Introducción
La ejecución de viales en general, constituye una de las partes esenciales de la ingeniería de las obras públicas.
Por encima de las propias exigencias del trazado geométrico, se encuentran las exigencias técnicas referidas a caminos, carreteras, autopistas y ferrocarriles que han de resolver necesidades de circulación y comunicación, que abarcarían desde la realización de caminos rurales o pequeñas conexiones urbanas, hasta incluso el diseño de grandes redes y sus enlaces, apoyados para su diseño en sus respectivas normativas de aplicación.
En esta tesitura, será imprescindible realizar diseños y cálculos no solo de la propia geometría del trazado, la geometría de las secciones tipo, sino de la tipología de arcenes, de la definición de los taludes apropiados, de sus sistemas de estabilización, de los drenajes, y un sinfín de etcéteras, relacionados.
Así pues, en el ámbito de la Expresión Gráfica, prescindiremos del análisis de la normativa específica que, obviamente, se estudiará en las correspondientes asignaturas de aplicación, tecnológicas.
Nos centraremos pues, en la representación de:
- Planimetría (Planos de situación, de Replanteo, de Planta o Estado actual, de alineaciones, de Estado de-finitivo).
- Altimetría (Planos de Perfiles longitudinales)
- Geometría Transversal (Perfiles transversales)
En las siguientes figuras se muestra un ejemplo de obra consistente en el trazado de un camino que enlazará una explotación con una carretera ya existente. Los puntos de conexión del camino a proyectar vienen representados por el punto A(+3), próximo a una Explotación, y el punto indicado como B (+13) sobre una carretera previa-mente existente.
Analizando el terreno, vemos que el recorrido desde A hasta B pasa por una vaguada. También hay cercano un almacén al que no debemos afectar, y también existe una loma que deberíamos evitar. Como se observa fácilmente, se trata de salvar esa vaguada próxima a la posición de A, y, si se cambia de dirección inicial, evitar afectar asimis-mo al almacén existente, hasta alcanzar finalmente el punto B, situado a la cota +13, como decimos, sobre una carre-tera pre-existente, sirviendo el nuevo vial diseñado como conexión con la misma.
El primer asunto a resolver será pues, determinar una posición para el eje de dicho camino que respete nuestras intenciones principales antes reseñadas, lo que se propone conseguir, en este caso, mediante dos alineaciones rectas convenientemente enlazadas por medio de una curva circular.
En nuestro ejercicio esta curva quedaría abarcando un ángulo de 69º, y con un radio de 41,8m. La primera alineación recta, de aprox. 65m, se adapta al terreno de forma que el desmonte sea mínimo con una pendiente razo-nable. La segunda alineación recta, de aproximadamente 83m, se adapta al terreno de una forma razonable para que el movimiento de tierras sea mínimo, manteniendo la misma pendiente.
Una vez resuelto el trazado del eje de alineaciones, se aborda la resolución de la planimetría, como la de cualquier otra plataforma con un ancho ya determinado. En este caso la diseñaremos con pendiente constante.
Se obtendrán las correspondientes líneas de paso, definiendo con ello las zonas de desmontes y terraplenes correspondientes.
Se utilizarán en cada uno de sus bordes, las superficies de talud con las pendientes permitidas y se completará el alcance de las obras con la morfología general descrita.
Como puede verse en este trazado se han definido los puntos de control, que serán determinantes para la posterior realización de los perfiles tanto longitudinal como de los transversales necesarios para el análisis de la volu-metría implicada en nuestra obra; son las trazas señaladas como P1, P2 … P13 de los planos proyectantes transversales a la traza.
Aunque se toma una cadencia general para el establecimiento de los puntos de control (en este caso aprox. 21), se añadirán cuantos sean necesarios para la mejor definición de la obra.
Con los datos que se han ido obteniendo en el trazado anterior, se ejecuta el perfil longitudinal, que siempre será un perfil conjunto de terreno y rasante, controlando y adosando al mismo una plantilla (“Guitarra” o, en algunos casos también llamada, “lira”) de datos para cada uno de los puntos de control o PK, P1, P2…P13:
- Distancia al origen
- Distancia parcial desde el anterior
- Cotas de Terreno y Rasante (“negras”)
- Cotas Rojas (Desmontes y Terraplenes)
- Diagrama gráfico de alineaciones
Los datos de cada punto se indican en correspondencia directa con su posición en el perfil.
Una vez completado el perfil longitudinal, se ejecutan los llamados perfiles transversales en cada uno de los anteriormente definidos como “puntos de control” de datos, P1, P2 … P13, y se realizan los correspondientes cálculos de volumetría asociados a cada pareja de perfiles transversales consecutivos y su correspondiente interdistancia.
En cada sección, se incluye la superficie de desmonte y/o terraplén (en m2) y la distancia con el siguiente punto de control.
Para calcular los volúmenes de desmontes y/o terraplenes, usamos fórmulas volumétricas (ver en detalle el siguiente apartado de este capítulo). Por ejemplo, entre los puntos P2 y P3 (puntos sobreelevados, en los que hay únicamente terraplén), el cálculo es el siguiente:
Si necesitamos hacer el cálculo en puntos en trinchera (en los que solo hay desmonte) y/o en puntos mixtos (a media ladera), debemos analizar por separado las zonas en las que se pasa de desmonte a terraplén (ver el apartado siguiente de este capítulo).
Una vez hechos todos los cálculos (para lo que se recomienda elaborar una hoja de cálculo en la que podamos cambiar cualquier parámetro de forma rápida), construimos la planilla:
Sobre los cálculos volumétricos
Aunque la mayoría de aplicaciones informáticas de CAD son capaces de calcular de forma automática los desmontes y terraplenes, así como los volúmenes del movimiento de tierras en cada punto de control, es importante conocer el fundamento de estos cálculos volumétricos.
En un punto de control, la plataforma puede presentar uno de estos tres casos:
Para el cálculo volumétrico necesitamos conocer las interdistancias (distancias entre cada uno de los puntos de control y el siguiente). También necesitaremos las superficies de desmonte o terraplén en cada punto, que podemos obtener de forma simple por triangulación.
En general, el cálculo manual se basa en la evaluación del volumen de un prismatoide. Hay que tener en cuenta que todos estos cálculos son aproximaciones, aunque para el objetivo buscado, tienen la suficiente exactitud.
Entre un punto y el siguiente podemos encontrarnos con estos casos:
- Dos perfiles consecutivos en Terraplén
- Dos perfiles consecutivos en Desmonte
- Uno en Desmonte y otro en Terraplén
- Uno Mixto y otro en Terraplén
- Uno Mixto y otro en Desmonte
- Dos perfiles consecutivos Mixtos
Caso 1: Dos perfiles consecutivos en terraplén
Caso 2: Dos perfiles consecutivos en desmonte
Caso 3: Un perfil en desmonte y otro en terraplén
Casos 4, 5 y 6: Perfiles Mixtos
En cada uno de los casos en que aparece alguno de los perfiles a media ladera o mixto, han de separarse lon-gitudinalmente las zonas que se corresponden con cada uno de los casos anteriores.
En el peor de los casos, en los que ambos perfiles son mixtos, debemos analizar en cada situación concreta qué zonas longitudinales de cada una de las clases anteriores se producen, separando las zonas y reduciéndolas a uno de los tres casos anteriores.
Nota: Mi agradecimiento al profesor Alonso Jiménez Rueda por ceder el material para elaborar este capítulo.