezamos hacer el E.TExpediente Técnico: PartesCaratula, resumen ejecutivo, memoria descriptiva, planilla de metrado, análisis de precios unitarios x partida, ppto de obra, cronograma de ejecución de obra, planos finales y anexos.

Proceso Constructivo de un Proyecto Vial:Etapas

1. E.T.-Debidamente aprobado vía resolución, en esta se tiene q compatibilizar el E.T con el terreno y verificar la veracidad, tiene q haber 3 copias del E.T.

2. Designación del ejecutor de la obra.- se designa al residente de obra mediante resolución de contrato.

3. Designación de supervisor de obra: una vez designado al supervisor, y luego de

haber compatibilizado el E.T. con el terreno, se inicia con el plan de trabajo.Plan de trabajo: compatibilizar el E.T, trazo y replanteo, campamento, movimiento de tierra.

Requisitos para el Inicio de Obra1.-Aperturamos el cuaderno de obra, debidamente legalizado por el notario público.2.-Acta de entrega del terreno, los beneficiarios y los involucrados realizan esto.Tipos de proyecto: mantenimiento o rehabilitación, construcción y mejoramiento.Esponjamiento.-es el volumen aumentado de la tierra en estado natural puede ser 30%.

Maquinaria para movimiento de tierra1. Tractor oruga, 2. Tractor sobre llantas, 3. Pala mecánica, 4. Retroexcavadora.1. Tractor Oruga: Es una máquina muy generalizada, diseñada para w múltiples, especialmente para w de movimiento tierras.a)Tractor sobre oruga: w muy bien en tierra común, roca suelta, fija, conglomerados y bajo el agua. Ventajas: grandes esfuerzos de tracción, buena adherencia en el terreno, sirven para remolcar otras maquinarias.Partes: cadena, rodillo, rueda de giro, lampón.Lampón del Tractor: Es una hoja metálica, que sirve para cortar, voltear, empujar o extender materiales, existen 3 clases: Empujador recto o buldozer: para cortes

longitudinales, corte recto. Empujador angular o angludozer: (corte

en ladera) el lampón puede girar un ángulo de 30° con respecto al eje transversal.

Empujador inclinado o tildozer: posición + recomendable para fines de rendimiento de cortes y excavación ángulos de 60° y 70°.

Ciclo de trabajo de un tractor:1era. Fase: excavación o arranque, es cuando el operador baja el lampón hasta clavarse en el terreno, su velocidad es 2.5km/h2da. Fase: acarreo y apilado3ra. Fase: retornoTiempos fijos y variables: T. fijo: tiempo para anganchar la maquinaria,

se estima 10s.

T. variable: tiempo para cortar, empujar y transportar el material al sitio deseado.

Excavadora HidráulicaSon maquinarias de movimiento de tierras, diseñada para excavar el terreno, trabaja movimiento solamente la superestructura, propulsadas solamente sobre orugas y neumáticos, pueden girar 360°.Partes de la excavadora:Chasis: estructura portante desplazable, compuesto por orugas o neumáticos.Corona de giro: estructura sobre el chasis, permi tiendo q gire, y el chasis permanece estático.Cabina: Es la estructura donde el operador realiza las operaciones.Cuchara: está dispuesto en el extremo de la pluma y está compuesto x uñas.Clases de excavadora:Excavadora Frontal: se caracteriza x tener la cuchara hacia arriba y es útil en w de construcción y w de tuner y de minería.Retroexcavadora: tiene la pala hacia abajo, permite realizar cortes profundos, útil para w de cimentaciones, y eliminación de materiales.Ciclo de trabajo de la excavación:Tiempo necesario para excavarTn para girar la máquina y poner el cucharon en posición de descarga.Tn para el vaceado o descarga de materialTn para girar la máquina y volver a su posición inicial para comenzar nuevamente el ciclo.

AcantarillaSon estructuras transversales de formas diversas q tienen la función de conducir y eliminar lo mas rápido posible al cruce de aguas q circulan bajo la plataforma de rodadura, tiene la función de resistir las cargas de tránsito vehicular y soportar el peso de los rellenos.Clases de alcantarillas:a)Tubulares: de metal corrugado, de concreto simple reforzado, de fierro fundido, PVC de alta resistencia.

b)Tipo marco: de mampostería con concreto simple o ciclópeo y loza reforzada.c)Circulares metálicas tipo marco: son tuberías formadas por planchas de acero

corrugado galvanizado, unidas con pernos, es un producto de alta resistencia.Ventajas de la c)Economía en su transporte, xq están conformadas por placas livianas.Fácil manipuleo por personal no especializado.No requiere cimentaciónRápida instalación y puesta en servicioDurabilidadConsideraciones de diseño: el objetivo fundamental de diseño es determinar el diámetro económico x el q se puede pasar la descarga hidráulica sin exceder elevación permisible a la cabecera.

Cargador Frontalson maquinarias autopropulsadas q se utilizan para remover cargar y descargar materiales proporcionados por el tractor oruga, da soluciones al problema de acarreo y carga, los cucharones varian de 1.70 a 5.40 m3, el cargador con neumático cuenta con tracción en las 4 ruedas, conocido tb con el nombre de payloader.Funcional principal: cargar material de abajo hacia arriba, descargar materiales sobre tolvas de poca altura y transportar materiales a distancias cortas.Clases de cargadores:a) Cargadores sobre llantas: son

cargadores cuyo dispositivo de traslación está constituido por neumáticos de gran diámetro, de 4 ruedas.

Partes a): sistema hidráulico cabina de mandos, dispositivo de elevación lampon, rueda neumática.b) Cargadores sobre ruedas: su sistema se

encuentra montado sobre 2 cadenas u orugas.

Ciclo de trabajo de los cargadores:Carga: avanza con la cuchara baja hasta incar el material y llena la cuchara

Acarreo: llena la maquinaria, retrocede, eleva la cuchara y vascula para q el material no se derrameDescarga: se coloca junto al volquete ajustando la altura del vértigo, vascula la cuchara hasta que el material se derrame.Maniobra: el cargador retrocede y maniobra para bajar la cuchara vacía hasta alcanzar el frente de llenado para iniciar el ciclo.

Producción de los cargadores: La producción y grado de llenado de la cucharaVelocidades de maniobra y elevaciónMétodo de carga

De VolqueteSon unidades conocidas en el medio que se utilizan generalmente para el acarreo de materiales q son cargados con cargadores frontales. Los volquetes están compuestas x un chasis q esta soportado x un sistema de amortiguación y llantas neumáticas en la parte delantera y trazera. Tb consta de una cabina, tolva o caja metálica.Uso de los camiones volquete:Recibir, transportar y decargar materialesTransportar y extender material para afirmado y rellenos.Transporte y descarga de concreto y materiales asfalticos, para el mejoramiento de carreteras.

Criterios para obtener el máximo rendimiento en volquetes.a) Cargar la tolva en carga colmatada

siempre q sea posible.b) Conservar la tolva siempre limpia y en

buen estado.c) Si se transporta roca el volumen debe

cargarse preferentemente en la parte posterior de la tolva a fin de no hacer w excesivamente.

d) Cuando se cargue concreto se debe mejorar las paredes de la tolva para evitar se pegue en el concreto, esta operación debe realizarse en cada viaje.

e) En lo posible debe utilizarse 2 carriles para el transporte de materiales un carril de ida y otro de vuelta.

MOTONIVELADORASon maquinarias importantes en el acabado de la construcción, son maquinarias de aplicaciones múltiples, extendido de material tendido perfilado de plataforma, apertura de cuentas laterales, tb es bien utilizada por el mantenimiento de los caminos.

Funciones y Aplicaciones de la motoniveladora.Su función principal es la nivelación del terreno, moviendo pequeñas cantidades del material a poca distancia, la motoniveladora corta y levanta el material dándole forma y con perfil diferente al terreno.Aplicaciones: Extendido de un cordón de materiales

descargados x ls volquetes. Nivelado del material extendido Construcción de cuentas laterales Refine de taludes exteriores Mesclas bituminosas, estas maquinarias

son muy empleadas en la construcción de pavimentos con mesclas asfálticas.

Manera de obtener el máximo rendimiento de la motoniveladora:Se debe tener en cuenta:Eliminar las vueltas innecesarias.- cuando realiza un cierto # de pasadas de longitud inferior a 300m, resulta conveniente volver a marcha atrás hasta el punto de partida y no dar la vuelta para proseguir el trabajo.Presión de los neumáticos.- la presión de los neumáticos deben estar de acuerdo a las recomendaciones en los correspondientes y el tipo de trabajo q se va a realizar.Número de pasadas.- está en relación al # de pasadas afectuadas x consiguiente a fin de eliminar pasadas innecesarias es importante plantear las diferentes operaciones de la maquinaria, después de las lluvias es cuando mejor pueden efectuarse los ws de perfilado debido a q el terreno se encuentra húmedo.

Calculo del rendimiento de la motoniveladoR=D*A/T

Donde:R=rendimiento (m2/h)D=distancia recorrida en cada pasada (m)A=ancho de la calzada (m)T=tiempo total del nivelado (h)P=numero de pasadasS=velocidad, E= factor de eficiencia(0.80)

T= P*D/S1*E + P*D/S2*E + P*D/SE*E +…#pas

COMPACTACIÓNEs el procedimiento de aplicar energía estática o cinética al suelo, con la única finalidad de eliminar los espacios vacíos, aire y agua q se encuentran en los poros de los suelos, es decir la acción mecánica tiene x objeto el ordenamiento y acercamiento entre las paredes partículas q componen el suelo. El objetivo principal de la compactación es mejorar las propiedades ingenieriles del suelo.

Ventajas de compactar un suelo: Contacto más firme entre las partículas Las partículas de menos tamaño pasan a

ocupar los vacíos. Aumento de la resistencia del suelo y

disminución de la capacidad de deformación y mejora la capacidad de soportar cargas.

El suelo compactado reduce penetración del agua, es decir la impermeable.

Resistencia a la erosión Reduce el esponjamiento. Reduce los asentamientos del terreno.

Pruebas de suelo:Con cierta cantidad de humedad el suelo llega a su densidad próxima con la aplicación de una cantidad próxima con la aplicación de una cantidad mínima de energía. La densidad máxima (dmax) q se obtiene bajo estas condiciones se llama densidad proctor.El valor de la humedad en el punto de la dmax, se llama humedad óptima.El valor proctor 100% se utiliza como base para medir el grado de compactación del suelo.En todo w de compactación es necesaria la presencia del agua es inútil y demuestra desconocimiento técnico x parte de quién controla la compactación, el hacer pasar rodillo, sino se cuenta con un tanque cisterna q proporcione al agua:Supongamos q se tiene una cisterna de 200 galones de agua:

Si 10glns se utiliza x 1m2200glns------------xm2

Es decir 2000 glns de agua cubrirá 200m2 de superficie.

Ensayos de compactación: es uno de los procedimientos más importantes en el estudio

y control de calidad de la compactación de un suelo. A través de este ensayo es posible determinar la compactación con la humedad máxima del terreno.

Existen 2 tipos de ensayos: Proctor estándar Proctor modificado

Proctor estándar: se utiliza un pisón de 2.5kg, q se deja caer a un altura de 30.56cm., golpes por capa.Proctor modificado: se utiliza un pisón de 4.5kg, q se deja caer a un altura 45.7 cm, 55 golpes por capa.

COMPACTADORESSon elementos destinados a ws de compactación de materiales en la conformación de terraplenes, bases para afirmados y pavimentos rigidos y asfalticos, estas maquinarias wn por pasadas sucesivas sobre una área determinada son de diversos tipos y dimensiones según la clase de w q se desea obtener y la densidad q debe requerir el suelo, donde se realiza la compactación.La compactación se realiza por capas, cuyo espesor varía x lo q es importante q las capas se rieguen con agua en la proporción q determina el laboratorio.

Clases de compactadores:1. Compactadores manuales2. Rodillos

1.Compactadores manuales.- tb llamados pisones, son herramientas q se utiliza para compactar un suelo en lugares donde no pueda utilizarse maquinaria pesada o donde no se cuenta con el espacio suficiente para realizar la compactación. Están compuestos por una placa de acero rectangular o cuadrada en la parte inferior y con una agarradera en la parte superior, dentro de este tipo de compactadores se puede considerar compactador tipo canguro o saltarin.

Compactador tipo canguro.- Es una podera herramienta de impacto, alimentada x un motor de combustión. Este compactador puede aplicar una tremenda fuerza a la superficie de suelo, en impactos consecutivo, nivelando y apisonando uniformemente los espacios vacios, entre las partículas del suelo. Para de esta manera elevar la densidad de compactación.

El compactador tipo canguro esta diseñado para uso en pequeñas áreas y es particularmente útil en la compactación de grava, arcilla y suelos granulares, proporcionando un abse sólida en la construcción de zapatas, losas tb es muy utilizado en el parchado de pavimentos asfalticos.

Características del compactador tipo canguro:Funciona en posición vertical y tiene un peso q varía entre 65 a 85kg, mide aprox 1m de altura y genera entre 500 y 800 impactos xmin, y es capaz de compactar áreas de 140 a 280 m2/h. Las dimensiones de la zapata generalmente es un ractangulo 35cm de largo x 25cm de ancho.

Recomendaciones para la vida útil del compactador.1. Mantener limpios todos los filtros (aire,

aceite y combustible)2. Utilizar siempre combustible mesclado con

aceite de grado superior.3. Renovar el aceite de acuerdo a las

indicaciones del fabricante.4. Vaciar los depósitos de combustible y

aceite, cuando se transporte maquina a lugares distintos o cuando se use durante tiempos prolongados.

5. Controlar q la zapata impacte siempre en forma paralela al terreno.

6. Utilizar guantes para disminuir el efecto de las vibraciones en el cuerpo x estas causan serios problemas en los huesos.

Ventajas de los compactadores manuales1. Son flexibles en sus aplicaciones gracias a

la velocidad de avance y retroceso en el proceso de compactación

2. Los elementos amortiguantes de caucho absorben las vibraciones y golpes en la parte superior, reduciendo de esta manera el desgaste y fatiga del operador.

3. La gran fuerza dinámica y la relación peso potencia del motor se combinan adecuadamente para obtener una densidad máxima con un mínimo de pasadas.

2. RODILLOSSon maquinarias pesadas q para realizar trabajos de compactación en áreas grandes o tramos largos, como son las carreteras y pavimentaciones locales.

Clases de rodillos1. Rodillo liso vibratorio2. Rodillo pata de cabra3. Rodillo neumático

Rodillo liso vibratorio: este tipo de compactador consta de 1 cilindro o tambor metalico o acero fundido llamado tb rola q funciona a través de su propia propulsión.En la parte delantera lleva acoplado un cilindro y la parte posterior esta provista de ruedas neumáticas de gran dimensión.Los rodillos vibratorios desarrollan una compactación dinámica q se obtiene mediante elementos vibratorios q tienen la ventaja de lograr una compactación a mayor profundidad no siendo tan importante en este caso el peso de la maquinaria ya q la compactación se realiza x una combinación del peso del rodillo con el elemento dinámico q es el vibrador.

Características de los rodillos liso vibratorio

Peso 10-13 ton 16-17 ton 20 tonpotencia 100 HP 150 HP 180 HPancho tambor

2.10m 2.10m 2.20m

Rodillo pata de cabra.-estos rodillos están formados tb x tambores metálicos en la parte delantera con la diferencia de q en la superficie exterior del tambor van adheridas unas patas metálicas en # variable, dando un aspecto de un cilindro herizado. Para tambores de grandes dimensiones, las patas se diseñan en forma de pirámide o en troncos de cono. El # de patas es variable, generalmente están compuestos x un # de 64, 72, 86, 92, 112 y 120 patas.N° de patas Peso kg Presión kg/m2

64 1250 8.8072 1280 9.0086 1340 9.4092 1370 9.60

112 1425 10.00120 1445 10.20

Cuando el tambor se carga con agua puede obtenerse aumento de peso y aumento en la presión del suelo, hasta con un 40%.

Rodillo neumático.- son maquinarias donde van acoplados 2 sistemas de ejes donde van montado llantas lisas sin cocadas. El # de llantas q llevan estos rodillos es variable

generalmente varía entre 9 y 3 q van distribuidas en el primer caso 4 adelante y 5 atrás y en el 2do caso 6 adelante y 7 atrás. Estos rodillos compactan x peso produciendo el efecto amasado.

Manera de obtener óptimos rendimientos en rodillos.Para obtener el máximo rendimiento en el w de los rodillos debe tenerse en cuenta las sigtes condiciones:1. Un rodillo pata de cabra compacta una capa

de 20 cm al 95% de compactación en 10 o 12 pasadas, la velocidad normal de operación de estos rodillos es de 3.5 a 5.5. km/h.

2. La compactación inicial en pavimentos asfalticos e un capa de 7.5cm de espesor pueden ser compactados en 2 o 3 pasadas y la rodillada final debe ser de 3 a 6 pasadas.

3. Con el máximo contenido de humedad del suelo un rodillo neumático compacta una capa de 10 cm de espesor en 2 0 4 pasadas con una velocidad normal de 16 a 20 km/h.

Calculo del Rendimiento de los Rodillos

R=E*60*S*W*D/NDonde:E=eficiencia horaria (0.80)60= número de minutosS=velocidad (m/min)W=ancho efectivo de rodilloD=espesor de la capa a compactarN=número de pasadas.

HIDROLOGIA Y DRENAJEDe una carretera tiene 2 finalidades:a) Preservar la estabilidad de la superficie de

rodadura de la carreterab) Diseñar las características de los sistemas

de drenaje o conducción de aguas q puedan causar daño en la estructura.

Desde este punto de vista y de una manera práctica debe tenerse en cuenta las siguientes consideraciones.

1. Evitar en lo posible localizar la carretera en zonas húmedas a pantanosas, zonas de huaycos, zonas de corrientes de aguas subterráneas, zonas inestables con taludes pronunciadas.

2. Mantener en lo posible los taludes con vegetación natural.

3. No afectar o reconstruir el drenaje natural, especialmente en las quebradas.

4. Canalizar el agua superficial proveniente de las lluvias hacia fuera de la carretera.

5. Bajar la napa freática de aguas subterráneas a niveles q no afectan la estructura de la carretera.

El sistema de drenaje se agrupa de la siguiente manera:

1. Drenaje superficial2. Drenaje subterráneo

Drenaje superficial: tiene x finalidad alejar las aguas de la carretera para evitar el impacto negativo sobre su estabilidad, durabilidad y transitabilidad. El adecuado drenaje es esencial para evitar la destrucción total o parcial de una carretera. El D.S. comprende los sgtes criterios:a) La recolección de las aguas pluviales que

discurren sobre la plataforma y sus taludes.b) La evacuación de aguas recolectadas hacia

cauces naturalesc) En los elementos de drenaje superficial, la

velocidad del agua será tal que no produzca daños o erosión o sedimentación.

d) El nivel del agua será tal que siempre se mantenga con el borde libre no menor a 10cm.

HIDROLOGIA Y CALCULOS HIDRAULICOS Las dimensiones de los elementos Mediante métodos teóricos conocidos de acuerdo a las características hidrológicas de la zona x donde pasa la carretera, tomando en cuenta la información pluviométrica disponible.El método de estimación de los caudales depende del tamaño y naturaleza de la cuenca tributaria.Cuando las cuencas son pequeñas se considera apropiada utilizar el método de la formula racional para determinar los caudales.Se considera cuenca pequeña a aquella donde el tiempo de concentración es igual o menor a 6 horas.

El tiempo de concentración está dada x la sgte formula.

T=0.3(L/J)3/4

Donde:T=tiempo de concentración (h)L=longitud del cauce

J=pendiente media

El caudal del diseño en que desagua una cuenca pequeña se obtendrá x la formula racional.

Q=C*I*A/3.6 en (m3/s)Donde:Q=canal en la sección de estudioC=coeficiente de escorrentíaI=intersección de la precipitación pluvial correspondiente a una duración (mm/h)A=área de la cuenca (km2).

Duracion precipitacio Coeficiente (c)1 0.252 0.313 0.384 0.445 0.506 0,568 0.6410 0.7312 0.7914 0.8316 0.8718 0.9020 0.9322 0.9724 1.0048 1.32

Para canales:

V=R1/3*S1/2/NDonde:V=velocidad media (m/s)R=radio hidráulico =A/P (m)S=pendiente del fondoN=coeficiente de rugosidadP=perímetro mojado

Q=V*A, R=A/PT. canal Mínimo Normaltubo de concreto 0.010 0.015 0.020

T. metalico corrugado

0.021 0.024 0.030

T. revestido con concreto

0.011 0.015 0.017

canal revestido con piedra

0.017 0.025 0.030

canal en tierra sin revestir

0.018 0.027 0.030

canal en roca 0.025 0.035 0.040