complemento n°1 – diciembre 2011 resuelvo d.v. (exento) … · c) alcantarillas bajo terraplenes...

COMPLEMENTO N°1 VOLUMEN N° 3 Instrucciones y Criterios de Diseño MANUAL DE CARRETERAS

Diciembre 2011

MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE ___________________________________________________ Página 1 de 11

VOLUMEN N°3 “INSTRUCCIONES Y CRITERIOS DE DISEÑO”

MANUAL DE CARRETERAS DE LA DIRECCION DE VIALIDAD

Edición: Diciembre 2010 Aprobado por Resuelvo D.V. (Exento) N° 6812 del 18 de Diciembre de 2010

COMPLEMENTO N°1 – DICIEMBRE 2011

RESUELVO D.V. (Exento) N° 8325 del 27 de DICIEMBRE de 2011

A. FE DE ERRATAS A VOLUMEN Nº 3, VERSIÓN VIGENTE

(SE ADJUNTAN PAGINAS PARA REEMPLAZO)

CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.303 Título

Dice Alcantarillas Con Control de Entrada. … …

Debe decir: Alcantarillas con Control de Entrada. … …

B.- MODIFICACIONES A VOLUMEN Nº 3, VERSION VIGENTE (SE ADJUNTAN PAGINAS PARA REEMPLAZO)

INDICE GENERAL DE LAMINAS CAPITULO 3.700

Agréguese la siguiente Lámina : 3.703.303.F ALCANTARILLAS CIRCULARES DE TUBO

POLIETILENO ALTA DENSIDAD, ESTRUCTURADO, INTERIOR LISO CON CONTROL DE ENTRADA, ESCALA He/D (1)


Diciembre 2011



Agréguese la siguiente Lámina :

3.703.303.G ALCANTARILLAS CIRCULARES DE TUBO POLIETILENO ALTA DENSIDAD, ESTRUCTURADO, INTERIOR LISO CON CONTROL DE ENTRADA, ESCALA He/D (2) Y (3)


Dice 3.703.304.F PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS CIRCULARES

Debe decir:

3.703.304.G PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS CIRCULARES


Dice 3.703.304.G PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS ABOVEDADOS

Debe decir:

3.703.304.H PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS ABOVEDADOS


Agréguese la siguiente Lámina :

3.703.304.F ALCANTARILLA CIRCULAR DE TUBO POLIETILENO ALTA DENSIDAD, ESTRUCTURADO, INTERIOR LISO, CON CONTROL DE SALIDA n= 0,012

CAPITULO 3.100 SECCION 3.102 TOPICO 3.102.7 Primer Párrafo

Dice

En el diseño… … Las materias relacionadas con el tema se tratan en el Capítulo 2.700 del Volumen Nº 2 “Aspectos Ambientales-Impacto y Mitigación” y en un futuro próximo en el Volumen Nº 9 del Manual de Carreteras.

Debe decir:

En el diseño … … Las materias relacionadas con el tema se tratan en el Capítulo 2.700 Ingeniería Básica – Aspectos Ambientales de MC-V2 y en el Volumen Nº 9 Estudios y Criterios Ambientales en Proyectos Viales del Manual de Carreteras.

CAPITULO 3.200 SECCION 3.206 TOPICO 3.206.4 Numeral 3.206.4 a)

Dice

a) La predicción de la V85%, tanto … … para diseñar las curvas al término de dichas rectas y para verificar las distancias de visibilidad de parada, podrán disminuirse, hasta en: En rectas Si 400 ≤ Lr < 600 m ; V* de Vp + 5 a Vp Si Lr ≥ 600 m ; V* de Vp + 10 a Vp + 5 En curvas: En la misma proporción que para las rectas.

Debe decir:

a) La predicción de la V85%, tanto… … para diseñar las curvas al término de dichas rectas y la predicción de la V* establecida en 3.201.302 para verificar la visibilidad de parada, podrán disminuirse hasta en 5 km/h en cada caso, respecto del caso normal descrito en los referidos numerales de MC-V3, velocidades que en todo caso no podrán ser inferiores a Vp. En caso que el Manual de Carreteras no defina parámetros de diseño para velocidades múltiplos de 5 km/h, se aceptará interpolar linealmente entre valores conocidos.


Diciembre 2011


CAPITULO 3.300 SECCION 3.302 TOPICO 3.302.6 Numeral 3.302.601(7)

Dice Casetas para Paraderos de Buses. Las casetas de los Paraderos de Buses deberán especificarse de acuerdo con lo establecido en las Láminas 4.703.101 ó 4.703.102 del Volumen N° 4, Planos de Obras Tipo

Debe decir:

Casetas para Paraderos de Buses. Las casetas de los Paraderos de Buses deberán especificarse de acuerdo con lo establecido en las Láminas de la Sección 4.703 del MC-V4, u otro diseño que contemple el proyecto.

CAPITULO 3.300 SECCION 3.302 TOPICO 3.302.6 Numeral 3.302.603

Reemplácese el Numeral 3.302.603 por el siguiente:

“3.302.603 Ciclovías. Son pistas auxiliares destinadas al uso exclusivo de bicicletas, a fin de evitar que los ciclistas utilicen la calzada o bermas del camino, destinadas al uso de vehículos motorizados, lo cual permite aumentar la seguridad vial de todos los usuarios de la vía.

Las ciclovías pueden ser unidireccionales o bidireccionales y deben estar segregadas de las pistas destinadas al uso de vehículos motorizados. Dicha segregación puede efectuarse por medio de sólo demarcación o bien independizándola a través de elementos físicos, que la separen del tránsito de otros vehículos, o incluso, proyectándola con un trazado totalmente independiente.

La evaluación de la necesidad de una ciclovía, así como las recomendaciones para su diseño y señalización, se describen en el Capítulo 6.600 Ciclovías de MC-V6.”

Elimínese la Figura 3.303.603.A

CAPITULO 3.300 SECCION 3.308 TOPICO 3.308.5 Numeral 3.308.501(1) 1º punto

Dice

DFL MOP N° 850 de 1997, publicado en el Diario Oficial de 25.02.98, que fija el texto actualizado de la Ley N° 15.840 y del DFL N° 206 de 1960, Ley de Caminos y sus Modificaciones posteriores.

Debe decir:

DFL MOP N° 850 de 1997, publicado en el Diario Oficial de 25.02.98, que fija el texto refundido, coordinado y sistematizado de la Ley N° 15.840 y del DFL N° 206 de 1960, Ley de Caminos y sus Modificaciones posteriores

INDICE CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.4 Numeral 3.703.402

Dice Requisitos de Resistencia de Tubos Corrugados

Debe decir:

Requisitos de Resistencia de Tubos Corrugados y Tubos de Polietileno de Alta Densidad Estructurados.


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CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.1 Numeral 3.703.101 3º Párrafo

Dice

Existen programas de computación de fácil acceso o de dominio público, que facilitan el cálculo hidráulico y el diseño de las alcantarillas. Entre ellos se pueden mencionar el programa HYDRAIN del Federal Highway Administration (http://www.fhwa.dot.gov/bridge/hydsoft.htm) que incluye un módulo para el cálculo hidráulico de las alcantarillas y otro para el estudio de la disipación de energía a la salida de estas obras. Asimismo, el US Geological Survey ha desarrollado el programa CAP, Culvert Analysis Program (http://www.water.usgs.gov/software/cap/html) para los mismos fines.

Debe decir:

Existen programas de computación de fácil acceso o de dominio público, que facilitan el cálculo hidráulico y el diseño de las alcantarillas. Entre ellos se puede mencionar el programa HY-8 de la Federal Highway Administration de USA (http://fhwa.dot.gov/engineering/hydraulics/), que incluye un módulo para el análisis hidráulico de alcantarillas y otro para el estudio de la disipación de energía a la salida de estas obras. Estos módulos están basados en la publicación “HDS Nº 5, Hydraulic Design of Highway Culverts” y en la publicación “HEC Nº 14, Hydraulic Design of Energy Dissipators for Culverts and Channels”, de la Federal Highway Administration, respectivamente. La versión 7.2 de este programa (julio 2009) incorpora diferentes tipos de tuberías plásticas, en materiales tales como PAD (polietileno de alta densidad) y PVC. Asimismo, el US Geological Survey ha desarrollado el programa CAP, Culvert Analysis Program (http://water.usgs.gov/software/) para los mismos fines.


Diciembre 2011


CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.2 Numeral 3.703.204(2)

Dice

Materiales. Los materiales más usados para las alcantarillas son el hormigón (armado in situ o prefabricado) y el acero corrugado. En la elección del material de la alcantarilla… …deberá tenerse presente al menos lo siguiente: a) Según… b) Si se … c) Alcantarillas bajo terraplenes con altura superior a 5 m,

deberán construirse preferentemente de hormigón armado, por la dificultad que conlleva el reemplazo.

En definitiva el costo… … de ellas En la elección del tipo de alcantarillas se considerarán los siguientes factores: a) Factores Físicos y Estructurales (Ver Lámina 4.002.001

a la 007 de MC-V4) … … d) Costos de la Obra.

Debe decir:

Materiales. Los materiales más usados para las alcantarillas son el hormigón (armado en sitio o prefabricado) y el acero corrugado. Actualmente se está utilizando también el polietileno de alta densidad. En la elección del material de la alcantarilla… … deberá tenerse presente al menos lo siguiente: a) Según… b) Si se … c) Alcantarillas bajo terraplenes con altura superior a 5 m,

deberán construirse preferentemente de hormigón armado o tubos de polietileno de alta densidad, por la dificultad que conlleva el reemplazo.

En definitiva el costo… … de ellas En la elección del tipo de alcantarillas se considerarán los siguientes factores: a) Factores Físicos y Estructurales (Ver Lámina 4.002.001

a la 007 y 4.002.010 de MC-V4) … … d) Costos de la Obra.


Diciembre 2011


CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.303 último párrafo

Dice

Las relaciones entre la carga hidráulica de entrada, tamaño y forma de la alcantarilla y caudal de diseño para varios tipos de alcantarillas usuales, escurriendo con control de entrada se presentan en los ábacos 3.703.303.B a 3.703.303.E. Estos gráficos… … diseñar las alcantarillas de cajón conocidas las condiciones de entrada, tamaño y caudal. Finalmente la Lámina 3.703.303.E ayuda a calcular las alcantarillas de sección recta ovoidal..

Debe decir:

Las relaciones entre la carga hidráulica de entrada, tamaño y forma de la alcantarilla y caudal de diseño para varios tipos de alcantarillas usuales, escurriendo con control de entrada se presentan en los ábacos 3.703.303.B a 3.703.303.G. Estos gráficos… … diseñar las alcantarillas de cajón, conocidas las condiciones de entrada, tamaño y caudal. La Lámina 3.703.303.E ayuda a calcular las alcantarillas de sección recta ovoidal. Finalmente las Láminas 3.703.303.F y 3.703.303.G permiten diseñar las alcantarillas de tubos de polietileno de alta densidad estructurados.

CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.303 Lámina 3.703.303.A

Reemplácese Lámina 3.703.303.A CLASIFICACIÓN DE TUBOS Y CAJONES SEGÚN CONDICIONES DE ENTRADA PARA CÁLCULO DE He CON CONTROL DE ENTRADA por: Lámina 3.703.303.A CLASIFICACION DE TUBOS Y CAJONES SEGUN CONDICIONES DE ENTRADA PARA CALCULO DE He CON CONTROL DE ENTRADA de Diciembre 2011, que se adjunta.


Agréguese a continuación de Lámina 3.703.303.E las siguientes láminas: Lámina 3.703.303.F ALCANTARILLAS CIRCULARES DE TUBO POLIETILENO ALTA DENSIDAD, ESTRUCTURADO, INTERIOR LISO CON CONTROL DE ENTRADA, ESCALA He/D (1). Lámina 3.703.303.G ALCANTARILLAS CIRCULARES DE TUBO POLIETILENO ALTA DENSIDAD, ESTRUCTURADO, INTERIOR LISO CON CONTROL DE ENTRADA, ESCALA He/D (2) Y (3)

CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.303(1) TABLA 3.703.303.A

Reemplácese TABLA 3.703.303.A COEFICIENTES DE REGRESIÓN PARA ALCANTARILLAS CON CONTROL DE ENTRADA. por: TABLA 3.703.303.A COEFICIENTES DE REGRESIÓN PARA ALCANTARILLAS CON CONTROL DE ENTRADA de Diciembre 2011, que se adjunta.

CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.303(2), 3º Párrafo

Dice

En la Lámina 3.703.303(2).A se muestran los gráficos correspondientes a tubos circulares (hormigón y acero corrugado) de 0,8 m, 1m y 1,5m de diámetro… … y la alcantarilla.

Debe decir:

En la Lámina 3.703.303(2).A se muestran los gráficos correspondientes a tubos circulares (hormigón, acero corrugado y polietileno de alta densidad) de 0,8 m, 1m y 1,5m de diámetro… … y la alcantarilla.


Diciembre 2011


CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.303(2) Lámina 3.703.303(2).A

Reemplácese Lámina 3.703.303(2).A TUBOS CIRCULARES CON CONTROL DE ENTRADA EFICIENCIA HIDRAULICA SEGUN MATERIAL Y TIPO DE ENTRADA por: Lámina 3.703.303(2).A TUBOS CIRCULARES CON CONTROL DE ENTRADA EFICIENCIA HIDRÁULICA SEGUN MATERIAL Y TIPO DE ENTRADA de Diciembre 2011, que se adjunta.

CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.304(1), Penúltimo párrafo

Dice

Las Láminas 3.703.304.B a 3.703.304.E presentan nomogramas para el cálculo de la carga H, en reemplazo de la ecuación precedente, para distintos tipos de alcantarillas.

Debe decir:

Las Láminas 3.703.304.B a 3.703.304.F presentan nomogramas para el cálculo de la carga H, en reemplazo de la ecuación precedente, para distintos tipos de alcantarillas.

CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.304 TABLA 3.703.304.A

Reemplácese TABLA 3.703.304.A COEFICIENTES DE PERDIDA DE CARGA A LA ENTRADA EN ALCANTARILLAS CON CONTROL DE SALIDA por: TABLA 3.703.304.A COEFICIENTES DE PERDIDA DE CARGA A LA ENTRADA EN ALCANTARILLAS CON CONTROL DE SALIDA de Diciembre 2011, que se adjunta.

CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.304 TABLA 3.703.304.B

Reemplácese TABLA 3.703.304.B COEFICIENTES DE RUGOSIDAD PARA MATERIALES USADOS EN ALCANTARILLAS por:

TABLA 3.703.304.B COEFICIENTES DE RUGOSIDAD PARA MATERIALES USADOS EN ALCANTARILLAS de Diciembre 2011, que se adjunta.


Dice

La situación presentada… … en la salida. Las alturas críticas en secciones rectangulares y circulares se calculan siguiendo el procedimiento y las expresiones indicadas en el Tópico 2.406.2 del MC-V2.

Debe decir:

La situación presentada… … en la salida. Las alturas críticas en secciones rectangulares, circulares y otras formas se calculan siguiendo el procedimiento y las expresiones indicadas en el Tópico 2.406.2 del MC-V2 .


Dice

El cálculo de la altura crítica también puede realizarse con la ayuda de los gráficos de la Figura 3.703.304.F para tubos circulares y de la Figura 3.703.304.G para tubos abovedados.

Debe decir:

El cálculo de la altura crítica también puede realizarse con la ayuda de los gráficos de la Lámina 3.703.304.G para tubos circulares y de la Lámina 3.703.304.H para tubos abovedados.


Diciembre 2011


CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.304 Lámina 3.703.304.F

Dice Lámina 3.703.304.F PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS CIRCULARES

Debe decir:

Lámina 3.703.304.G PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS CIRCULARES

CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.304 Lámina 3.703.304.G

Dice Lámina 3.703.304.G PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS ABOVEDADOS

Debe decir:

Lámina 3.703.304.H PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS ABOVEDADOS


Agregar a continuación de Lámina 3.703.304.E la siguiente lámina:

Lámina 3.703.304.F ALCANTARILLA CIRCULAR DE TUBO POLIETILENO ALTA DENSIDAD, ESTRUCTURADO, INTERIOR LISO, CON CONTROL DE SALIDA n= 0,012, que se adjunta.

CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.3 Numeral 3.703.304(2), Último párrafo

Dice

En el caso de secciones trapeciales, circulares o abovedadas, “hc” se calculará mediante los procedimientos iterativos que se ilustran en el Volumen Nº 2, Tópico 2.406.2. A fin de simplificar el proceso, se podrán utilizar las láminas 3.703.304.F y 3.703.304.G, mediante las cuales se puede determinar un valor estimado.

Debe decir:

En el caso de otras secciones, “hc” se calculará mediante los procedimientos iterativos que se ilustran en Tópico 2.406.2 de MC-V2. En el caso de secciones circulares o abovedadas, como se señaló anteriormente, también se pueden utilizar los gráficos de las láminas 3.703.304.G y 3.703.304.H.


Dice Consideraciones sobre Rellenos y Apoyos. La altura de relleno que puede soportar una alcantarilla depende de las condiciones de su fundación, del método de instalación, de su rigidez y su resistencia estructural.

Debe decir:

Consideraciones sobre Rellenos y Apoyos. La altura de relleno que puede soportar una alcantarilla depende de las condiciones de su fundación, del material de relleno, del método de instalación, de su rigidez y de su resistencia estructural.

CAPITULO 3.700 SECCION 3.703 TOPICO 3.703.4 Numeral 3.703.401 Último párrafo

Dice

El Volumen N° 4, Planos de Obras Tipo, especifica las condiciones de instalación de las distintas alcantarillas. (Láminas 4.002.001 a 4.002.007), según sean las condiciones del terreno de fundación, tipo de alcantarilla y altura de terraplén.

Debe decir:

El Volumen N° 4, Planos de Obras Tipo, especifica las condiciones de instalación de las distintas alcantarillas. (Láminas 4.002.001 a 4.002.007 y 4.002.010), según sean las condiciones del terreno de fundación, tipo de alcantarilla y altura de terraplén.


Diciembre 2011



Dice Requisitos de Resistencia de Tubos Corrugados. Las principales fuerzas… … una vez construido el pavimento.

Debe decir:

Requisitos de Resistencia de Tubos Corrugados y Tubos de Polietileno de Alta Densidad Estructurados. Las principales fuerzas… … una vez construido el pavimento.


Dice

En la instalación se deberán cumplir los criterios especificados en el Volumen N° 4 Planos de Obras Tipo, especialmente lo indicado en la Lámina 4.002.001.

Debe decir:

En la instalación se deberán cumplir los criterios especificados en el Volumen N° 4 Planos de Obras Tipo, especialmente lo indicado en las Láminas 4.002.001 para tubos de acero y 4.002.010 para tubos de polietileno de alta densidad estructurados.


Agregar como último párrafo y antes de la tabla 3.703.503.A, el siguiente párrafo:

“El polietileno es un material químicamente inerte y apropiado para fabricar tuberías de drenaje. Tiene un buen registro de desempeño en condiciones ácidas y alcalinas, resistiendo productos químicos dentro del rango de pH entre 1,5 y 14. Esto lo hace apto para ser empleado en terrenos con elevada utilización de fertilizantes, en sectores mineros, ambientes marinos y lugares con altas concentraciones de nitratos y fosfatos.


Dice Los requisitos de resistencia para tubos metálicos y de concreto son los mismos consignados en la Sección 3.703 para las alcantarillas.

Debe decir:

Los requisitos de resistencia para tubos metálicos, de polietileno de alta densidad estructurados, y de concreto son los mismos consignados en la Sección 3.703 para alcantarillas.


Dice

En la selección del tipo de tubo, ... … serán aplicables las recomendaciones pertinentes establecidas en las Láminas 4.101.002, 4.101.104, 4.102.203 y 4.102.204 del Volumen N° 4 del Manual de Carreteras, Planos de Obras Tipo

Debe decir:

En la selección del tipo de tubo,... … serán aplicables, según sea el caso, las recomendaciones pertinentes establecidas en las Láminas 4.101.002, 4.101.107, 4.101.201, 4.102.107 4.102.203, 4.102.204, 4.109.002 del MC-V4.


Diciembre 2011



Dice Conforme se establece en el Artículo 18º de la Ley 15.840, a la Dirección … … establezcan las Bases de la Concesión

Debe decir:

Conforme se establece en el Artículo 18º del DFL MOP Nº 850 de 1997, a la Dirección … … establezcan las Bases de la Concesión


Dice Según lo establecido en el Artículo 24º de la Ley 15.840, son caminos públicos… … concedidos a indígenas.

Debe decir:

Según lo establecido en el Artículo 24º del DFL MOP Nº 850 de 1997, son caminos públicos… … concedidos a indígenas.

CAPITULO 3.1000 SECCION 3.1003 TOPICO 3.1003.1 Numeral 3.1003.104 1º y 2º Párrafos

Dice

Barreras y Barandas. En los bordes… …. De igual modo deberá disponerse de barandas de protección para peatones o ciclistas en las rampas de acceso a las pasarelas y en las aceras desniveladas de los pasos bajo nivel, cuando estos se desarrollen bajo el nivel del terreno natural.

En los puentes de más de 40 m de largo o con flujo peatonal relevante, las áreas de protección de peatones y/o ciclistas se separarán de la calzada adyacente, proveyendo una barrera en el límite entre ambas

Debe decir:

Barreras y Barandas. En los bordes… …. De igual modo, deberán disponerse barandas de protección para peatones o ciclistas en las rampas de acceso a las pasarelas y en las aceras desniveladas de los pasos bajo nivel, cuando éstos se desarrollen bajo el nivel del terreno natural.

Las áreas de protección de peatones y/o ciclistas se separarán de la calzada adyacente, proveyendo una barrera en el límite entre ambas, sólo para aquellos puentes que presenten las siguientes características:

Emplazados en Zona Urbana Longitud superior a 40 m Flujo peatonal definido como alto, según lo

indicado en la Tabla 6.801.502.A, Flujo de ciclistas definido como alto, según lo

indicado en la Tabla 6.602.301.A


Dice Ensayos de los Materiales Las placas… … las “Especificaciones Técnicas Generales de Construcción de Puentes”, última versión.

Debe decir:

Ensayos de los Materiales Las placas… … las Especificaciones Técnicas Generales de Construcción del MC-V5.


Diciembre 2011


CAPITULO 3.1000 SECCION 3.1005 TOPICO 3.1005.3 Numeral 3.1005.302(2) 5º Párrafo

Dice

En la cuarta parte del Informe se incluirán las Especificaciones Técnicas Especiales de todos aquellos ítems que no se encuentran incorporados a las “Especificaciones Técnicas Generales de Construcción del Departamento de Puentes”, versión de Agosto de 1996, como… … especificaciones complementarias.

Debe decir:

En la cuarta parte del Informe se incluirán las Especificaciones Técnicas Especiales de todos aquellos ítems que no se encuentran incorporados en las Especificaciones Técnicas Generales de Construcción del MC-V5, como… … especificaciones complementarias.

El presente “Complemento Nº 1 – Diciembre 2011” del Volumen Nº 3 “Instrucciones y Criterios de Diseño”, versión vigente; ha sido confeccionado y editado por Manual de Carreteras – Departamento de Estudios Viales de la Subdirección de Desarrollo, Dirección de Vialidad. La Dirección de Vialidad agradece a todos los especialistas que han colaborado en la confección del presente Complemento, en especial a los siguientes :

Ing. Oscar Asenjo G. Ing. Héctor Briones P. Ing. Alberto Bull S. Ing. Claudio Dañín D Ing. Renán Fuentes A.. Ing. Gustavo Nabalón. Ing. Victor Reyes G

VOLUMEN N° 3 Instrucciones y Criterios de Diseño MANUAL DE CARRETERAS INDICE DE LAMINAS

Diciembre 2011

MOP - DGOP - DIRECCION DE VIALIDAD - CHILE __________________________________________________________________

3.604.108.B1 NUMERO ESTRUCTURAL CAPAS ASFALTICAS TMAPA 6°C 3.604.108.B2 NUMERO ESTRUCTURAL CAPAS ASFALTICAS TMAPA 14°C 3.604.108.B3 NUMERO ESTRUCTURAL CAPAS ASFALTICAS TMAPA 19°C 3.604.201.A PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE ESPESOR DE LOSA 3.604.201.B VERIFICACION DE ESCALONAMIENTO EN JUNTAS TRANSVERSALES 3.604.201.C VERIFICACION DEL ESPESOR POR CARGA DE ESQUINA 3.604.206.A AJUSTE DE K PARA TERRAPLEN Y/O ESTRATO RIGIDO 3.604.206.B CALCULO DEL MODULO DE REACCION DE LA SUBRASANTE; TRAMO: CAMINO EJEMPLO 3.604.211.A1 TENSION DE TRACCION EN LA FIBRA SUPERIOR DE LA LOSA DEBIDO A LA ACCION

COMBINADA DE CARGA DE ESQUINA Y UN DIFERENCIAL NEGATIVO DE EMPERATURA 3.604.211.A2 TENSION DE TRACCION EN LA FIBRA SUPERIOR DE LA LOSA DEBIDO A LA ACCION

COMBINADA DE CARGA DE ESQUINA Y UN DIFERENCIAL NEGATIVO DE TEMPERATURA 3.604.211.A3 TENSION DE TRACCION EN LA FIBRA SUPERIOR DE LA LOSA DEBIDO A LA ACCION




COMBINADA DE CARGA DE ESQUINA Y UN DIFERENCIAL NEGATIVO DE TEMPERATURA 3.604.211.A7 FACTOR DE AJUSTE SEGUN NIVEL DE ADHERENCIA, CONSIDERANDO CARGA DE

ESQUINA Y UN DIFERENCIAL NEGATIVO DE TEMPERATURA 3.604.303.A CALCULO DEL CBR DE DISEÑO; TRAMO: CAMINO EJEMPLO 3.604.4.A TRATAMIENTOS SUPERFICIALES DOBLES PARA LA ZONA NORTE 3.604.503.A ÍNDICE DE CONGELAMIENTO CAPITULO 3.700

3.702.3(1).A PAPEL DE DISTRIBUCION LOG-NORMAL 3.702.3(1).B PAPEL DE DISTRIBUCION DE VALORES EXTREMOS 3.702.402.A ESTACIONES PLUVIOGRAFICAS 3.703.202.A CAUCES CON FUERTE ESVIAJE RESPECTO DEL EJE DEL CAMINO 3.703.203.A UBICACION DE ALCANTARILLAS RESPECTO DE LA PENDIENTE DEL CAUCE 3.703.303.A CLASIFICACION DE TUBOS Y CAJONES SEGUN CONDICIONES DE ENTRADA PARA

CALCULO DE He CON CONTROL DE ENTRADA 3.703.303.B ALCANTARILLAS DE TUBO DE HORMIGON CON CONTROL DE ENTRADA 3.703.303.C ALCANTARILLAS DE TUBO CORRUGADO CIRCULAR CON CONTROL DE ENTRADA 3.703.303.D ALCANTARILLAS DE CAJON CON CONTROL DE ENTRADA 3.703.303.E 3.703.303.F 3.703.303.G

ALCANTARILLA DE TUBO CORRUGADO ABOVEDADO CON CONTROL DE ENTRADA ALCANTARILLAS CIRCULARES DE TUBO POLIETILENO ALTA DENSIDAD, ESTRUCTURADO, INTERIOR LISO CON CONTROL DE ENTRADA, ESCALA He/D (1) ALCANTARILLAS CIRCULARES DE TUBO POLIETILENO ALTA DENSIDAD, ESTRUCTURADO, INTERIOR LISO CON CONTROL DE ENTRADA, ESCALA He/D (2) Y (3)

3.703.303(2).A TUBOS CIRCULARES CON CONTROL DE ENTRADA EFICIENCIA HIDRAULICA SEGUN MATERIAL Y TIPO DE ENTRADA

3.703.303(2).B CAJONES DE HORMIGON ARMADO CON CONTROL DE ENTRADA EFICIENCIA HIDRAULICA SEGUN TIPO DE ENTRADA

3.703.304.A ESCURRIMIENTO EN ALCANTARILLAS CON CONTROL DE SALIDA 3.703.304.B ALCANTARILLAS DE CAJON CON CONTROL DE SALIDA n = 0,012 3.703.304.C ALCANTARILLAS DE TUBO DE HORMIGON CON CONTROL DE SALIDA n = 0,012 3.703.304.D ALCANTARILLAS DE TUBO CORRUGADO CIRCULAR CON CONTROL DE SALIDA n=0,024 3.703.304.E 3.703.304.F

ALCANTARILLAS DE TUBO CORRUGADO ABOVEDADO CON CONTROL DE SALIDA n=0,024 ALCANTARILLA CIRCULAR DE TUBO POLIETILENO ALTA DENSIDAD, ESTRUCTURADO, INTERIOR LISO CON CONTROL DE SALIDA n=0,012

3.703.304.G PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS CIRCULARES 3.703.304.H PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS ABOVEDADOS 3.705.2.A REVANCHAS RECOMENDADAS POR EL U.S.B.R. 3.705.2.B CURVAS EMPIRICAS DEL U.S.B.R. PARA DIMENSIONAR CANALES REVESTIDOS 3.705.3(1).A VELOCIDADES MAXIMAS PERMISIBLES EN SUELOS NO COHESIVOS 3.705.3(2).A FUERZA TRACTRIZ PERMISIBLE EN SUELOS NO COHESIVOS 3.705.3(2).B VELOCIDADES MAXIMAS PERMISIBLES EN SUELOS COHESIVOS 3.705.3(2).C ANGULOS DE REPOSO EN MATERIAL NO COHESIVO 3.706.203.A DISTANCIA FICTICIA d’ EN FUNCION DEL ESPACIAMIENTO DE LOS SUB-DRENES 3.707.402.D FACTOR KR POR AFLORAMIENTO DE BASE EN PILAS RECTANGULARES 3.708.101(1).A TIPO DE DEFENSAS LONGITUDINALES 3.708.101(1).B DISPOSICION TIPICA DE DEFENSAS LONGITUDINALES PARA FIJAR EL CAUCE ACTUAL 3.708.101(2).A SOLUCIONES PARA MINIMIZAR PROBLEMAS DE SOCAVACION AL PIE DE CEPAS DE

PUENTES

VOLUMEN N° 3 Instrucciones y Criterios de Diseño MANUAL DE CARRETERAS INDICE DE LAMINAS

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3.708.101(2).B SOLUCIONES PARA MINIMIZAR PROBLEMAS DE SOCAVACION AL PIE DE CEPAS DE PUENTES

3.708.301(1).A(1/2) TRAZADO DEL EJE DEL RIO Y LINEAS EXTREMAS DE DEFENSA EN UNA RECTIFICACION DE CAUCE

3.708.301(1).A(2/2) TRAZADO DEL EJE DE UN RIO Y RADIOS DE CURVATURA 3.708.301(2).A ESPIGON EMPOTRADO EN LA RIBERA 3.708.301(3).A DISEÑO DE LOS PRIMEROS ESPIGONES EN UNA OBRA DE PROTECCION 3.708.301(4).A CONSTRUCCION DE LOS ESPIGONES EN FUNCION DE LA ALTURA DE LAS RIBERAS 3.708.301(6).A RECOMENDACIONES PARA EVITAR SOCAVACION LOCAL DURANTE LA CONSTRUCION

DE UN ESPIGON 3.708.301(7).A RECOMENDACIONES PARA FORMA Y ESPACIAMIENTO ENTRE ESPIGONES 3.708.302(4).A FORMAS DE PROTEGER UNA DEFENSA LONGITUDINAL CONTRA LA SOCAVACION 3.708.303(1).A SISTEMA DE BARRERAS DE RETENCION DE SEDIMENTOS Y ESTABILIZACION DE LA

PENDIENTE DE UN CAUCE 3.708.303(2).A POZA DE DECANTACION BAJO EL CAUCE CAPITULO 3.800 3.804.109.A CLASIFICACION DEL MACIZO ROCOSO Y SOPORTE RECOMENDADO 3.805.3.A SISTEMA DE VENTILACION DE TUNELES CAPITULO 3.900 3.902.102.A ESTRUCTURA CRISTALINA DEL HIELO 3.902.102.B DISPOSICION DE PROTONES EN LA MOLECULA DE AGUA (H2O) DEL CRISTAL DE HIELO 3.902.301.A FORMA BASICA Y CONDICIONES DE FORMACION DE LOS CRISTALES DE HIELO 3.902.303.A DIFERENTES TIPOS BASICOS DE FORMAS DE LOS CRISTALES DE HIELO 3.902.401.A CRECIMIENTO DE CRISTALES DE HIELO CONTROLADO POR EL PROCESO DE DIFUSION 3.902.403.A CRECIMIENTO DE CRISTALES DE HIELO 3.902.501.A CLASIFICACION DE LAS FORMAS TIPICAS DE LA PRECIPITACION SOLIDA SEGUN LA

COMISION INTERNACIONAL DE NIEVE Y HIELO 3.902.501.B CLASIFICACION DE LOS CRISTALES DE NIEVE SEGUN MAGONO Y LEE. 3.902.501.C CLASIFICACION DE LOS CRISTALES DE NIEVE SEGUN MAGONO Y LEE. 3.903.101.A EQUIPOS PARA MEDIR LA PRECIPITACION SOLIDA 3.903.101.B ESQUEMA DE TUBO COLECTOR DE NIEVE CON PANTALLA PROTECTORA 3.904.101.A CIRCULACION GENERAL DE LAS MASAS DE AIRE 3.904.102.A VIENTOS EN LOS CICLONES Y ANTICICLONES DEL HEMISFERIO SUR 3.904.102.B TIPOS DE FRENTES 3.904.104.A CIRCULACION DEL VIENTO SOBRE TERRENOS MONTAÑOSOS 3.904.202.A EFECTOS OROGRAFICOS EN LA PRECIPITACION 3.904.402.A EROSION Y TRANSPORTE DE NIEVE 3.904.405.A FORMAS DE DEPOSITOS DE NIEVE EOLICA 3.904.405.B FORMAS DE DEPOSITOS DE NIEVE EOLICA 3.904.702.A EJEMPLO DE PERFILES NORMALIZADOS DE TORMENTAS EN UNA LOCALIDAD 3.905.102.A ESTRUCTURAS DEL MANTO DE NIEVE 3.905.103.A SINTERIZACION EN EL MANTO DE NIEVE 3.905.104.A TEMPERATURA DEL MANTO DE NIEVE 3.905.105.A VARIACION DE LA DENSIDAD Y LA DUREZA EN UN MANTO DE NIEVE 3.905.301.A METAMORFISMO EQUITERMAL DEL MANTO DE NIEVE 3.905.402.A METAMORFISMO TG Y MF EN EL MANTO DE NIEVE 3.905.702.A DENSIFICACION DEL MANTO DE NIEVE CON EL TIEMPO 3.905.902.A DENSIDAD Y RESISTENCIA MECANICA DEL MANTO DE NIEVE 3.905.905.A MODELO DE DEFORMACION MECANICA DEL MANTO DE NIEVE 3.905.906.A MODULO DE YOUNG Y RAZON DE POISSON DE LA NIEVE 3.905.907.A VISCOSIDAD DE LA NIEVE 3.905.908.A RESISTENCIA MECANICA DE LA NIEVE 3.905.909.A CONDUCTIVIDAD ELECTRICA Y VELOCIDAD DE ONDAS ELASTICAS EN LA NIEVE 3.905.911.A DUREZA DE LA NIEVE 3.906.1.A COTAS MINIMAS DE LA NIEVE EN CHILE 3.907.101.A EJEMPLOS DE FORMAS DE GRANOS DE HIELO EN EL MANTO DE NIEVE 3.907.101.B EJEMPLOS DE FORMAS DE GRANOS DE HIELO EN EL MANTO DE NIEVE 3.907.101.C EJEMPLOS DE FORMAS DE GRANOS DE HIELO EN EL MANTO DE NIEVE 3.907.101.D EJEMPLOS DE FORMAS DE GRANOS DE HIELO EN EL MANTO DE NIEVE 3.907.101.E EJEMPLOS DE FORMAS DE GRANOS DE HIELO EN EL MANTO DE NIEVE 3.907.304.A MUESTREO PARA MEDIR DENSIDADES Y MEDICIONES DE RESISTENCIA MECANICA CON

PENETROMETRO MANUAL 3.907.306.A MEDICION DE RESISTENCIA MECANICA Y DUREZA DE LA NIEVE EN EL MANTO

VOLUMEN N° 3 Instrucciones y Criterios de Diseño MANUAL DE CARRETERAS 3.102.7

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La pasada adecuada, a distinto nivel, deberá ser motivo de un cuidadoso estudio de ubicación y de las pendientes de las rampas. Este estudio deberá efectuarse en las etapas de planificación y diseño, de tal manera de poder ajustar adecuadamente las rasantes de la pasarela y la carretera. La Sección 4.605 del Volumen N° 4 presenta una solución tipo para las Pasarelas, cuya utilización será aplicable según sean las condiciones del emplazamiento previsto. No se recomienda construir túneles para peatones por la reticencia de éstos a pasar por ellos. En el caso que esta solución sea necesaria, se ejecutará de tal manera que haya visibilidad de un extremo a otro y que esté provisto de un adecuado sistema de iluminación. 3.102.7 VALORES ESTETICOS Y ECOLOGICOS En el diseño de cualquier camino se tendrá en consideración no tan sólo su incorporación al paisaje sino que también el aprovechamiento de las bellezas naturales. Los valores estéticos deberán considerarse conjuntamente con la utilidad, economía, seguridad y todos los demás factores que preocupan al planificador y al proyectista. Esta disposición adquiere mayor valor en el caso de carreteras que cruzan zonas de gran belleza natural. En todo caso, el alineamiento, el perfil y la sección transversal deben guardar armonía con las condiciones del medio, evitando así un quiebre de los factores ambientales. Siempre será de primordial importancia la economía de acuerdo con las necesidades del tránsito; no obstante, un mayor gasto puede justificarse si se trata de preservar los recursos naturales que poseen un valor económico en sí. Las materias relacionadas con el tema se tratan en el Capítulo 2.700 Ingeniería Básica – Aspectos Ambientales de MC-V2 y en el Volumen Nº 9 Estudios y Criterios Ambientales en Proyectos Viales del Manual de Carreteras Para lograr los efectos deseados, deberán tenerse en consideración, entre otros, los aspectos que se enumeran a continuación: a) El trazado de la carretera deberá ser tal que la nueva construcción proteja el medio ambiente natural y lo

lleve por lugares que destaquen la belleza. b) El trazado y el perfil de la carretera deberá acomodarse a las características del terreno para que cortes

y terraplenes se reduzcan al mínimo. La implantación del alineamiento horizontal mediante el empleo de clotoides, y la suavidad de las pendientes, acordes con los requisitos de diseño, constituyen un buen medio para lograr estos objetivos.

c) Es esencial evitar la destrucción de los árboles valiosos, así como proteger la vegetación en general. d) Siempre que sea factible se propenderá, dentro de los márgenes económicos, a buscar alineamientos

curvos amplios y medianas anchas en calzadas separadas, ya que estos elementos mejoran el aspecto del paisaje y evitan la monotonía del paralelismo.

e) Ante la situación de grandes cortes y terraplenes deberá tenerse presente la posibilidad de diseñar

viaductos, túneles o muros, siempre que su costo no sea excesivo. f) Las estructuras deberán ser ubicadas y diseñadas para que junto con prestar su servicio, den el mejor

aspecto posible g) Los taludes deberán alabearse y tenderse cada vez que sea posible y conveniente como una manera de

disimular las líneas de construcción y permitir el arraigo de la vegetación. (Ver Sección 4.001 del Volumen N° 4 Obras Tipo para redondeo del coronamiento de cortes y Tópico 3.303.5 del presente Volumen) respecto de los alabeos. Eventualmente, estos tendidos pueden demostrarse económicamente convenientes para la obtención de materiales para terraplenes (empréstito en cortes) o como depósito de materiales excedentes (en tendido de terraplenes, los cuales deben quedar compactados según especificaciones).


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3.206.2 MEJORAMIENTOS INDISPENSABLES EN PLANTA Y ALZADO Si bien no siempre será posible en razón de los costos involucrados o del espacio disponible, rectificar el trazado para llevarlo en su totalidad a los niveles normativos de un trazado nuevo, se deberán incorporar de todos modos aquellos diseños que no tienen un costo adicional, o este es marginal, tales como: a) Modificar los peraltes de las curvas empleando los valores correspondientes en función del radio de

curvatura (Lámina 3.203.303(1).A). b) Incorporar clotoides de enlace en todas las situaciones que especifica la norma. c) Señalizar y demarcar los sectores que no cuentan con distancias adecuadas para adelantar, de acuerdo

con los valores del presente instructivo. Estas rectificaciones confieren una seguridad adicional pero no incrementan la sensación de amplitud del

trazado. 3.206.3 MEJORAMIENTOS DESEABLES EN PLANTA Y ALZADO Aún cuando se podrán considerar las relajaciones, o criterios de diseño mínimos admisibles que se señalan en 3.206.4, se deberá procurar: a) Que el diseño de los elementos de planta y alzado asegure visibilidad de parada consecuente con la V*

determinada para el tramo bajo análisis, restringida en casos extremos a lo que se indica en 3.206.4. a) Que al final de rectas con una longitud mayor que 600 m, el radio de la curva horizontal permita una

Velocidad Específica al menos igual a la V85% que se indica en 3.206.4. b) Que mediante rectificaciones razonables las curvas sucesivas separadas menos de 400 m cumplan con

la relación de radios de curvatura que se especifica en las Láminas 3.203.304.A y B, aún cuando se superen los límites allí definidos, hasta en un 20%, en tanto el radio mínimo no resulte menor que el mínimo correspondiente a la velocidad de proyecto del tramo.

3.206.4 CRITERIOS DE DISEÑO MINIMOS ADMISIBLES PARA RECTIFICACION DE TRAZADOS

EXISTENTES Si el mejoramiento se mantiene en el entorno del trazado original, se podrán relajar los criterios de diseño, según se indica a continuación, previa autorización de la Dirección de Vialidad, la que se pronunciará teniendo a la vista un informe preparado por el Proyectista. Si el mejoramiento se diseño en variante, por lo general no debería justificarse la relajación de los criterios, resultando tal vez, más consecuente en casos extremos, examinar la conveniencia técnica y económica de reducir la velocidad de proyecto, incorporando un tramo de transición y la señalización preventiva y reglamentaria correspondiente. Los criterios cuya relajación podrá ser considerada son: a) La predicción de la V85%, tanto en tramos rectos de más de 400 m, como en una secuencia de curvas

horizontales, establecidas en 3.201.301 para diseñar las curvas al término de dichas rectas y la predicción de la V* establecida en 3.201.302 para verificar la visibilidad de parada, podrán disminuirse hasta en 5 km/h en cada caso, respecto del caso normal descrito en los referidos numerales de MC-V3, velocidades que en todo caso no podrán ser inferiores a Vp.

En caso que el Manual de Carreteras no defina parámetros de diseño para velocidades múltiplos de 5 km/h, se aceptará interpolar linealmente entre valores conocidos.

b) En Caminos con Vp 80 km/h, se podrá aumentar el peralte de las curvas de radio mínimo de 7% a 8%,

procediendo a recalcular el radio mínimo admisible sin modificar el coeficiente de roce transversal que le corresponde a la Velocidad de Proyecto.


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3.302.601(7) Casetas para Paraderos de Buses. Las casetas de los Paraderos de Buses deberán especificarse de acuerdo con lo establecido en las Láminas de la Sección 4.703 del MC-V4, u otro diseño que contemple el proyecto 3.302.602 Lechos de Frenado. 3.302.602(1) Aspectos Generales. En trazados que presenten longitudes considerables en pendiente de bajada, que igualen o superen el 5%, puede ser necesario diseñar Pistas de Emergencia, denominadas “Lechos de Frenado”, que tienen por objeto forzar la detención de un vehículo al que le ha fallado el sistema de frenos. Por lo general la falla del sistema de frenos se produce en los Vehículos Pesados cuando el conductor en vez de controlar la velocidad en las bajadas, empleando la capacidad de retención del motor hace un uso prolongado de los frenos, lo que produce un recalentamiento de los elementos de frenaje, y el sistema deja de operar. Esta situación se asocia normalmente a pendientes sostenidas de 3 a 4 km de largo, pero puede producirse antes si el conductor emplea mayoritariamente los frenos, en vez de controlar la velocidad en mayor medida con la capacidad de retención del motor. También puede darse en vehículos sobrecargados respecto de la potencia del motor. Los camiones modernos poseen además un dispositivo denominado “Freno Motor”, que permite aumentar el efecto de retención del motor sin tener que enganchar en marchas demasiado bajas que sobrecargan la caja de cambios. En consecuencia, los conductores experimentados pueden enfrentar bajadas pronunciadas empleando al mínimo el sistema de frenos.

A modo indicativo se citan a continuación Coeficientes de Retención Cr, por oposición al rodado (deformación de los neumáticos y roces internos) y por efecto del enganche del motor o “freno motor” más oposición al rodado, todos los que se expresan como el efecto de una pendiente de subida en m/m.

TABLA 3.302.602(1).A COEFICIENTES DE RETENCION Cr (m/m)

POR OPOSICION AL RODADO Caminos Pavimentados (Sin Efecto del Motor) 0,010 Grava Compacta (Sin Efecto del Motor) 0,015 ENGANCHE MOTOR + OPOSICION AL RODADO Enganche en Marchas Altas (Pavimento) 0,020 Enganche en Marchas Intermedias (Pavimento) 0,040 Enganche en Marchas Muy Bajas (Pavimento) 0,060 a 0,080

Marchas Altas debe entenderse aquí como aquellas para circular a velocidades altas en condiciones normales. 3.302.602(2) Localización de los Lechos de Frenado. Las diversas variables que intervienen no permiten establecer un modelo para anticipar la localización precisa de los lechos de frenado, en consecuencia, para definir su oportunidad de uso y localización, se deberá tener en cuenta: a) La recurrencia de accidentes por falla de frenos en un tramo dado de carreteras o caminos.

b) La longitud, pendiente y características de la planta de tramos con historial de accidentes de este tipo,

información que puede ser usada en otros caminos de características similares, que presenten un flujo de vehículos pesados del mismo orden, o bien extrapolando para flujos mayores o menores a fin de estimar la recurrencia probable.


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3.302.603 Ciclovías. Son pistas auxiliares destinadas al uso exclusivo de bicicletas, a fin de evitar que los ciclistas utilicen la calzada o bermas del camino, destinadas al uso de vehículos motorizados, lo cual permite aumentar la seguridad vial de todos los usuarios de la vía.

Las ciclovías pueden ser unidireccionales o bidireccionales y deben estar segregadas de las pistas destinadas al uso de vehículos motorizados. Dicha segregación puede efectuarse por medio de sólo demarcación o bien independizándola a través de elementos físicos, que la separen del tránsito de otros vehículos, o incluso, proyectándola con un trazado totalmente independiente.

La evaluación de la necesidad de una ciclovía, así como las recomendaciones para su diseño y señalización, se describen en el Capítulo 6.600 Ciclovías de MC-V6.”

VOLUMEN Nº 3 MANUAL DE CARRETERAS Instrucciones y Criterios de Diseño 3.308.6

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MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE _________________________________________________________________

energía o impulsos eléctricos, cabe mencionar:

- Líneas Eléctricas de Baja, Media o Alta Tensión. - Líneas de Telecomunicaciones - Líneas Telegráficas. Eventualmente las líneas de energía, telecomunicaciones y similares podrán requerir de atraviesos para cruzar la faja fiscal mediante conductos. 3.308.501(1) Disposiciones Legales y Normas Pertinentes. El diseño, cálculo, construcción y mantenimiento de los atraviesos en caminos públicos, deberá ceñirse a lo establecido en los siguientes documentos vigentes a la fecha de edición de este Volumen N° 3 del Manual de Carreteras y por las modificaciones posteriores o nuevos documentos dictados al efecto por las autoridades competentes. - DFL MOP N° 850 de 1997, publicado en el Diario Oficial de 25.02.98, que fija el texto refundido,

coordinado y sistematizado de la Ley 15.840 y del DFL N° 206 de 1960, Ley de Caminos y sus Modificaciones posteriores.

- Volúmenes del Manual de Carreteras, Dirección de Vialidad, en particular lo relativo a la Operación 7.301.5 Atraviesos en Rutas Viales que figura en el Volumen N° 7 “Mantenimiento Vial”. - Métodos y Especificaciones contenidas en el Volumen N° 8 del Manual de Carreteras “Especificaciones y Métodos de Muestreo, Ensaye y Control”. - Standard Specitications for Highway Bridges, AASHTO. (2002), y sus modificaciones posteriores. - Volumen N° 6 del Manual de Carreteras “Seguridad Vial”. - Normas NSEG 5 E.n.71 y NSEG 6 E.n.71, de la Superintendencia de Electricidad y Combustibles. - Ley de Tránsito N° 18.290 de 1984 y sus modificaciones posteriores. 3.308.501(2) Requisitos Exigibles. Son válidas las exigencias enumeradas en 3.308.401(2) reemplazando el concepto de “paralelismo” por el de “”atravieso”. 3.308.501(3) Servicios Facultados Legalmente para Solicitar Autorización. Son los mismos que se enumeran en 3.308.401(3). 3.308.502 Presentación de Solicitudes de Atraviesos. Las solicitudes de autorización de atraviesos deberán cumplir con todos los requisitos establecidos en las disposiciones vigentes al efecto, documentos que podrán ser solicitados a la Dirección de Vialidad. Las solicitudes deberán ser presentadas por las personas naturales o jurídicas, propietarias del atravieso o por los concesionarios de tales instalaciones, y no por Contratistas de construcción, proyectistas, consumidores o beneficiarios de los mismos. 3.308.6 ACCESOS A INSTALACIONES DIVERSAS, ESTACIONES DE SERVICIO Y SIMILARES. Los accesos a caminos son situaciones potenciales de riesgo, por lo cual deben ser los mínimos necesarios y estar diseñados acorde a las condiciones del área en que se encuentren, considerando las características del flujo y las del área a la cual se está dando acceso. Cada uno de los accesos a los diferentes caminos deben ser diseñados específicamente, adecuándolo a esa situación en particular, respetando las disposiciones establecidas para ello en el Manual de Carreteras.

En el Volumen Nº4 “Planos de Obras Tipo” se señalan disposiciones para diversos tipos de accesos, según sea el tipo de instalaciones y flujo por la vía; lo cual se indica en las Láminas 4.706.001 y 4.706.002 del MC – V4.

VOLUMEN N° 3 Instrucciones y Criterios de Diseño MANUAL DE CARRETERAS INDICE 3.700

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3.703.2 UBICACION, ALII\IEACION Y PENDIENTE DE LAS ALCANTARILLAS 3.703.201 Aspectos Generales 3.703.202 Ubicación en Planta 3.703.203 Perfil Longitudinal 3.703.204 Elección del Tipo de Alcantarilla

(1) Forma y Sección (2) Materiales

3.703.3 DISEÑO HIDRAULICO

3.703.301 Características del Flujo y Variables de Diseño (1) Gasto de Diseño (2) Carga Hidráulica en la Entrada o Profundidad del Remanso (3) Altura de Agua a la Salida (4) Velocidad en la Salida (5) Forma de la Entrada y la Salida (6) Características del Tubo

3.703.302 Diseño de Entradas y Salidas 3.703.303 Alcantarillas Con Control de Entrada

(1) Expresiones Analíticas para el Cálculo de He en Obras con Control de Entrada (2) Eficiencia Hidráulica en Alcantarillas con Control de Entrada

3.703.304 Alcantarillas con Control de Salida (1) Salida Sumergida (2) Salidas no Sumergidas

3.703.305 Procedimiento para la Selección del Tamaño de una Alcantarilla 3.703.306 Problemas Hidráulicos Especiales

(1) Sólidos Flotantes (2) Anclaje (3) Uniones (4) Inflexiones del Eje de la Alcantarilla (5) Socavación Local a la Salida

3.703.4 CRITERIOS DE INSTALACION

3.703.401 Consideraciones sobre Rellenos y Apoyos 3.703.402 Requisitos de Resistencia de Tubos Corrugados y Tubos de Polietileno de Alta Densidad

Estructurados 3.703.5 CONDICIONES DE SERVICIO 3.703.501 Mantenimiento 3.703.502 Abrasión 3.703.503 Corrosión 3.703.504 Seguridad y Vida Util

(1) Alcantarillas Metálicas (2) Alcantarillas de Hormigón

SECCION 3.704 DRENAJE DE LA PLATAFORMA

3.704.1 ASPECTOS GENERALES 3.704.101 Objetivo y Alcance 3.704.102 Criterios de Diseño

3.704.2 CUNETAS, CANALES LONGITUDINALES Y BAJADAS DE AGUA

3.704.201 Cunetas Prefabricadas 3.704.202 Canales Longitudinales 3.704.203 Bajadas de Agua


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SECCION 3.703 DRENAJE TRANSVERSAL DE LA CARRETERA 3.703.1 ASPECTOS GENERALES 3.703.101 Definición y Alcance. El drenaje transversal de la carretera se consigue mediante alcantarillas cuya función es proporcionar un medio para que el agua superficial que escurre por cauces naturales o artificiales de moderada importancia, en forma permanente o eventual, pueda atravesar bajo la plataforma de la carretera sin causar daños a ésta, riesgos al tránsito o a la propiedad adyacente. Se entiende por alcantarilla una estructura de drenaje cuya luz mayor, medida paralela al eje de la carretera, sea de hasta 6 m; Losas de luces mayores, aunque estén tipificadas en el Volumen N° 4, se tratarán como puentes en lo relativo a su cálculo hidráulico. La alcantarilla debe ser capaz de soportar las cargas del tránsito en la carretera, el peso de la tierra sobre ella, las cargas durante la construcción, etc., es decir, también debe cumplir requisitos de tipo estructural. Generalmente, se considera a las alcantarillas como estructuras menores, sin embargo, aunque su costo individual es relativamente pequeño, el costo total de ellas es importante y por lo tanto debe darse especial atención a su diseño. Debe considerarse también que algunas de estas obras debido a su tamaño o altura de terraplén, pueden constituir un serio peligro para la seguridad de los usuarios y para el funcionamiento de la carretera. Existen programas de computación de fácil acceso o de dominio público, que facilitan el cálculo hidráulico y el diseño de las alcantarillas. Entre ellos se pueden mencionar el programa HY-8 de la Federal Highway Administration de USA (http://www.fhwa.dot.gov/engineering/hydraulics/), que incluye un módulo para el análisis hidráulico de las alcantarillas y otro para el estudio de la disipación de energía a la salida de estas obras. Estos módulos están basados en la publicación “HDS Nº 5, Hydraulic Design of Highway Culverts” y en la publicación “HEC Nº 14, Hydraulic Design of Energy Dissipators for Culverts and Channels”, de la Federal Highway Administration, respectivamente. La versión 7.2 de este programa (julio 2009) incorpora diferentes tipos de tuberías plásticas, en materiales tales como PAD (polietileno de alta densidad) y PVC. Asimismo, el US Geological Survey ha desarrollado el programa CAP, Culvert Analysis Program (http://water.usgs.gov/software/) para los mismos fines. La presente Sección se refiere principalmente al diseño hidráulico de estas obras, siendo su objetivo determinar el tamaño más económico, que permita evacuar un gasto dado sin sobrepasar la altura de agua permisible en la entrada de la alcantarilla (Ver 3.703.3). No obstante, se incluyen normas generales sobre elección del tipo de alcantarilla, formas de ubicación, criterios de instalación y condiciones de servicio. 3.703.102 Antecedentes de Terreno Necesarios. 3.703.102(1) Características Topográficas del Lugar. Además del levantamiento taquimétrico necesario para definir la obra misma, debe consultarse un perfil longitudinal del cauce en al menos 30 m aguas arriba y aguas debajo de la obra, con perfiles transversales, cada 50 o 10 m según lo irregular del cauce. En el caso de un cauce de pendiente baja, los efectos pueden reflejarse hasta una distancia mayor hacia aguas arriba. 3.703.102(2) Estudio de la Hoya Hidrográfica. Debe describirse en forma exacta la hoya hidrográfica que se drenará, para así' poder establecer los efectos de las crecidas. Debe indicarse, la superficie, pendiente, forma, relieve, tipo de vegetación y de terreno, el uso que se le está dando y los cambios que han sido hechos por el hombre, tales como embalses, los que puedan alterar significativamente las características del flujo 3.703.102(3) Características del Cauce. Debe incluir todas sus características físicas. Para los efectos de diseño se requiere secciones transversales, perfiles longitudinales y alineación del cauce o canal. El perfil debe extenderse lo suficiente de tal modo de poder definir en forma exacta su pendiente y las irregularidades que pudieran existir en él. Además será necesario incluir características del lecho del cauce tales como tipo de terreno, vegetación, sedimentos, sólidos flotantes y otros factores que pudieran afectar el tamaño y la durabilidad de la alcantarilla 3.703.102(4) Datos de Crecidas. Se procederá según lo expuesto en 3.702 "Hidrología" y sólo en el caso de no existir los datos mínimos indispensables se analizarán las marcas de crecidas que pudieran existir, contrastándolas con la información que la gente del lugar pudiera dar. 3.703.102(5) Otras Estructuras Existentes. El comportamiento de otras estructuras aguas arriba o aguas abajo del canal puede también ser útil en el diseño, no sólo para verificar el dimensionamiento dado a la


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3.703.203 Perfil Longitudinal. La mayoría de las alcantarillas se colocan siguiendo la pendiente natural del cauce; sin embargo, en ciertos casos puede resultar aconsejable alterar la situación existente. Estas modificaciones de pendiente pueden usarse para disminuir la erosión en el o en los tubos de la alcantarilla, inducir el depósito de sedimentos, mejorar las condiciones hidráulicas, acortar las alcantarillas o reducir los requerimientos estructurales. No obstante, las alteraciones de la pendiente deben ser estudiadas en forma cuidadosa, de tal modo de no producir efectos indeseables. En la Lámina 3.703.203.A se indican los perfiles longitudinales de alcantarillas más usuales con sus respectivas estructuras especiales de salida o de entrada. En general, al cambiar la pendiente en cada uno de estos casos, debe tenerse especial cuidado que el terreno de fundación de la alcantarilla no permita asentamientos, debiendo ser terreno natural firme o relleno estructural debidamente compactado; en caso contrario, las fuerzas de corte causadas por el asentamiento de terraplenes importantes pueden causar el colapso de la estructura. 3.703.204 Elección del Tipo de Alcantarilla. 3.703.204(1) Forma y Sección. Las formas usuales de alcantarillas son: circulares, de cajón y múltiples. En casos muy especiales puede resultar económico el uso de arcos parabólicos de grandes dimensiones, los que requerirán de un tratamiento especial que no se ha considerado en este Manual. La alcantarilla circular es una de las más usadas y resiste en forma satisfactoria, en la mayoría de los casos, las cargas a que son sometidas. Existen distintos tipos de tubos circulares que se utilizan con este propósito (véase MC-V4).

El diámetro para alcantarillas de caminos locales o de desarrollo deberá ser al menos 0,8 m, o bien 1 m si la longitud de la obra es mayor que 10 m. En las demás categorías de caminos y carreteras, el diámetro mínimo será de 1 m.

Las alcantarillas de cajón cuadradas o rectangulares pueden ser diseñadas para evacuar

grandes caudales y pueden acomodarse, con cambios de altura, a distintas limitaciones que puedan existir, tales como alturas de terraplén o alturas permisibles de agua en la entrada. Como generalmente se construyen en el lugar deberá tomarse en cuenta, el tiempo de construcción al compararlas con las circulares prefabricadas.

En los cauces naturales que presenten caudales de diseño importante, si la rasante es baja

respecto del fondo del cauce, se suelen ocupar alcantarillas múltiples. Sin embargo, cuando se ensancha un canal para acomodar una batería de alcantarillas múltiples, se tiende a producir depósito de sedimentos, tanto en el canal como en la alcantarilla, situación que deberá tenerse presente.

En los valles transversales de las Regiones III y IV, cuyos cordones montañosos tienen escasa

vegetación, las tormentas intensas producen un importante arrastre de sólidos mezclados con vegetación seca, los cuales tienden a obstruir las alcantarillas, en especial si éstas disminuyen la velocidad del flujo en el cauce natural. Esta situación es más grave cuando la sección de escurrimiento se divide, usando alcantarillas múltiples. En estos casos, se recomienda seleccionar obras con la mayor sección transversal libre, sin sub-divisiones, aun cuando la obra sea de costo mayor. Por igual motivo, conviene instalarlas con una pendiente tal que acelere el flujo, aun cuando ello obligue a revestir el cauce a la entrada y a la salida de la obra.

La separación de los tubos en instalaciones múltiples, medidas entre las superficies externas,

deberá ser igual a la mitad del diámetro del tubo, con un máximo de 1 m y un mínimo de 0,4 m, a fin de facilitar la compactación del material de relleno. 3.703.204(2) Materiales. Los materiales más usados para las alcantarillas son el hormigón (armado, en sitio o prefabricado) y el acero corrugado. Actualmente se está utilizando también el polietileno de alta densidad. En la elección del material de la alcantarilla se deben tomar en cuenta la durabilidad, resistencia, rugosidad, condiciones del terreno, resistencia a la corrosión, abrasión e impermeabilidad. No es posible dar reglas generales para la elección del material, ya que depende del tipo de suelo, del agua y de la disponibilidad de los materiales en el lugar. Sin embargo, deberá tenerse presente al menos lo siguiente:


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a) Según sea la categoría de la carretera se deben considerar las siguientes vidas útiles: Autopistas, Autorrutas y Primarios > 50 años Colectores y Locales > 30 años Desarrollo > 10 años

b) Si se trata de caminos pavimentados, la alcantarilla debe asegurar una impermeabilidad que evite la saturación del terraplén adyacente, lo que puede acarrear asentamientos del terraplén, con el consecuente daño al pavimento.

c) Alcantarillas bajo terraplenes con altura superior a 5 m deberán construirse preferentemente de hormigón armado o tubos de polietileno de alta densidad, por la dificultad que conlleva el reemplazo.

En definitiva, el costo de las alcantarillas está altamente influenciado por la selección del material, forma y sección de ellas. En la elección del tipo de alcantarillas se considerarán los siguientes factores: a) Factores Físicos y Estructurales (véanse Láminas 4.002.001 a la 007 y 4.002.010 de MC-V4)

- durabilidad - altura disponible para la alcantarilla - carga de tierra sobre ella - condiciones de apoyo - rigidez de la alcantarilla - resistencia al impacto - tipo de terreno existente

b) Factores Hidráulicos, tales como: - caudal de diseño - forma, pendiente y área del cauce - velocidad de aproximación - carga hidráulica total admisible - arrastre de sedimentos - condiciones de entrada y salida - pendiente de la alcantarilla - rugosidad del conducto - longitud y tamaño de la alcantarilla - sección transversal

c) Factores de Construcción y Mantenimiento: - accesibilidad del lugar - disponibilidad de materiales

d) Costos de la Obra 3.703.3 DISEÑO HIDRAULICO 3.703.301 Características del Flujo y Variables de Diseño. El régimen hidráulico del escurrimiento en las alcantarillas es difícil de predecir; sin embargo, existen dos formas básicas, según la ubicación de la sección que controla hidráulicamente el flujo. Se trata del escurrimiento con control de entrada y aquél con control en la salida, teniendo cada uno de ellos un método de cálculo particular.

Por medio de cálculos hidráulicos se puede determinar el tipo probable de control de escurrimiento, bajo el cual funcionará una alcantarilla para un conjunto de condiciones dadas. Sin embargo, pueden evitarse esos cálculos, determinando la profundidad del agua en Ia entrada, para cada tipo de control; luego, adoptar el valor más alto de dicha profundidad, el cual indicará el tipo de control determinante. Este método para determinar el tipo de control es correcto, excepto para algunos casos, en los que la profundidad del agua en la entrada es aproximadamente la misma para muchos tipos de control. En este caso, no es importante la distinción.

En los Numerales 3.703.303, 304 y 305 se incluyen los métodos de cálculo y el análisis del

comportamiento hidráulico de alcantarillas de uso corriente. Este procedimiento de diseño hidráulico ha sido extraído de la Hydraulic Design Series Nº 5 de la Federal Highway Administration y del Manual de Uso del Programa HYDRAIN.


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3.703.303 Alcantarillas con Control de Entrada. El control de entrada, significa que la capacidad de una alcantarilla, está determinada en su entrada, por la profundidad de remanso (He) y por la geometría de la embocadura, que incluye la forma y área de la sección transversal del conducto, y el tipo de aristas de aquella. En la Lámina 3.703.303.A se muestran varios esquemas de escurrimiento con control de entrada. Con control de entrada, la rugosidad, el largo del conducto y las condiciones de la salida (incluyendo la profundidad del agua inmediatamente aguas abajo) no son factores determinantes de la capacidad de la alcantarilla. Un aumento de la pendiente del conducto, reduce la profundidad del remanso de entrada en una cantidad ínfima de manera que cualquier corrección por pendiente, puede despreciarse en las alcantarillas usuales, escurriendo bajo control de entrada. La profundidad del remanso es la distancia vertical desde el umbral de la alcantarilla, en la entrada, hasta la línea de energía total de esa sección (profundidad + altura de velocidad). Debido a las pequeñas velocidades de la corriente en los remansos y a la dificultad en determinar la altura de velocidad para todos los escurrimientos, se admite que el nivel de agua y la línea de energía total coinciden, lo que significa que las profundidades del remanso obtenidos de los gráficos de este manual, puedan ser mayores que las que se presentan en los casos prácticos, lo que da una mayor seguridad a la obra. La Lámina 3.703.303.A presenta un resumen de los diferentes casos que pueden presentarse en alcantarillas de sección circular y de cajón. En esta Lámina se identifican los ábacos y las ecuaciones que se deben usar en cada caso, dependiendo de la forma de la sección y de la disposición de los elementos a la entrada de la obra, es decir muros frontales, alas, tipo de aristas y forma como empieza el conducto. En la misma Lámina se definen las situaciones que pueden darse a la entrada y se definen los ángulos de los muros frontales y de los muros de ala. Las relaciones entre la carga hidráulica de entrada, tamaño y forma de la alcantarilla y caudal de diseño para varios tipos de alcantarillas usuales, escurriendo con control de entrada se presentan en los ábacos 3.703.303.B a 3.703.303.G. Estos gráficos están basados en ensayos de laboratorio y verificaciones en terreno, incluyéndose las instrucciones de uso en cada uno de ellos. La Lámina 3.703.303.B permite calcular la carga hidráulica a la entrada para tubos circulares de hormigón, conocidas las condiciones de entrada, tamaño y caudal de diseño. La Lámina 3.703.303.C se refiere a las cargas hidráulicas a la entrada para tubos de acero corrugado. La Lámina 3.703.303.D permite diseñar las alcantarillas de cajón conocidas las condiciones de entrada, tamaño y caudal. La Lámina 3.703.303.E ayuda a calcular las alcantarillas de sección recta ovoidal. Finalmente las Láminas 3.703.303.F y 3.703.303.G permiten diseñar las alcantarillas de tubos de polietileno de alta densidad estructurados.

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3.703.303(1) Expresiones Analíticas para el Cálculo de He en Obras con Control de Entrada. La Federal Highway Administration (FHWA) ha generado, mediante modelos de regresión, expresiones polinómicas de quinto grado, que entregan directamente la carga hidráulica a la entrada. Estas ecuaciones entregan resultados equivalentes a los obtenidos mediante los gráficos y son válidas para cargas comprendidas entre la mitad y tres veces la altura de la alcantarilla. Las expresiones son del tipo siguiente:

He = [a + bzF + c(zF)2 + d(zF)3 + e(zF)4 + f(zF)5 − 0,5i]⋅ D (ec. 3.703.303(1).1) Siendo, He = carga a la entrada (m) a...f = coeficientes de regresión F = Q/D5/2

en alcantarillas circulares, o bien Q/(BD3/2) en alcantarillas de cajón Q = caudal (m3/s) D = altura de la alcantarilla (m); diámetro en el caso de los tubos B = ancho de la alcantarilla (m) I = pendiente longitudinal (m/m) z = 1,81130889 (factor de conversión para unidades métricas) La Tabla 3.703.303.A entrega los coeficientes de regresión para cada uno de los Tipos de Obra. El Código asociado a la “Descripción Según Tipo de Obra” es el mismo que se ilustra en la Lámina 3.703.303.A.

TABLA 3.703.303.A COEFICIENTES DE REGRESION PARA ALCANTARILLAS CON CONTROL DE ENTRADA

Descripción Según Tipo de Obra Código a b c d e f

Alcantarilla circular de concreto, aristas vivas, muro frontal, alas 33g ≤ β ≤ 83g

1 0,087483 0,706578 -0,2533 0,0667 -0,00662 0,000251

Alcantarilla circular de concreto, aristas ranuradas, muro frontal, alas 33g ≤ β ≤ 83g

2 0,114099 0,653562 -0,2336 0,059772 -0,00616 0,000243

Alcantarilla circular de concreto, aristas ranuradas, tubo prolongado (sin muros ni alas)

3 0,108786 0,662381 -0,2338 0,057959 -0,00558 0,000205

Alcantarilla circular de acero corrugado, muro frontal, alas 33g ≤ β ≤ 83g

4 0,167433 0,538595 -0,14937 0,039154 -0,00344 0,000116

Alcantarilla circular de acero corrugado, tubo cortado a bisel (sin alas)

5 0,107137 0,757789 -0,3615 0,123393 -0,01606 0,000767

Alcantarilla circular de acero corrugado, tubo prolongado (sin muros ni alas)

6 0,187321 0,567719 -0,15654 0,044705 -0,00344 0,00009

Alcantarilla circular de polietileno alta densidad estructurado, interior liso, aristas vivas, muro frontal, alas 33g ≤ β ≤ 83g

1

0,087483

0,706578

-0,2533

0,0667

-0,00662

0,000251

Alcantarilla circular de polietileno alta densidad estructurado, interior liso, tubo cortado a bisel (sin alas)

5

0,107137

0,757789

-0,3615

0,123393

-0,01606

0,000767

Alcantarilla circular de polietileno alta densidad estructurado, interior liso, tubo prolongado (sin muros ni alas)

6

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0,567719

-0,15654

0,044705

-0,00344

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Alcantarilla de cajón, aristas vivas, muro frontal, alas 33g ≤ β ≤ 83g 7 0,072493 0,507087 -0,11747 0,02217 -0,00149 0,000038

Alcantarilla de cajón, aristas vivas, muro frontal, alas β = 17g ó 100g 8 0,122117 0,505435 -0,10856 0,020781 -0,00137 0,000035

Alcantarilla de cajón, aristas vivas, muro frontal, alas con β = 0g 9 0,144133 0,461363 -0,09215 0,020003 -0,00136 0,000036

Alcantarilla de cajón, aristas biseladas, muro frontal, alas 50g

10 0,156609 0,398935 -0,06404 0,011201 -0,00064 0,000015


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3.703.303(2) Eficiencia Hidráulica en Alcantarillas con Control de Entrada. La curva de descarga de la alcantarilla, o relación entre la carga hidráulica y el caudal que circula, presenta dos tramos bien definidos. Cuando la carga es pequeña, la obra funciona como un vertedero y a medida que la carga aumenta, la obra funciona como un orificio. Entre ambas situaciones se produce una transición suave. Cuando la obra funciona como vertedero, la capacidad aumenta con pequeños aumentos de carga; sin embargo, al actuar como orificio, se requieren aumentos importantes de carga para incrementar la capacidad de porteo. En las Láminas 3.703.303(2).A y B se muestran ejemplos ilustrativos de variaciones de carga, en función del caudal y del tipo de situación de entrada para tubos circulares y de cajón de varias dimensiones. Estas Láminas permiten tener una idea de la capacidad de porteo de las obras, en función de la carga, indican la influencia del tipo de entrada y comparan el efecto de la forma de la sección (circular de hormigón, circular tubo corrugado y cajón). Los caudales graficados corresponden a situaciones representativas de valores de diseño con 10, 25, 50 y 100 años de período de retorno. Estas Láminas ayudan al proyectista en el diseño de la obra, aportando antecedentes para seleccionar el tipo de obra, tamaño de la sección y disposición de las obras a la entrada de la alcantarilla. En la Lámina 3.703.303(2).A se muestran los gráficos correspondientes a tubos circulares (hormigón, acero corrugado y polietileno de alta densidad) de 0,8 m, 1m y 1,5m de diámetro para varias situaciones de entrada a la obra. Comparando las curvas, se aprecia el efecto del tipo de material del tubo, del tipo de arista y de la transición entre la canalización y la alcantarilla. En la Lámina 3.703.303(2).B se comparan las condiciones de escurrimiento que se producen en alcantarillas de cajón de varias dimensiones y tipos de entrada. Se aprecia en los gráficos el efecto que tienen los muros frontales, los muros de ala y las aristas sobre la carga hidráulica necesaria para conducir el mismo caudal.

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3.703.304 Alcantarillas con Control de Salida. El escurrimiento en alcantarillas con control de salida puede presentarse con conducto lleno o parcialmente lleno, ya sea en una zona o en toda la longitud de la alcantarilla. Sí cualquier sección transversal escurre llena, se dice que el escurrimiento es a sección llena. La Lámina 3.703.304.A muestra varias condiciones de escurrimiento con control de salida para varias alturas. Los procedimientos de cálculo son diferentes si la salida es sumergida o no y por lo tanto se analizarán los distintos casos que se ilustran en la Lámina 3.703.304.A separadamente. 3.703.304(1) Salida Sumergida. En este caso la carga H, o energía necesaria para hacer circular un gasto dado por la alcantarilla, se emplea en vencer las pérdidas de entrada, pérdidas por frotamiento, evaluadas con la ecuación de Manning, y altura de velocidad en la salida. Por consiguiente, se calcula con la siguiente relación:

19,6V

RLn 19,6Ke1 H

2

1,33

2

(ec. 3.703.304(1).1)

Siendo: Ke = Coeficiente de pérdida de carga en la entrada (Tabla 3.703.304.A) n = Coeficiente de Rugosidad de Manning (Tabla 3.703.304.B) L = Longitud de la alcantarilla en metros. R = Radio Hidráulico en metros (Razón entre área y perímetro mojado) V = Velocidad Media en la Alcantarilla en m/s. La carga H es la diferencia entre la línea de energía en la sección de entrada y la cota piezométrica en la sección de salida. Sin embargo, en general, debido a que la velocidad en el remanso es pequeña se supone que la línea de energía es coincidente con el nivel de aguas a la entrada, lo que implica que los niveles calculados pueden ser algo mayores que los reales. La Tabla 3.703.304.A entrega coeficientes de pérdida de carga en la entrada para los distintos tipos de entrada en alcantarillas que escurren llenas o parcialmente llenas con control de salida. Este coeficiente al ser multiplicado por la altura de velocidad, entrega la pérdida de energía debida a la singularidad que produce la entrada a la obra. La Tabla 3.703.304.B entrega coeficientes de rugosidad de Manning para los materiales usados comúnmente en alcantarillas. Las Láminas 3.703.304.B a 3.703.304.F presentan nomogramas para el cálculo de la carga H, en reemplazo de la ecuación precedente, para distintos tipos de alcantarillas.


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TABLA 3.703.304.A COEFICIENTES DE PERDIDA DE CARGA A LA ENTRADA

EN ALCANTARILLAS CON CONTROL DE SALIDA

Tipo de Estructura y Características de la Entrada Coeficiente Ke 1. Tubos de Hormigón

1.1. Conducto prolongado fuera del terraplén: - arista ranurada. - arista viva.

1.2. Con muro de cabecera con o sin muros de ala: - arista ranurada. - arista viva. - arista redondeada (r = 1/12 D). - arista biselada.

0,2 0,5

0,2 0,5 0,2 0,2

2. Tubos de Metal Corrugado

2.1. Conducto prolongado fuera del terraplén sin muro de cabecera. 2.2. Con muro de cabecera, con o sin muros de ala, aristas vivas. 2.3. Con muro de cabecera, con o sin muros de ala, aristas biseladas.

0,9 0,5 0,2

3. Tubos de Polietileno Alta Densidad Estructurados, Interior Liso

3.1. Conducto prolongado fuera del terraplén sin muro de cabecera 3.2. Con muro de cabecera, con o sin muros de ala, aristas vivas 3.3. Con muro de cabecera, con o sin muros de ala, aristas biseladas

0,9 0,5 0,2

4. Alcantarillas de Cajón en Hormigón Armado

4.1. Con muro de cabecera, sin muros de ala: - bordes de aristas vivas. - bordes aristas redondeadas (r = 1/12 D) o biseladas.

4.2. Con muros de ala formando ángulos entre 300 y 750

con el eje del conducto: - borde del dintel con arista viva. - borde del dintel con arista redondeada (r = 1/12 D) o biseladas.

4.3. Con muros de ala formando ángulos entre 100 y 250 con el eje del

conducto y arista viva en el dintel. 4.4. Con muros de ala paralelos al conducto y arista viva en el dintel.

0,5 0,2

0,4 0.2

0,5 0,7

TABLA 3.703.304.B COEFICIENTES DE RUGOSIDAD PARA MATERIALES USADOS EN ALCANTARILLAS

Materiales n

a) Hormigón b) Metal Corrugado - Ondulaciones estándar (68 mm x 13 mm)

- Revestido en un 25% - Totalmente revestido

- Ondulaciones medianas (76 mm x 25 mm) - 25 % revestido - totalmente revestido

- Ondulaciones grandes (152 mm x 51 mm) - 25% revestido - totalmente revestido

c) Polietileno Alta Densidad Estructurado

– Interior liso

0,012

0,024 0,021 0,012 0,027 0,023 0,012

Variable 0,026 0,012

0,012


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Calculada la carga H, el nivel de aguas a la entrada (He) se calcula sumando la carga al nivel de aguas a la salida de la alcantarilla. En la determinación de este último, pueden presentarse dos situaciones. Si a la salida, el cauce tiene una sección transversal, pendiente y rugosidad razonablemente uniformes, se puede suponer la existencia de altura normal a la salida y calcularla empleando la fórmula de Manning. Si por el contrario, existen en el cauce hacia aguas abajo disminuciones de ancho o pendiente que impliquen un control del régimen hidráulico del escurrimiento, debe calcularse el nivel de aguas a la salida de la alcantarilla, empleando los métodos de cálculo de ejes hidráulicos o curvas de remanso. 3.703.304(2) Salidas no Sumergidas. Si el nivel de la corriente inmediatamente aguas abajo de la salida se encuentra por debajo del dintel de la alcantarilla. la condición de salida sumergida no existe y la determinación del nivel de aguas a la entrada se realiza en forma diferente. La mayoría de los cauces naturales suelen ser relativamente anchos comparados con la alcantarilla, y la profundidad de agua en el cauce puede ser menor que la profundidad crítica de la alcantarilla, por lo cual el nivel de la corriente aguas abajo no influye en la capacidad o en el nivel de remanso en la entrada. Los casos en que se produce esta situación corresponden a los presentados en la Lámina 3.703.304.A letras B, C y D.

La situación presentada para el caso B ocurre para caudales altos, capaces de producir un escurrimiento con altura crítica igual al diámetro o altura de la alcantarilla en la salida. En este caso, la línea piezométrica en la salida coincide con el dintel de la alcantarilla para todo caudal igual o superior al que produce una altura crítica igual a la altura del conducto. Para calcular el nivel de aguas a la entrada se sumará la carga hidráulica a la altura del dintel en la salida. Las alturas críticas en secciones rectangulares, circulares y otras formas se calculan siguiendo el procedimiento y las expresiones indicadas en el Tópico 2.406.2 del MC-V2.

El cálculo de la altura crítica también puede realizarse con la ayuda de los gráficos de la Lámina 3.703.304.G para tubos circulares y de la Lámina 3.703.304.H para tubos abovedados.

Cuando la profundidad crítica cae bajo el dintel de salida, la superficie libre tiene la forma indicada en el caso C de la Lámina 3.703.304.A, dependiendo de la magnitud del caudal. En estas condiciones, la determinación exacta de la profundidad de agua en la entrada requeriría del cálculo del eje hidráulico. Este cálculo requiere bastante tiempo y puede conseguirse un diseño aproximado siguiendo el procedimiento que se detalla a continuación.

Para encontrarse en las condiciones de escurrimiento mostradas en el caso C, la alcantarilla debe escurrir llena, en parte de su longitud. La línea piezométrica para la porción llena, pasará por el punto en que la corriente se separa de la parte superior del conducto, representado por el punto A de la figura. Se demuestra, por cálculos de la curva de remanso, que si se prolonga en recta. la línea piezométrica, cortará el plano de la sección transversal de salida, en un punto situado por encima de la superficie libre de la corriente que en dicho sitio tiene la profundidad crítica. Este punto se encuentra aproximadamente, en la mitad de la distancia, entre el dintel de la alcantarilla y a profundidad crítica. La prolongación de la recta mencionada anteriormente puede considerarse como una línea piezométrica equivalente, y la carga H determinada por la ecuación o los nomogramas puede sumarse al nivel de aquel punto, para obtener la cota de la superficie del remanso de entrada.

La condición de escurrimiento lleno en parte de la longitud del conducto (Lámina 3.703.304.A caso C) se producirá cuando la profundidad del agua a la entrada, medida desde el nivel de la superficie del remanso calculado anteriormente, es igual, o mayor que la cantidad:

ܦ + (1 + (ܭܸଶ

2݃

donde V es la velocidad media para la sección transversal llena del conducto; Ke la pérdida de carga en la entrada; y D la altura interior de la alcantarilla. Si la profundidad de agua en la entrada es menor que el valor precedentemente consignado, la corriente presentará una superficie libre en toda la longitud del conducto, caso D.

Para obtener con precisión la profundidad en la entrada, en las condiciones de escurrimiento del caso D, deberá recurrirse al cálculo de la curva de remanso. La solución aproximada recomendada, es la misma que la dada para las condiciones de escurrimiento del caso C, con la reserva de que la precisión en el cálculo de la profundidad en la entrada He disminuye a medida que decrece el caudal de descarga.

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PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS CIRCULARES

3.703.304.GDiciembre 2011

PROFUNDIDAD CRITICA EN TUBOS ABOVEDADOS

3.703.304.H Diciembre 2011


Diciembre 2011


Para los fines del diseño, este método es generalmente satisfactorio para profundidades del remanso de entrada mayores a 0,75 veces la altura del conducto.

Calculada la carga (H) la profundidad del agua en la entrada medida desde el umbral (He), puede expresarse por una sola relación para todas las condiciones de escurrimiento con control en la salida. Esta ecuación es la siguiente:

He = H1 + H – Li ; en que (ec. 3.703.304(2).1) He = profundidad de agua en la entrada (m) H = carga de la alcantarilla (m) L = longitud de la alcantarilla (m) i = pendiente de la alcantarilla H1 = cota piezométrica en la salida medida desde el umbral de la salida de la alcantarilla (m)

Cuando el nivel superficial de la corriente inmediatamente aguas abajo de la salida, iguala o sobrepasa el dintel, H1 es igual a dicha profundidad de agua Si el nivel aguas abajo, se encuentra bajo el dintel (Casos B, C y D), H1 es el mayor de dos valores: la profundidad de aguas en la salida o el valor (hc + D)/2. Esta última expresión representa la altura de la línea piezométrica aproximada, mencionada anteriormente.

La altura crítica para un gasto Q(m3/seg), en una sección rectangular o cuadrada, está dada por:

hc = 0,467 (Q/B)2/3 ; siendo B el ancho de la obra en (m) (ec. 3.703.304(2).2)

En el caso de otras secciones, “hc” se calculará mediante los procedimientos iterativos que se

ilustran en Tópico 2.406.2 del MC-V2. En el caso de secciones circulares o abovedadas, como se señaló anteriormente, también se pueden utilizar los gráficos de las Láminas 3.703.304.G y 3.703.304.H. 3.703.305 Procedimiento para la Selección del Tamaño de una Alcantarilla. A continuación se resume el procedimiento detallado para el cálculo de las dimensiones de una alcantarilla. a) Ordenar todos los datos de diseño: caudal (m3/s), longitud de la alcantarilla (m), pendiente de la

alcantarilla, profundidad admisible en el remanso de entrada (m), velocidades máximas y medias de la corriente en el cauce natural y elección tentativa del tipo de alcantarilla, material, forma del conducto y tipo de entrada.

b) Determinar en primera aproximación las dimensiones del conducto, suponiendo, por ejemplo, una

velocidad en el conducto. Si resulta un ancho excesivo, debido a la limitación de altura que impone el terraplén puede pensarse en una alcantarilla múltiple.

c) Determinar la profundidad del remanso de entrada suponiendo escurrimiento con control de entrada. Si

esta profundidad resulta mayor que la admisible debe ensayarse una nueva dimensión tentativa. d) Suponer escurrimiento con control de salida y determinar la profundidad en el remanso de entrada.

Inicialmente debe determinarse la profundidad de la corriente en la salida y seguir el procedimiento que corresponda según sea una situación de salida sumergida o no sumergida.

e) Comparar las profundidades en el remanso de entrada con escurrimientos con control en la entrada y en

la salida. El valor determinante es el mayor de ambos, e indica cual es el tipo de control que rige para las dimensiones elegidas, en las condiciones del problema.

f) Si el valor determinante es mayor que el admisible y hay control de salida, elegir una dimensión mayor y

repetir el cálculo para control de salida. g) Repetir el procedimiento hasta contar con un tamaño adecuado. h) Calcular la velocidad de salida y verificar que su valor sea menor que los máximos admisibles. (Tabla

3.703.301.B).


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i) Anotar las características de la alcantarilla finalmente elegida. incluyendo tipo, tamaño, profundidad del remanso en la entrada y velocidad de salida. 3.703.306 Problemas Hidráulicos Especiales. 3.703.306(1) Sólidos Flotantes. Los sólidos, basuras y ramas arrastradas por el agua son muy perjudiciales si se acumulan a la entrada de la alcantarilla y afectan significativamente el funcionamiento hidráulico de la obra. Esta situación produce efectos adversos importantes en la obra, en el camino y en las zonas adyacentes. Es indispensable en consecuencia, contar con un buen mantenimiento para identificar los puntos con potencial de obstrucción y contar con las medidas adecuadas para evitar estos problemas. Existen dos alternativas para tratarlos, diseñar una obra para que pasen los sólidos, basuras y ramas o diseñar obras para interceptar los sólidos flotantes. Debe hacerse un estudio económico entre la solución de pasar los sólidos flotantes por la alcantarilla (lo cual generalmente tiene un mayor costo de construcción) y la solución de retener los sólidos aguas arriba de la entrada por medio de un dispositivo especial, solución que generalmente requiere de altos gastos de mantenimiento. Para retener las ramas y objetos flotantes puede instalarse una cámara, que es una extensión vertical de la alcantarilla que permite la limpieza cuando la entrada principal está obstruida. Esto implica aumentar la carga de entrada, por lo que deberán considerarse las precauciones tendientes a impedir el desarrollo de velocidades y presiones excesivas que pudieran ocasionar filtraciones en la alcantarilla. 3.703.306(2) Anclaje. Durante las crecidas se produce en las entradas de las alcantarillas vórtices y remolinos que socavan y erosionan el relleno del terraplén Se producen fuerzas de empuje que, especialmente en los casos de tubos de metal corrugado, con conducto cortado a bisel de acuerdo al talud del terraplén, o prolongados fuera de ésta, pueden producir la falla de la entrada. El anclaje se logra aumentando el peso de los extremos de la alcantarilla, mediante muros de cabecera y pavimentos colocados en el talud del terraplén. Estas soluciones protegen además contra la erosión del material de relleno y contra posibles deformaciones de las entradas. En cuanto a las salidas, éstas también necesitan ser ancladas, ya que en ciertas ocasiones debido a erosión en este extremo pueden separarse las uniones de la alcantarilla misma. 3.703.306(3) Uniones. Es indispensable que las uniones en una alcantarilla sean lo suficientemente impermeables para evitar problemas de erosión v arrastre. Este problema se produce por filtraciones no sólo en las uniones sino también a lo largo de la alcantarilla que van erosionando el material de relleno bajo ella, y pueden finalmente causar la falla de la alcantarilla o del terraplén. 3.703.306(4) Inflexiones del Eje de la Alcantarilla. Cuando el eje de la alcantarilla no es recto, ya sea en planta o perfil, los cambios de dirección deben hacerse en la forma más gradual y uniforme que permita el lugar. Para estos casos debe tomarse en cuenta el paso de sólidos flotantes y el depósito de sedimentos. Si la alcantarilla opera con control de salida deberá tomarse en cuenta las pérdidas de carga debidas al cambio en la dirección del eje, las cuales son generalmente pequeñas, pero en casos importantes será necesario calcularlas. 3.703.306(5) Socavación Local a la Salida. Cuando la velocidad del escurrimiento en la alcantarilla es alta, puede producirse una socavación local a la salida de la obra que comprometa su estabilidad. En estos casos, deben tomarse precauciones especiales, ya sea protegiendo el cauce natural con un pedraplén adecuado, o bien incluyendo obras de disipación de energía. (Ver Volumen N° 4, Planos de Obras Tipo). 3.703.4 CRITERIOS DE INSTALACION. 3.703.401 Consideraciones sobre Rellenos y Apoyos. La altura de relleno que puede soportar una alcantarilla depende de las condiciones de su fundación, del material de relleno, del método de instalación, de su rigidez y de su resistencia estructural. Las tensiones en la alcantarilla están altamente influenciadas por las condiciones de la fundación pudiendo presentarse varios casos:


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- La condición usual es aquella en que tanto el terreno bajo la alcantarilla como el relleno adyacente se asientan ligeramente. Si se produce un asentamiento uniforme tanto bajo la alcantarilla como en el relleno adyacente, no se producirán grandes tensiones en una alcantarilla flexible o en una segmentada rígida. Sin embargo, un asentamiento desigual puede significar distorsión y esfuerzos de corte, lo cual puede ocasionar fallas en alcantarillas rígidas. Una alcantarilla flexible se acomoda a asentamientos desiguales moderados, pero también estaría sujeta a esfuerzos de corte. Las alcantarillas monolíticas pueden tolerar solo pequeños asentamientos y requieren condiciones favorables de fundación.

- Una fundación en la cual no se producen asentamientos, unida a un relleno adyacente que se asienta

puede producir grandes tensiones en la alcantarilla, cualquiera sea su tipo. - Una fundación sin asentamiento, tanto bajo la alcantarilla como en el terreno adyacente produce también

altas tensiones en la alcantarilla cuando la altura de terraplén supera los 10 m sobre la clave de la obra. El Volumen N° 4, Planos de Obras Tipo, especifica las condiciones de instalación de las distintas alcantarillas. (Láminas 4.002.001 a 4.002.007 y 4.002.010), según sean las condiciones del terreno de fundación, tipo de alcantarilla y altura de terraplén. 3.703.402 Requisitos de Resistencia de Tubos Corrugados y Tubos de Polietileno de Alta Densidad Estructurados. Las principales fuerzas que actúan sobre el tubo son las cargas vivas, el peso del material de relleno, las fuerzas debidas al movimiento del suelo y los posibles esfuerzos de flexión debido a la erosión o socavación del terreno. Debe tenerse presente, también, que durante la construcción, el conducto puede verse sometido a esfuerzos mayores que aquellos que tendrá durante su vida de servicio una vez construido el pavimento. En la instalación se deberán cumplir los criterios especificados en el Volumen N° 4 Planos de Obras Tipo, especialmente lo indicado en las Láminas 4.002.001 para tubos de acero y 4.002.010 para tubos de polietileno de alta densidad estructurados. 3.703.5 CONDICIONES DE SERVICIO 3.703.501 Mantenimiento. Las alcantarillas deben mantenerse razonablemente limpias y reparadas en todo momento si se pretende que ellas funcionen como se ha previsto en el diseño. Un buen programa de mantenimiento implica inversiones periódicas, pero con éste se reducirá la probabilidad de falla de la alcantarilla, cuya reparación suele ser aún más costosa. El programa de mantenimiento debe incluir inspecciones periódicas con inspecciones adicionales después de las crecidas. Estas últimas tienen por objeto, además comprobar el estado de la obra, anotar alturas de aguas que pueden ser un dato importante para nuevos diseños o reposiciones requeridas en la zona. Deberán indicarse las reparaciones necesarias, tales como acumulación de material de arrastre, depósitos de sedimentos, erosión, socavación y daño en la estructura. A veces, estas inspecciones revelan la necesidad de reparaciones mayores tales como protección contra la erosión o la construcción de disipadores de energía. En ciertos casos, las condiciones cambian con respeto a las que había en el momento en que se diseñó la alcantarilla. Por ejemplo, la urbanización de la zona, los cambios en la hoya hidrográfica, la canalización del cauce, alteran las condiciones de diseño y deberán tomarse las medidas correctivas del caso. Cuando existen estructuras especiales para la retención de material de arrastre, es necesario que éstas tengan un fácil acceso, ya que la mayoría de ellas requieren de limpieza después de cada tormenta. Al elegir el tipo de estructura para retener el material de arrastre deberá tomarse en cuenta la frecuencia con que será posible hacer estas limpiezas. Si se anticipa que la frecuencia será muy baja, conviene más bien diseñar la alcantarilla de modo que los sólidos flotantes pasen por ella.


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3.703.502 Abrasión. La abrasión consiste en la erosión del material de la alcantarilla por sólidos flotantes acarreados por el cauce natural. El deterioro mecánico depende de la frecuencia, duración y velocidad del flujo, así como del carácter y cantidad de material de arrastre. Se pueden proteger las obras contra la abrasión usando espesores adicionales de material estructural en el fondo de la alcantarilla (véase Lámina 4.101.302 del MC-V4).

En alcantarillas de metal se puede consultar un radier pavimentado, cuando estén expuestas a un excesivo deterioro a causa de la acción de los elementos abrasivos del flujo o cuando las alcantarillas sean utilizadas como paso de ganado. El pavimento del radier deberá extenderse sobre el tercio inferior de la circunferencia del tubo y deberá proporcionar un recubrimiento adecuado por encima de las crestas de las corrugaciones. En el caso de alcantarillas de metal, también se pueden utilizar espesores adicionales de plancha. Sin embargo, cuando se presenta corrosión combinada con abrasión, otros tipos de alcantarilla resultan, generalmente, más económicos que los tubos metálicos de gran espesor.

Para el caso de alcantarillas de hormigón, la consideración de espesores adicionales del radier

constituyen una buena solución. Para ellos se utilizará mezcla de concreto más durable. Los espesores extra de pared de los tubos proporcionarán un recubrimiento adicional a las armaduras de refuerzo, las que resultarán menos expuestas a los elementos corrosivos y a las velocidades excesivas de flujo. Donde exista abrasión muy severa, se puede considerar la instalación de rieles u otros perfiles de acero puestos longitudinalmente en el fondo de la alcantarilla. 3.703.503 Corrosión. La corrosión puede manifestarse como consecuencia de la acción de elementos activos presentes en el suelo, aguas o atmósfera.

Las condiciones ambientales que contribuyen a la corrosión de alcantarillas metálicas son condiciones alcalinas y ácidas en el suelo y en el agua, y la conductividad eléctrica del suelo. Otro factor que contribuye a la corrosión es la frecuencia y duración de flujos que transportan sólidos que producen abrasión y dañan las capas protectoras.

El agua salada causa a corto plazo intensa corrosión en el acero. En general, cualquier

material de alcantarilla expuesto al agua de mar requiere algún tipo de protección para asegurar una adecuada vida útil. Lo mismo sucede con los ácidos producidos por minas de carbón y otras operaciones mineras.

La experiencia ha demostrado, por otra parte, que los metales se corroen en suelos con gran

contenido de productos orgánicos. Para alcantarillas de metal corrugado, generalmente se utilizan capas protectoras, tales como

revestimientos bituminosos, con o sin pavimento de radier, o bien, recubrimiento asfáltico en combinación con galvanizado u otros sistemas aceptables de protección (véase Lámina 4.101.301 del MC-V4).

La duración de los tubos de cemento puede ser afectada por concentración de ácidos, cloruros

y sulfatos en el suelo y en el agua. En relación con la acidez de suelos y aguas, si el pH es menor de 5,5, no se recomienda el empleo de tubos de concreto armado sin un revestimiento protector. El uso de tubos de concreto poroso, de espesor igual o menor que 2,5 cm, no se aconseja si el pH es inferior a 6,5. La Tabla 3.703.503.A es una guía para establecer el tipo y cantidad de cemento para uso en varios rangos de concentración de sulfatos en el suelo y en el agua. En ciertos casos, para proteger contra la corrosión, se pueden agregar espesores mayores de recubrimiento del acero de refuerzo. Cuando la alcantarilla esté expuesta al aire salino, agua de mar u otras condiciones altamente corrosivas, puede considerarse el empleo de tubos de concreto de alta densidad, como los que se obtienen por centrifugación y otros procesos. Además, debe considerarse que el empleo de un hormigón controlado de alta resistencia, con materiales seleccionados de granulometría adecuada, unida a una cuidadosa confección, colocación y curado, puede aumentar notablemente su resistencia a los agentes corrosivos. El polietileno es un material químicamente inerte y apropiado para fabricar tuberías de drenaje. Tiene un buen registro de desempeño en condiciones ácidas y alcalinas, resistiendo productos químicos dentro del rango de pH entre 1,5 y 14. Esto lo hace apto para ser empleado en terrenos con elevada


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utilización de fertilizantes, en sectores mineros, ambientes marinos y lugares con altas concentraciones de nitratos y fosfatos.

TABLA 3.703.503.A VALORES GUIA SOBRE RESISTENCIA AL SULFATO DE TUBOSDE CONCRETO

Recomendaciones sobre Tipo y Cantidad de Cemento, Basadas en Análisis de Contenido de Sulfatos en Suelos y Aguas

Sulfato soluble en agua en muestras de suelo (%) (1)

Sulfato en muestras de agua en mg/l Tipo de Cemento Factor Cemento

0 - 0,20 0 –2.000 Portland (3) Mínimo requerido por Especificaciones

Especial (4) Mínimo requerido por Especificaciones

0,20 – 0,50 2.000 – 5.000 Portland (3) 7 sacos

Especial (4) Mínimo exigido por Especificaciones

0,50 – 1,50 5.000 – 15.000 Portland (3) 7 sacos + AI (2)

Especial (4) 7 sacos

Sobre 1,50 Sobre 15.000 Especial (4) 6 sacos + AI (2) (1) Sulfatos como SO4 (2) Aire incorporado 4½% ± ½% (3) Cemento Portland sin exigencias de composición química especial (4) Cemento Portland Especial, con un máximo admisible de 5% de aluminado cálcico 3.703.504 Seguridad y Vida Util. El diseño de alcantarillas debe proporcionar seguridad, mediante estructuras que cumplan cabalmente la función hidráulica asignada. Además, deben estar ubicadas de tal modo que presenten el mínimo de peligro para el tránsito.

Los extremos de las alcantarillas deben estar ubicados al exterior del SAP. En el caso de cámaras que deban situarse próximas a la calzada de tránsito, tales como sumideros, se deberán emplear rejillas de protección. Sin embargo, antes de considerar esta solución, deberá estudiarse su capacidad hidráulica y la posibilidad de que sean obstruidas por sólidos arrastrados. Para aquellos casos en que sea imposible sacar los extremos de la alcantarilla totalmente fuera del SAP, deberán consultarse barreras protectoras.

Debido a los fenómenos de abrasión, corrosión y ciclos de hielo-deshielo antes mencionados,

la vida útil de los materiales constituyentes de las alcantarillas debe ser mayor que la vida útil económica de la carretera, considerando el tipo de pavimento que ésta posea. La determinación de la vida de servicio de alcantarillas metálicas se hará sobre la base de los análisis de pH y resistividad del medio circundante y teniendo presente las recomendaciones que luego se citan.

La Tabla 3.703.504.A constituye una guía para predecir la vida de servicio de tubos metálicos

revestidos. Estas cifras recomendadas, al igual que las indicadas en la Tabla 3.703.503.A para tubos de concreto, podrán modificarse si las observaciones en terreno de instalaciones similares existentes demuestran que pueden adaptarse otros valores más apropiados.

Las medidas que con mayor frecuencia se utilizan para prolongar la vida útil de las alcantarillas

son: 3.703.504(1) Alcantarillas Metálicas. 3.703.504(1) a) En condiciones normales, el galvanizado exigido para la plancha metálica en la Sección 5.602 del MC-V5 es suficiente; sin embargo, la presencia de elementos corrosivos o abrasivos pueden exigir una protección adicional.


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3.704.302(4) Tipos y Características de las Rejillas. Los tipos de rejilla más usados en Chile, junto con sus principales características, se encuentran indicados en las Figuras 4.106.301 a 4.106.305 del MC-V4. En ellas se aborda con detalle el diseño de rejillas rectangulares y sus correspondientes marcos. 3.704.303 Diseño de los Tubos en Colectores. En la ubicación y alineamiento de los tubos, deberá evitarse la instalación de los colectores de aguas lluvias longitudinales, destinados a evacuar el drenaje de la plataforma, bajo la calzada y bermas. Sin embargo, cuando su ubicación bajo la calzada es inevitable, deberán considerarse registros (véase Numeral 3.704.304), provistos de accesos que se ubicarán fuera de los límites determinados por las bermas. Los quiebres debidos a deflexiones del alineamiento deberán tomarse con curvas circulares. Las deflexiones de alineamiento en los puntos de quiebre no excederán de 10°; en caso contrario, deberá emplearse una cámara de registro en ese punto. Los diámetros mínimos de los tubos serán los indicados en la Tabla siguiente.

TABLA 3.704.303.A DIAMETROS MINIMOS DE TUBO EN INSTALACIONES

DE COLECTORES DE AGUAS LLUVIAS

Tipo de Colector Diámetro Mínimo (m) Colector Troncal 0,50 Lateral Troncal 0,40*

Conductor Lateral 0,40* En instalaciones ubicadas parcial o totalmente bajo la calzada se aumentarán estos diámetros a 0,50 m por lo menos.

Los requisitos de resistencia para tubos metálicos, de polietileno de alta densidad estructurados, y de concreto son los mismos consignados en la Sección 3.703 para alcantarillas. En la selección del tipo de tubo, en general son aplicables a los colectores de aguas lluvias de tubo las mismas consideraciones consultadas para la selección del tipo de alcantarillas (Sección 3.703). Una excepción es el factor rugosidad que generalmente adquiere mayor importancia en drenes de aguas lluvias (Tabla 3.705.1.A). De igual forma, en relación con la altura de relleno, también serán aplicables, según sea el caso, las recomendaciones pertinentes establecidas en las Láminas 4.101.002, 4.101.107, 4.101.201, 4.102.107, 4.102.203, 4.102.204 y 4.109.002 del MC-V4. En el Numeral 3.704.301, Criterios de Diseño, se aborda el diseño hidráulico de conductos cerrados para colectores de aguas lluvias. 3.704.304 Registros y Estructuras de Unión. 3.704.304(1) Registros. Un registro es una estructura subterránea que provee acceso desde la superficie a un conducto subterráneo continuo, con el objeto de revisarlo, conservarlo o repararlo. Consiste en una cámara subterránea al fondo, de suficiente amplitud para permitir el trabajo de un hombre y de una chimenea que proporciona acceso directo desde la superficie. Las ubicaciones más frecuentes para los registros son en la convergencia de dos o más drenes, en puntos intermedios de tuberías muy largas, donde los conductos cambian de tamaño, en curvas o deflexiones de alineamiento, aunque no es necesario colocarlos en cada una de ellas o en puntos donde se produce una brusca disminución de la pendiente. Si el conducto es de dimensiones suficientes para el desplazamiento de un operario, no será necesario un registro. En tal caso, prevalecerá el criterio del espaciamiento. Los registros deben ubicarse fuera de la calzada, excepto cuando se instalen en caminos de servicio o en calles de ciudades, en cuyo caso deberá evitarse su ubicación en las intersecciones.


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MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE _________________________________________________________________

Las disposiciones y recomendaciones de diseño para el desarrollo de estudios de puentes y pasarelas, basados en los criterios de diseño estructural de puentes carreteros que han sido aplicados en los últimos años por la Dirección de Vialidad, se incorporan en las Secciones 3.1003 y 3.1004. Estas secciones contemplan además la incorporación de algunos aspectos geotécnicos y de diseño sísmico de la práctica chilena que permiten levantar algunas incertidumbres producidas en las disposiciones de la Norma AASHTO.

En la Sección 3.1005 se incorporan los aspectos relativos a la presentación de los proyectos de puentes, estableciéndose el nivel de desarrollo que se deberá alcanzar en cada nivel de estudio. 3.1001.2 ASPECTOS LEGALES 3.1001.201 Obras Afectas a las Presentes Disposiciones. Las disposiciones establecidas en el presente capítulo serán aplicables a todos los puentes tradicionales, viaductos, pasos desnivelados, pasarelas, muros de contención y obras afines que, como obra pública, dependan de la Dirección de Vialidad de la Dirección General de Obras Públicas. Por extensión, serán aplicables a todos los puentes urbanos o rurales cuyo estudio, proyección, construcción, ampliación y/o reparación de obras, hayan sido encargados al Ministerio de Obras Públicas por los Ministerios que por ley tengan facultad para construir obras y las instituciones o empresas del Estado, las sociedades mineras, mixtas u otras sociedades en que el Estado o dichas instituciones o empresas, tengan interés o participación o sean accionistas, y por las Municipalidades.

En el DFL MOP Nº 850 del 12 de septiembre de 1997 se fijó el texto refundido, coordinado y sistematizado de la ley Nº 15.840 y del DFL Nº 206 de 1960. El Artículo 1º de este nuevo texto establece que el Ministerio de Obras Públicas es la Secretaría de Estado encargada del planeamiento, estudio, proyección, construcción, ampliación, reparación, conservación y explotación de las obras públicas fiscales y el organismo coordinador de los planes de ejecución de las obras que realicen los Servicios que lo constituyen y de las demás entidades a que se refieren los artículos 2º y 3º de dicha Ley.

Conforme se establece en el Artículo 18º del DFL MOP Nº 850 de 1997, a la Dirección de Vialidad de la Dirección General de Obras Públicas, corresponderá la realización del estudio, proyección, construcción, mejoramiento, defensa, reparación, conservación y señalización de los caminos, puentes rurales y sus obras complementarias que se ejecuten con fondos fiscales o con aporte del Estado y que no correspondan a otros Servicios de la Dirección General de Obras Públicas. La conservación y reparación de las obras entregadas en concesión, serán de cargo de los concesionarios, conforme lo establezcan las Bases de la Concesión.

A esta Dirección le corresponderá además la construcción de puentes urbanos cuando se lo encomienden las respectivas Municipalidades, conviniendo con éstas el financiamiento correspondiente. Le corresponderá también la aprobación y fiscalización del estudio, proyección y construcción de puentes y badenes urbanos en los cauces naturales de corrientes de uso público, sean éstos construidos por entidades públicas o privadas.

Según lo establecido en el Artículo 24º del DFL MOP Nº 850 de 1997, son caminos públicos las vías de comunicación terrestre destinadas al libre tránsito, situadas fuera de los límites urbanos de una población y cuyas fajas son bienes nacionales de uso público. Se considerarán, también, caminos públicos, para los efectos de esta ley, las calles o avenidas que unan caminos públicos, declaradas como tales por decreto supremo, y las vías señaladas como caminos públicos en los planos oficiales de los terrenos transferidos por el Estado a particulares, incluidos los concedidos a indígenas.

Según este mismo artículo, son puentes de uso público, para los efectos de esta ley, las obras de arte construidas sobre ríos, esteros, quebradas y en pasos superiores, en los caminos públicos, o en las calles o avenidas que se encuentren dentro de los límites urbanos de una población. 3.1001.202 Profesional Encargado del Proyecto. El proyecto estructural de los puentes, viaductos, pasos desnivelados y pasarelas en Chile deberá ser desarrollado por un ingeniero civil con experiencia en estructuras de obras viales, titulado en Chile o en el extranjero. La experiencia será calificada por la Dirección de Vialidad y será exigida en los documentos de licitación del proyecto o de la obra. En el caso de profesionales titulados en el extranjero, el grado académico deberá estar reconocido, revalidado o


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3.1003.102(2) Pasos Sobre Nivel. En general, el ancho del tablero del paso deberá respetar el ancho total de la plataforma del camino o carretera que cruza sobre él. Se deberá mantener el ancho de la o las calzadas y de sus bermas y medianas. Se aceptarán reducciones del ancho de las bermas en casos justificados, pero en ningún caso se podrá disminuir el ancho de la o las calzadas. No rige esta facilidad para vías de acceso controlado, que deben mantener su ancho de calzadas y bermas en todo su recorrido, ni para las vías de cualquier tipo a su paso por puentes losa sin pasillos, en los cuales se debe respetar el ancho total de la plataforma.

El ancho del tablero de pasos sobre nivel se tratará bajo las mismas disposiciones establecidas para los puentes en el Numeral 3.1003.101.

Las secciones libres bajo el paso para el camino o carretera que se está cruzando debe cumplir las disposiciones de gálibos y distancias libres laterales especificadas en el acápite 3.1003.102(1) para pasos bajo nivel.

En el caso de pasos sobre vías férreas, los gálibos y distancias libres laterales deberán ser los establecidos por la Empresa de Ferrocarriles del Estado (EFE). 3.1003.103 Pasarelas. El diseño de las pasarelas deberá contemplar una sección libre bajo ellas, que permita el paso de la carretera o camino sobre la cual se emplaza, con el ancho total de su sección transversal, incluidas cunetas y fosos.

Serán aplicables, para el diseño de las pasarelas, las disposiciones establecidas en las .Guide Specifications for Design of Pedestrian Bridges. de AASHTO, versión de Agosto de 1997 y sus modificaciones posteriores, en todo lo que no se contradiga con las especificaciones del presente manual

Las distancias libres laterales deberán respetar las disposiciones establecidas para los pasos

bajo nivel en el Numeral 3.1003.102(1). La distancia libre vertical o gálibo será de 5,5 m como mínimo. Sólo en casos especiales, y previa autorización de la Dirección de Vialidad, se aceptarán gálibos de 5,0 m.

El ancho libre mínimo de circulación de los tableros de las pasarelas peatonales será de 2,0 m. En las autopistas, autorrutas y caminos primarios, las pasarelas serán proyectadas con

infraestructuras y superestructuras, preferentemente en hormigón armado y/o pretensado. La infraestructura deberá protegerse con barreras de contención, de posibles impactos de los vehículos que circulan por la carretera, en especial, las cepas que se emplazan en las medianas. Al respecto debe tenerse en cuenta lo señalado en el Numeral 3.1003.102(1) para pasos bajo nivel, referente a las distancias libres laterales y a la elección del tipo de barreras.

Las rampas de acceso a la pasarela deberán diseñarse con una pendiente máxima de un 10% y la parte desarrollada en terraplén, no deberá superar una altura de 2,5 m. El uso de pendientes mayores a la establecida sólo se permitirá en casos debidamente justificados y aprobados por la Dirección de Vialidad. En los tramos de las rampas que se conformen con vigas y losa, los apoyos del tramo deberán emplazarse por sobre el nivel de terreno natural.

Las barandas de protección que se coloquen en la pasarela, deberán extenderse a lo largo de todas las rampas de acceso. La altura de la baranda deberá contemplar el tránsito de ciclistas, por lo cual su altura mínima será de 1,40 m, conforme se especifica en el Numeral 3.1003.104. 3.1003.104 Barreras y Barandas. En los bordes exteriores de las superestructuras de puentes, pasos sobre nivel y pasarelas deberán proveerse barandas o barreras de protección para el tránsito vehicular y el flujo de peatones y/o ciclistas. De igual modo, deberán disponerse barandas de protección para peatones o ciclistas en las rampas de acceso a las pasarelas y en las aceras desniveladas de los pasos bajo nivel, cuando éstos se desarrollen bajo el nivel del terreno natural.

Las áreas de protección de peatones y/o ciclistas se separarán de la calzada adyacente, proveyendo una barrera en el límite entre ambas, sólo para aquellos puentes que presenten las siguientes características:


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Emplazados en Zona Urbana Longitud superior a 40 m Flujo peatonal definido como alto, según lo indicado en la Tabla 6.801.502.A Flujo de ciclistas definido como alto, según lo indicado en la Tabla 6.602.301.A

Las barreras de contención para puentes deben ser diseñadas de acuerdo a las indicaciones

contenidas en la Sección 6.502 del MC-V6.

Las barandas peatonales/ciclovía se ceñirán a lo indicado en la Lámina 4.606.002 del MC-V4, como también a lo señalado en el MC-V5 y MC-V6. 3.1003.105 Rasante. La rasante de los puentes y pasos superiores de preferencia deberá ser recta a lo largo de toda la estructura. En lo posible, el perfil longitudinal deberá contar con una pequeña pendiente longitudinal para ayudar a evacuar las aguas del tablero hacia el exterior de la estructura. En los accesos se deberán disponer los dispositivos de evacuación de aguas lluvias (cunetas, fosos, bajadas de agua, etc.) para impedir que éstas ingresen al puente.

En los casos que se hiciera necesario introducir deflexiones de la rasante dentro del puente, ésta no podrá ser superior a 0,5% y se deberá ubicar frente al eje de una cepa o en un estribo. Para deflexiones mayores se procurará introducir una curva vertical de gran radio (R ≥ 7.000), de modo que la curva se pueda tratar como un polígono cuyas deflexiones no excedan de 0,5%. Las deflexiones se emplazarán en los ejes de las cepas o estribos. 3.1003.106 Revancha. Para puentes y viaductos emplazados en carreteras (autopistas, autorrutas, Primarias), la distancia mínima que deberá existir entre el fondo de viga o nivel inferior de la superestructura y el nivel de aguas máximas, para un período de retorno de diseño de 200 años, será de 1,0 m. Esta distancia, denominada revancha, deberá ser como mínimo igual a 0,30 m para el período de retorno de verificación de 300 años. Para puentes y viaductos emplazados en caminos (colectores, locales y desarrollo) se mantendrán las revanchas pero para períodos de retorno de diseño de 100 años, y de verificación de 150 años.

En casos puntuales, de excepción, en zonas urbanas de cauce canalizado y caudal controlado; y si las condiciones específicas del entorno referidas a topografía y concentración habitacional lo justifiquen, la Dirección de Vialidad, ante un documento que lo fundamente, podrá autorizar reducir la revancha hasta un mínimo de 0,5 m, lo que debe realizarse por escrito previo a su materialización.

Cualquier revancha inferior a lo señalado anteriormente, no es recomendable. 3.1003.107 Saneamiento. Para evacuar las aguas lluvias de la calzada del puente o paso superior, se deberá procurar mantener pendientes transversales constantes en todo su largo, sin efectuar transiciones en el interior de la estructura. La calzada del puente o paso superior mantendrá, en lo posible, la pendiente transversal de la calzada de los caminos de acceso. En los casos en que los caminos de acceso tengan pendientes transversales diferenciadas para la calzada y para las bermas, la transición de pendientes deberá hacerse antes del puente para llegar a la estructura con la misma pendiente que se adoptará en la calzada del tablero.

Si la entrada o salida del puente se encuentra próxima a una curva horizontal, la transición de peralte deberá desarrollarse fuera de la estructura; de ser necesario, se preferirá pasar el puente con una pendiente transversal única en todo el ancho de la calzada, para posteriormente completar la transición de peralte.

La pendiente mínima que deberá tener la calzada de los tableros de puentes y pasos superiores son las siguientes:

Zona Norte (hasta la 4ª Región) 1,5% Zona Central y Sur 2,0%

En los puentes en que se dispongan pasillos o ciclovías, éstas deberán tener un bombeo o

pendiente transversal hacia el interior del puente de un 1%.


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3.1003.806 Verificación a la Fatiga. Los tableros con vigas metálicas y vigas cajón metálicas deben ser verificados a la fatiga. Se aceptará la metodología propuesta en el Art. 6.6 de la Norma AASHTO LRFD 2004. 3.1003.9 APOYOS ELASTOMERICOS En la Sección 14 de la Norma AASHTO se entregan las disposiciones y criterios de diseño para los Apoyos Elastoméricos en puentes y obras afines. Estas disposiciones deberán ser respetadas en su totalidad en los diseños desarrollados en Chile, considerando las modificaciones o complementos que se incluyen a continuación. 3.1003.901 Ensayos de los Materiales. Las placas elastoméricas deberán ser ensayadas ciñéndose a lo especificado en las "Especificaciones Técnicas Generales de Construcción del MC-V5. 3.1003.902 Módulo de Corte G de las Placas. En las placas de apoyo de neopreno se deberán utilizar los siguientes valores para el módulo de corte G: - Estado de Carga Sísmico: 13 kgf/cm2. - Estado de Carga Estático: 10 kgf/cm2. Estos valores deberán ser especificados en planos, además de los de dureza. Valores distintos deberán justificarse con ensayos ejecutados en laboratorios reconocidos, aprobados por la Dirección de Vialidad. 3.1003.903 Recubrimiento Lateral de los Refuerzos. Los apoyos elastoméricos deberán tener un recubrimiento lateral de 5 mm como mínimo. 3.1003.904 Deformación Lateral Máxima Admisible. La deformación lateral para la condición sísmica mas el 50% de la deformación por temperatura, no deberá superar el 100% de la altura del neopreno de la placa de apoyo. Otros valores para la deformación máxima se aceptarán sólo si se justifican con ensayos ejecutados en laboratorios reconocidos, aprobados por la Dirección de Vialidad.


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En la segunda parte del Informe se hará una revisión de los Antecedentes de Ingeniería Básica que se tuvieron a la vista para desarrollar el proyecto. Por lo general, el estudio del puente, paso desnivelado o pasarela, es un proyecto especial dentro del estudio más amplio de un camino, razón por la cual, los antecedentes de Ingeniería Básica se encuentran insertos en otros volúmenes del proyecto. Por tal motivo, en este capítulo se harán las citas necesarias a los volúmenes donde se encuentra la información, no obstante lo cual, es recomendable que las partes pertinentes se reproduzcan y se inserten como anexo al Informe del Proyecto. Todo esto, con el objeto claro de facilitar la comprensión y revisión del proyecto.

En la tercera parte del Informe se incluirá la Memoria de Cálculo Estructural del Proyecto, comenzando por detallar las bases del diseño y las referencias completas a la normativa empleada. Esta es la única parte del Informe que se podrá presentar manuscrita, con letras tipo imprenta, clara y legible. Las unidades empleadas podrán ser las del Sistema MKS, siempre que los resultados se expresen, a su vez, en las unidades del Sistema Internacional.

En la cuarta parte del Informe se incluirán las Especificaciones Técnicas Especiales de todos aquellos ítems que no se encuentran incorporados en las Especificaciones Técnicas Generales de Construcción del MC-V5, como así también, de aquellos ítems que, encontrándose en las especificaciones antes referidas, requieran especificaciones complementarias. Finalmente, en las partes quinta y sexta del Informe se incluirá un detalle de las cubicaciones, análisis de precios y presupuesto. En este aspecto, es recomendable que las cubicaciones de fierros se respalden con un Cuadro de Enfierraduras que permita efectuar una revisión detallada de las enfierraduras del proyecto. Este cuadro deberá indicar por cada barra, la marca, tipo (forma), diámetro, cantidad requerida, dimensiones parciales, largo total y peso. En estudios al nivel de Anteproyecto, se deberá dejar establecido en el Informe las bases bajo las cuales se hicieron la estimación de cantidades de obra y, en particular, las cuantías ocupadas para determinar la cantidad de acero para hormigones. 3.1005.302(3) Anexos. En esta parte del informe se incorporará toda aquella documentación que ha sido relevante durante el desarrollo del proyecto, sobre todo aquella que haya tenido una importancia significativa en la toma de decisiones para alcanzar la solución final. Entre éstas se pueden citar las siguientes: - Estudios de Ingeniería Básica. - Documentos y Correspondencia Oficial con Organismos Públicos y Privados relativos al Proyecto. - Memorias de Proyectos Complementarios.

complemento n°1 – diciembre 2011 resuelvo d.v. (exento) … · c) alcantarillas bajo terraplenes...

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