JEAN LE RAY
JEAN LE RAY, Conservador de aguas y montes, Centre technique forestier tropical , Nogent-sur-Marne, Francia .
Introducción
1. Características generales de las carreteras forestales
2. Carreteras en suelo compactado
3. Estudio del trazado
EN LA MAYOR parte de los bosques situados en zonas tropicales, el problema del transporte de madera se plantea en términos muy diferentes a los propios de los bosques templados. Contrariamente a los bosques de la zona templada, es muy raro que los tropicales hayan sido ya objeto de una ordenación racional. Por no haberse contado con los medios materiales ni con el tiempo necesario, la mayor parte de los países tropicales no han podido hasta el presente dotar sus bosques de redes de carreteras o de vías férreas dondequiera que éstas eran necesarias. Sin embargo, las necesidades globales mundiales de productos forestales no pueden satisfacerse más que gracias a una explotación cada vez más amplia de los vastos bosques tropicales en los diversos países.
En los últimos decenios, el aprovechamiento de maderas tropicales sólo ha podido conseguirse rápidamente gracias a los dos factores siguientes: Por una parte, los estudios efectuados acerca de las propiedades de las maderas, que han permitido aprovecharlas en función de sus características peculiares. Hoy ciertas maderas tropicales como el okume (Aucoumea klaineana) proveniente del Africa occidental (Gabón, Guinea española, Congo) y las Shorea sp. (seraya en Borneo, meranti en Sarawak, lauan en las Filipinas) provenientes del Asia sudoriental son muy solicitadas y constituyen materiales selectos para la fabricación de tableros contrachapados.
Por otra parte, los actuales métodos de explotación forestal han permitido la explotación económica de estas maderas, pese a desfavorables condiciones naturales. De todas las fases de la explotación que permiten llevar la madera desde el lugar en que el árbol creció hasta el apiladero de la serrería o hasta el puerto de exportación, corresponden a la fase del transporte las mayores dificultades y las de solución más costosa.
VÍAS DE TRANSPORTE
Según los casos y las posibilidades locales, los madereros han utilizado y siguen utilizando hoy para el transporte las vías acuáticas, los ferrocarriles de vía estrecha, las carreteras forestales y los ferrocarriles públicos. Cada una de estas modalidades de transporte tiene sus propias exigencias, que examinaremos brevemente para puntualizar sus respectivos papeles.
En todos los países, las primeras explotaciones forestales surgieron alrededor de las vías acuáticas. LOS ríos y las lagunas permiten un transporte que, si bien lento, es muy económico a grandes distancias, ya se trate de flotación de las trozas o de transporte mediante lanchones o barcazas. LOS ferrocarriles públicos constituyen, en los bosques que atraviesan, un medio de transporte a larga distancia muy rápido, seguro y relativamente económico. Por desgracia, una vez agotadas las zonas inmediatas a los ríos y a las líneas férreas, los madereros deben apear árboles situados cada vez más lejos de estos ejes de comunicación y transportar las trozas hasta la orilla o la estación más cercana. A largas distancias se adoptan dos soluciones: el ferrocarril de vía estrecha y la carretera forestal; uno y otra se construyen a expensas de los madereros usuarios y se dedican exclusivamente al transporte de la madera.
En torno a los años 1920-25, el ferrocarril de vía estrecha se fue generalizando en casi todas las explotaciones forestales, primero con locomotoras de vapor y después con locomóviles diesel. Durante mucho tiempo se creyó que el clima muy lluvioso y el peso de las trozas no permitirían la construcción de carreteras ni su utilización por camiones pesados. LOS primeros resultados obtenidos en cuanto a construcción de carreteras en terreno compactado, gracias a los trabajos de Proctor, en California (E.U.A.), demostraron todo el partido que podía sacarse de esta nueva técnica para la construcción de carreteras en ausencia de materiales duros.
Estas carreteras de tierra apisonada han permitido la implantación rápida dentro del bosque tropical de una red de carreteras muy ramificada. Con ello, la explotación de los bosques alejados de los ríos y de los ferrocarriles se ha convertido en realidad, a la vez que la riqueza potencial de los inmensos bosques tropicales puede explotarse gracias a la actividad de los silvicultores. En el estado actual de la técnica, toda comparación entre el ferrocarril de vía estrecha (llamada vía de 60) y la carretera es casi siempre favorable a esta última.
Desde el punto de vista del costo de construcción, la subestructura para una vía de 60 en un terreno poco accidentado es menos onerosa que la construcción de una carretera para camiones forestales. Cuando el suelo del bosque es accidentado, la carretera, que admite pendientes que de ordinario llegan a un 6 o a un 8 por ciento, exige menos obras costosas que la vía de 60, que no puede rebasar una pendiente de 3 a 3,5 por ciento. El equipo de una vía férrea y de las instalaciones fijas corresponde a un peso de 20 a 30 toneladas por kilómetro y cuesta aproximadamente igual a la propia construcción, mientras que el acabado de una carretera no exige más que obras de avenamiento y de construcción de firmes, que son relativamente poco costosas. Desde el punto de vista del mantenimiento, una vía estrecha exige más mano de obra (2 ó 3 veces más por kilómetro) que una carretera. Hoy se cuenta con máquinas especiales que permiten el mantenimiento mécanico con poca mano de obra.
Los gastos de transporte propiamente dicho son netamente inferiores por ferrocarril de vía estrecha que por carretera forestal. A largas distancias la lentitud de los trenes, cuya velocidad es de 10 a 15 Km. por hora, es un inconveniente respecto de las velocidades medias permisibles a los camiones pesados (de 40 a 50 Km. por hora). Un ferrocarril forestal permitirá un ritmo de transporte muy regular y prácticamente independiente de las lluvias, a la vez que estas últimas harán detener el transporte por carretera.
Resumiendo, la extracción por ferrocarril forestal puede resultar una solución apta en el caso muy particular de un terreno poco accidentado, con clima particularmente lluvioso, en un bosque muy rico y para una explotación prolongada en la misma concesión, pero en condiciones ordinarias, puede asegurarse sin lugar a dudas que una red de carreteras será la solución más económica.
La construcción de carreteras forestales debe ajustarse a un criterio de economía permanente, atendiendo a las dificultades del terreno forestal y del tráfico siempre reducido y temporal que tales carreteras habrán de soportar. En particular, queda excluido siempre en estas carreteras todo revestimiento protector a base de betún o de alquitrán, que constituiría un gasto no remunerador. Por otra parte, la realización de estas carreteras no puede ajustarse a los métodos de trazado y construcción seguidos para las carreteras públicas permanentes, ya que estos métodos conducirían a un costo excesivo. No quiere esto decir que, por el contrario, la construcción de carreteras forestales deba evitar toda norma quedando a la iniciativa de operarios no competentes. Las soluciones aptas al caso de las carreteras forestales exigen por parte del silvicultor una especial habilidad y conocimientos muy precisos. El éxito de una empresa de explotación depende en gran parte del costo de construcción y del estado de la red de carreteras de extracción de madera.
El presente estudio, basado en la experiencia recogida en los bosques del Africa occidental, trata de exponer los resultados que podrán obtenerse con el desembolso más conveniente. Comprende cinco secciones:
1. Carreteras forestales, su finalidad y su perfil longitudinal y transversal2. Principios de construcción de las carreteras en terreno apisonado, propiedades de los suelos y constitución de la calzada
3. Estudio del trazado
4. Trabajos de construcción: desmonte, excavaciones. apisonado, nivelación, avenamiento y manutención
5. Problemas de la elección y mantenimiento de las máquinas.
Contrariamente a las carreteras públicas, las forestales responden a necesidades limitadas. El papel específico de las carreteras forestales las confieren rasgos propios: tráfico reducido, tráfico en sentido preferente, tráfico recolector y tráfico de camiones largos y pesados. Las características más importantes son:
1. Una carretera forestal no soporta, en general, más que un tráfico relativamente reducido y limitado a la extracción de los productos forestales y a otras actividades conexas. Este transporte puede ser temporal en el caso de bosques no ordenados, como son todavía la mayor parte de los tropicales, o estacional, en el caso de bosques sometidos a ordenación. El forestal, ya se trate de administrador del bosque o silvicultor, deberá amortizar el gasto de construcción con el volumen de madera recolectada en la zona servida. Este volumen queda siempre limitado por las posibilidades del bosque y por las exigencias comerciales del momento. La preocupación de realizar las carreteras forestales con el menor costo impone a los constructores la obligación absoluta de encontrar una solución que sea una prudente conjugación entre las condiciones naturales del terreno y las exigencias del tráfico previsto. Si se construye una carretera de posibilidades insuficientes, el forestal no podrá transportar su madera en el modo previsto; por otra parte, los desembolsos en carreteras demasiado onerosas no podrán amortizarse con la producción forestal del bosque servido por tal carretera. El estudio y la construcción de carreteras forestales deberán basarse en un criterio permanente de relativa economía.
2. La casi totalidad del transporte se efectúa en sentido preferente desde el bosque hasta el lugar de aprovechamiento o de redistribución. La madera extraída se lleva hacia los puntos de división de la carga o hacia las fábricas. Los primeros se hallan situados en las cercanías de un embarcadero o de una vía de agua (río o laguna), o en las proximidades de un cruce con una carretera pública de tráfico más intenso, o de una estación de un ferrocarril público. Las fábricas que aprovechan las maderas (principalmente aserraderos) constituyen los puntos de confluencia de la madera. Así, pues, el perfil longitudinal de las carreteras o de los ferrocarriles forestales puede, e incluso debe, presentar caracteres algo diferentes en ambos sentidos. Los vehículos que regresan en vacío admiten pendientes superiores a los que circulan cargados.
3. El tráfico forestal está integrado básicamente por vehículos ligeros de enlace y por vehículos de transporte de trozas largos y pesados. Los primeros son automóviles ligeros de tipo turismo ordinario, de tipo rural o de tipo militar, y sirven para el transporte de personal, cuadros directivos u operarios. Los jeeps, vehículos de reparto, camionetas o automóviles de turismo adaptados son los más apreciados. Estos vehículos han de pasar por los mismos lugares que los camiones de saca. Estos últimos son los que determinan, en última instancia, las características geométricas de las carreteras. Generalmente, son vehículos pesados y lentos compuestos casi siempre de un tractor de uno o dos ejes posteriores, que arrastran un remolque especial de lanza o un semirremolque dotado normalmente de un eje portador y algunas veces de dos. Un modelo corriente es un tractor de motor de 150 CV con semirremolque, conjunto de una longitud de 15 metros entre ejes extremos y de una longitud total de 20 metros, aproximadamente, con un peso total a plena carga de 30 a 35 toneladas. Estos vehículos articulados deben poder tomar las curvas, escalar las pendientes conservando una velocidad aceptable y descender los declives con toda seguridad. Las pendientes admisibles deberán ser reducidas, incluso a expensas de un cierto alargamiento del recorrido.
4. El número de pasadas por un punto dado de la carretera principal que sirve a la explotación forestal es siempre limitado, incluso en los períodos de intensa actividad. La cifra de un total de 20 vehículos por día en ambos sentidos puede considerarse como una media máxima. En algunos casos excepcionales, podrán registrarse hasta 30 pasos. Así, pues, la circulación es siempre tal que los desplazamientos de los vehículos son independientes entre sí, sin que tenga que preverse ningún problema de capacidad de tráfico. Todo lo más, y por razones de seguridad, se impondrán algunas precauciones en puntos concretos, como curvas en las cumbres, accesos a los puentes, crestas de colinas, etc. En términos generales, sólo se construirán carreteras con pista única de circulación.
5. Una carretera forestal desempeña siempre un papel recolector de las maderas producidas y obtenidas en toda la superficie arbolada. Siempre será en gran medida una carretera de enlace destinada a acercarse lo más posible a las parcelas explotadas para reducir la distancia del transporte. Por lo tanto, no se perseguirá sistemáticamente ni a toda costa el trayecto más corto. Cuando este trayecto más corto no pueda conseguirse más que con mayores desembolsos por obras de construcción, se abandonará a favor de un trazado más largo, pero menos oneroso.
Las cinco características primarias que acaban de examinarse justifican las siguientes reglas concretas aplicables a toda carretera forestal:
1. Se suprimirán los gastos que persigan una construcción duradera, si bien onerosa, a favor de una solución temporal pero económica y apta a las necesidades del caso.
2. Las pendientes máximas admisibles en el sentido de regreso al bosque (retorno en vacío) pueden ser notablemente superiores a las admisibles en sentido descendente (viaje con carga). Como se verá más adelante, podrán admitirse un 4 y un 8 por ciento o, incluso, un 6 y un 12 por ciento, según el terreno.
3. Las pendientes elegidos para las escarpas y declives de las carreteras deben ser tan reducidas como sea posible, dado que predomina el tráfico de camiones pesados.
4. Una carretera forestal consiste en general en una sola pista de circulación con ensanches en puntos críticos: curvas y repechos en las cumbres.
5. Un trayecto muy sinuoso y relativamente largo previsto en el conjunto de la explotación, constituye una economía respecto del trayecto más directo y corto.
En la extracción de las maderas explotadas, cada carretera forestal o cada tramo de éstas no tiene la misma finalidad ni está sometido a un tráfico uniforme. Las características de cada elemento de la carretera dependen de su papel dentro de la red que sirva al bosque sujeto a explotación o, lo que es lo mismo, a una concesión forestal en curso de explotación.
El objeto de la explotación es llevar la madera desde el tocón hasta un punto común de expedición, que con frecuencia es único para todo el bosque. La operación de desembosque por arrastre reúne las trozas cercanas entre sí en un punto accesible a los camiones. Cada uno de estos parques cuenta con su propio ramal de carretera, por el que se lleva la madera hasta otras cada vez más importantes y de mayor tráfico, hasta llegar al punto de expedición en la carretera pública, la vía de agua o el ferrocarril permanente. Por consiguiente, cada uno de los sucesivos ramales soporta un tráfico que es tanto más intenso cuanto más se aleja del lugar de la corta y se acerca al punto colector.
Un ejemplo permitirá precisar el papel de cada tramo de carretera, según el volumen de madera que transite en tal punto y según la duración en servicio. Supongamos, para simplificar, que el bosque objeto de la explotación y el terreno puedan considerarse homogéneos y que los mercados permitan explotar un promedio de 10 m³ por Ha. Si la distancia máxima de desembosque es de 1 Km., cada punto de la carretera recibirá las trozas procedentes de 1 Km. a ambos lados, con lo cual cada tramo de carretera de 1 Km. servirá a una zona de 2 × 1 Km., o sea, de 200 Ha., de la que se extraerán 10 × 200 = 2.000 m³. Por cada kilómetro que avance la carretera, el volumen en tránsito en cada tramo crece en 2.000 m³. Dicho de otra forma, en una sección dada de 1 Km. circularán tantas veces 2.000 m³ como kilómetros de carretera existan desde su origen. En cada punto, la duración del tráfico puede variar dentro de amplios límites, que van desde una o dos semanas para el parque de carga más alejado, hasta varios meses después de algunos kilómetros. En cada confluencia de carreteras el tráfico forestal aumenta con las cargas procedentes de la vía confluente; la intensidad del tráfico dependerá del emplazamiento relativo. Esta observación es un hecho de experiencia elemental que sólo se cita para hacer ver que, si bien las carreteras de explotación forestal pueden construirse sin mayores cuidados en la cabecera, es absolutamente indispensable estudiar con toda minuciosidad el trazado y la construcción cuando la carretera haya de servir durante varios meses.
Las carreteras de explotación forestal pueden clasificarse en tres categorías: carreteras principales, carreteras secundarias y carreteras de acceso (Figura 1).
FIGURA 1. - Esquema de una red de carreteras forestales que desembocan en un río que permite la flotación o el transporte en barcazas. La anchura del trazo indica la importancia de la carretera.
La carretera principal
La carretera principal merece una consideración especial, dado que sirve para la afluencia de la madera hasta el punto de expedición de las cargas en la vía pública. Todas las actividades de la explotación se organizan en función de esta carretera, que constituye la espina dorsal de la concesión: el volumen de madera extraída puede variar entre algunas decenas y varias centenas de millares de metros cúbicos. Esta vía debe permanecer en buen estado durante varios años, quizás hasta 20, y ser practicable a lo largo de todo el año, comprendida la época lluviosa. Su longitud será ante todo función de la situación geográfica y de la importancia de las explotaciones, y gradualmente puede alcanzar 50 Km. o más. El problema del trazado y construcción de esta arteria será evidentemente el más delicado y completo. Ocurre con frecuencia que esta carretera se incorpore después a la red pública general. Esta vía principal debe situarse prácticamente en su conjunto antes de comenzar las cortas.
Las carreteras secundarias
En la carretera principal desembocan las carreteras secundarias que dan acceso a la explotación y cuya finalidad es evacuar la madera apeada durante una o dos campañas únicamente: su duración en servicio, por lo que se refiere al transporte de trozas, puede ser de varios meses o de dos o más anos. Estas carreteras secundarias pueden conservarse excepcionalmente en activo para el tráfico general de la explotación (transporte de materiales, aprovisionamiento de campamentos, etc.). Como se dirá más adelante, al comienzo de cada campaña deberá contarse de antemano al menos con una carretera secundaria, de forma que la porción externa del suelo pueda asentarse durante una temporada de lluvias como mínimo.
Las carreteras de acceso
Las vías de acceso a los parques son tramos cortos que permiten a los camiones madereros que abandonan las carreteras secundarias llegar hasta los parques de carga. Su longitud, siempre limitada, varía entre algunos centenares de metros y menos de 1 Km. Ocurre con frecuencia que los distintos parques estén instalados directamente a lo largo de la carretera secundaria. Si se agota en una sola vez la zona boscosa servida por el parque de carga, la vía de acceso se utiliza sólo durante pocas semanas como máximo, y después se abandona.
Resumiendo, la composición de una red de carreteras de explotación forestal permite formular la regla siguiente:
1. La carretera principal debe estudiarse, construirse y mantenerse con el máximo de medios.
2. Las carreteras secundarias deben durar un tiempo limitado y no exigen mantenimiento.
3. Las vías de acceso no exigen más que algunas operaciones que prácticamente se limitan al desmonte.
Una carretera queda definida por el trazado de su eje en planta, el perfil longitudinal según este eje y los perfiles transversales. Estas características se fijan en los documentos tipos siguientes: planta en que se detalla el trazado del eje; perfil longitudinal según el eje; perfil transversal normal o perfil tipo en que se detallan las anchuras de base; y varios perfiles transversales en puntos particulares, como curvas, terraplenes, excavaciones, etc.
Es raro que un proyecto de carretera forestal exija la preparación de tales documentos tipo. Las condiciones de ejecución de las obras y el volumen del tráfico forestal son tales que casi siempre basta con un plano del eje y algunos perfiles transversales correspondientes a las situaciones principales, por ejemplo, tramos en laderas, tramos excavados o terraplenados, curvas en crestas de lomas, etc.
Se podrán precisar desde ahora los factores determinantes en el estudio de una carretera forestal, esto es, de una carretera que se construya para la explotación:
1. El trazado en planta del eje de la carretera depende, sobre todo, de la configuración general del terreno del bosque en cuestión.2. El perfil longitudinal se elegirá en función de los vehículos largos y pesados de transporte maderero.
3. El perfil transversal normal o perfil tipo deberá prever el tráfico en un solo sentido, con cruces a velocidades muy bajas.
4. Los perfiles transversales particulares dependen esencialmente de las condiciones locales del terreno.
Para facilitar el estudio comenzaremos examinando el perfil transversal tipo, de forma que queden también definidos los diferentes elementos de una carretera (Figura 2).
FIGURA 2. - Perfil transversal normal.
En todo perfil transversal se observa:
a) la calzada para la circulación de los vehículos;
b) la plataforma entre cunetas o crestas de terraplenes que comprende la calzada y los paseos o andenes;
c) el terreno de cimentación entre los límites extremos de las excavaciones;
d) la explanación, que corresponde a los límites del terreno dedicado a carretera.
El concepto de explanación se aplica sólo en las zonas en que los derechos de propiedad o de ocupación del terreno se definen de forma precisa. El terreno de cimentación corresponde a la anchura de descepado en las zonas arboladas. La plataforma es suficientemente ancha para que los vehículos puedan cruzarse o adelantarse en las carreteras de pista única. La calzada de una carretera forestal es casi siempre de pista única, atendiendo al número relativamente reducido de vehículos que por ella circulan cada día.
Los perfiles transversales deben responder a tres condiciones esenciales: asegurar el avenamiento de la calzada; conservar la estabilidad de los vehículos, y permitir los cruces y adelantos.
Perfil de la calzada
Casi siempre tiene forma convexa, lo que favorece la estabilidad y el escurrimiento hacia el exterior de las aguas de lluvia.
En la práctica, el precio de los revestimientos superficiales impermeables a base de alquitrán, betún o cemento es excesivo para que resulte remunerador en las carreteras forestales. Por ello, en todos los casos estas calzadas se realizan en suelo estabilizado. En la Sección 2 se verá que es indispensable evitar el estancamiento y la infiltración de agua y, por supuesto, la formación de cárcavas. La elección de la pendiente transversal armoniza con una pendiente pronunciada que asegure la evacuación rápida de las aguas y una pendiente moderada que evite la formación de cárcavas. Conviene que la escorrentía de las aguas pluviales adopte una forma laminar de espesor sensiblemente constante de forma que se reduzcan al mínimo las infiltraciones y las cárcavas. El estancamiento en charcas favorece la infiltración y la escorrentía filiforme localizada en lugar de laminar. Estos hilillos de agua tienden a reunirse y abren cárcavas convergentes que reciben el nombre de «patas de araña».
El avenamiento superficial de la calzada será tanto más fácil cuanto más estrecha sea ésta. La pendiente transversal más eficaz es de un 3 a un 5 por ciento. Para evitar que el agua se estanque o se acumule conviene realizar una pendiente transversal desde el eje hacia el exterior. La forma de la calzada queda también definida por el grado de combadura, que es igual al cociente flecha /anchura.
El Cuadro 1 da las alturas de la flecha sobre el eje en función de la pendiente transversal y de la anchura de la calzada.
CUADRO 1. - VALOR DE LA FLECHA SOBRE EL EJE DE LA CALZADA (EN METROS)
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Anchura de la calzada |
Pendiente transversal |
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3 por ciento |
5 por ciento |
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3,50 |
0,05 |
0,09 |
|
4,00 |
0,06 |
0,10 |
|
4,50 |
0,07 |
0,11 |
La mecanización, cada vez más generalizada en la construcción del perfil transversal, permite realizar éste en dos vertientes planas en lugar de darle una superficie de curvatura variable. Resulta así cómodo realizar con la niveladora una calzada de dos vertientes planas unidas por un tercer plano a lo largo de la arista.
No se olvide que la pendiente transversal queda limitada por la necesidad de permitir una buena adherencia de las ruedas dobles de los vehículos y remolques.
Anchura de las calcadas
Hemos visto que la anchura de una calzada depende de la intensidad de tráfico prevista en la carretera. En casi todas las carreteras de explotación la circulación es sólo la del forestal que explota una concesión. Así, pues, las necesidades de tráfico se limitan prácticamente a las necesidades de explotación. Teniendo en cuenta el grado en que los gastos de construcción influyen sobre el costo de la explotación, es indispensable adaptar la anchura a los camiones madereros que forman la parte esencial del tráfico.
Se estima a veces que para permitir que los camiones se crucen, deben preverse dos pistas. Esta solución supone gastos cuantiosos e inútiles que pueden evitarse fácilmente. En efecto, los camiones podrán adelantarse y cruzarse fácilmente si el vehículo más lento utiliza a baja velocidad el andén. Deberá convenirse en que la prioridad corresponde al vehículo cargado. El camión vacío (o el más ligero) podrá situarse en el andén para dejar paso al camión cargado, que utiliza la calzada propiamente dicha. Cuando un vehículo ligero adelante un camión cargado, el primero utilizará el andén izquierdo. No deberán temerse accidentes si la visibilidad es suficiente en todos los puntos y si el buen trazado de la carretera en planta y en alzado, así como su posterior manutención, impiden que la vegetación crezca de nuevo en los puntos críticos.
En una carretera de pista única con prioridad para los vehículos cargados, los camiones deberán conservar una velocidad moderada. De esta forma, una calzada de 3,50 m. con andenes basta para un tráfico forestal de 20 a 30 vehículos por día.
Las relativas exigencias de circulación propias de esta anchura son insignificantes respecto de las considerables economías que permite. Una carretera ancha invita siempre a grandes velocidades, causa de accidentes. Por vía de comparación, diremos aquí que la experiencia demuestra que en una carretera moderna de tráfico intenso la anchura de cada pista debería ser, al menos, igual a 3,50 m. para permitir una circulación mínima de 200 vehículos por hora.
Cuando se prevea que a la circulación normal de una explotación pueda añadirse un tráfico adicional, se tratará de que la calzada tenga una anchura de 4 m. entre andenes.
Andenes
Los andenes o paseos pueden ser de dos tipos: andenes a ras de la calzada y andenes elevados.
En las carreteras de macadam, que son todavía las más frecuentes en los países templados, los andenes sobresalen unos 10 cm. por encima de la calzada.
Por el contrario, las calzadas en suelo estabilizado se hacen siempre de forma que el andén sea una continuación de la vertiente de la calzada (andenes a ras de la calzada). Su pendiente transversal debe ser al menos igual a la de la calzada, para facilitar la evacuación completa de las aguas de escorrentía, o sea, de un 4 a un 5 por ciento hacia la cuneta. Los andenes podrán ser utilizados por los vehículos ligeros para cruzar o adelantar otros en las carreteras de pista única. La anchura de los andenes suele variar y sólo queda limitada por la necesidad del cruce con camiones cargados. En la práctica, una anchura de 1,50 a 2 m. es suficiente en todos los casos.
Cunetas
Las cunetas pueden presentar la sección trapezoidal tradicional o una sección triangular cuando se abren y mantienen mecánicamente con la niveladora. Su anchura externa es de 1 a 1,50 m., según los casos (Figura 3).
FIGURA 3. - Arriba, zanja abierta con pala; abajo, zanja abierta con niveladora.
Para conseguir el avenamiento del subsuelo, el fondo de la cuneta debe estar a 50 cm. por debajo del nivel de la calzada. Las cunetas se proyectarán de forma que cumplan ampliamente su cometido. Dos cosas deben evitarse: la formación de depósitos que las obstruyan y una erosión peligrosa para la plataforma. La pendiente logitudinal debe ser superior al mínimo para evitar la formación de depósitos, pero también inferior a un máximo del 5 por ciento para impedir la formación de cárcavas que podrían destruir los andenes.
De pasada mencionaremos los colectores en los que desaguan las cunetas laterales, y las zanjas de ladera que evitan la formación de cárcavas en el terraplén de las excavaciones.
Resumiendo, entre los límites extremos de excavación, la anchura del terreno de cimentación que comprende la calzada, los andenes y las cunetas, es de unos 8 a 11 m. en línea recta. En zonas boscosas, para permitir el movimiento de tierras y la posterior manutención de la carretera, la anchura de la zona objeto del desmonte y descepado deberá corresponder a los datos dados eligiéndose la anchura concreta según los casos.
Puede suponerse que, esquemáticamente, el trazado axial de una carretera es una sucesión de líneas rectas unidas por arcos de círculo. En la práctica, se armonizarán en el trazado las características de la carretera y del terreno. Mientras más ondulado sea este último, mayor número de curvas serán necesarias para evitar excavaciones costosas.
Una curva constituye un punto particular que aminora la velocidad del tráfico, por lo cual cada curva será objeto de un estudio detenido para satisfacer las exigencias que imponen la seguridad y la capacidad de los vehículos. Examinaremos los tres factores siguientes:
a) estabilidad de los vehículos bajo la acción de la fuerza centrifuga; peraltes;
b) visibilidad, sobre todo en las curvas en trinchera;
c) facilidad de los vehículos para tomar las curvas.
Estabilidad de los vehículos - Radio mínimo - Peraltes
En una curva, la estabilidad del vehículo sometido a la fuerza centrífuga sólo queda asegurada si la adherencia le permite oponerse al patinamiento. Todos los conductores habrán experimentado la tendencia al patinamiento hacia el exterior de un vehículo a velocidad alta en una curva cerrada. Esta tendencia será tanto mayor cuanto más corto sea el radio de la curva y más escurridiza sea la carretera. Para contrarrestar esta tendencia y conferir a los vehículos mayor estabilidad en las curvas, se da a éstas un peralte hacia el exterior. Evidentemente, a baja velocidad, el radio mínimo de las curvas viene determinado por el radio de giro externo de los vehículos. Para vehículos largos, como los camiones y los tractores con semirremolque, este radio es de 15 a 20 m., pero para evitar que los vehículos pesados aminoren demasiado su velocidad se admite un radio mínimo mucho mayor, cuyo valor quedará determinado por la aminoración de la marcha, que a su vez será función del tráfico, y por el costo de construcción, que será función de la utilidad de la carretera. Con frecuencia, se hace una distinción entre un radio límite normal que debe adoptarse y un radio mínimo que corresponde a casos excepcionales.
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Radio límite |
Radio mínimo |
|
metros |
||
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En terreno poco accidentado |
100 |
40 |
|
En terreno muy accidentado |
40 |
20 |
Por debajo de los radios de 300 m. será necesario el peralte.
Para una curva de radio dado, el peralte será tanto mayor cuanto menor sea la adherencia de la superficie de la calzada; sin embargo, no se puede peraltar demasiado una curva en una carretera de tierra, debiendo ser moderada la pendiente para no dificultar la marcha de los vehículos más lentos ni provocar cárcavas transversales. La pendiente no excederá del 5 por ciento en una carretera de tierra. En una curva con peralte no se conserva el perfil bombeado, sino que la calzada presenta una pendiente transversal continua.
La unión entre el tramo con peralte y la calzada normal debe ser progresiva para mantener la estabilidad de los vehículos. Suele admitirse una unión gradual según una pendiente del 1 por ciento, esto es, correspondiente a una longitud igual a 100 voces la altura máxima del peralte. En una curva de radio límite (100 m.) el peralte podrá alcanzar un valor máximo de 0,25 m., lo que exige un tramo de unión gradual de 25 m. Esta distancia máxima corresponde a un peralte ejecutado enteramente por encima del perfil longitudinal y en la orilla externa.
Distancia de visibilidad - Distancia de parada
Todo conductor sabe que transcurre un cierto tiempo entre el momento de percepción de un obstáculo y el momento en que comienza a frenar el vehículo; este intervalo de reacción varía entre ½ y 2 segundos. Asimismo, transcurre un cierto tiempo desde que los frenos comienzan a actuar hasta el momento en que el vehículo se para realmente ante el obstáculo. Es evidente que mientras mayor sea la velocidad mayor será este intervalo. Por ello, es necesario trazar y construir las carreteras de tal suerte que en todo momento el conductor disponga ante sí de un tramo de carretera suficientemente largo que le permita pararse ante el obstáculo. Esta longitud se llama distancia de parada. Como el obstáculo puede constituirlo un vehículo que proceda en sentido contrario, la distancia mínima de visibilidad será igual al doble de la distancia de parada.
Esta distancia queda determinada por varios factores, sobre todo la altura sobre el suelo de la visual del conductor, la altura del obstáculo que debe evitarse, la velocidad de los vehículos y la adherencia de los neumáticos a la calzada. El cálculo que permite determinar en cada caso estas distancias, cae fuera del alcance del presente estudio.
En el Cuadro 2 se indican las distancias de visibilidad que deben respetarse según la velocidad máxima admisible.
CUADRO 2. - CÁLCULO DE LAS VELOCIDADES MÁXIMAS
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Velocidad máxima admisible |
Distancia de parada |
Distancia do visibilidad |
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Km./hora |
metros | |
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30 |
21 |
42 |
|
40 |
32 |
64 |
|
50 |
45 |
90 |
|
60 |
60 |
120 |
NOTA. Estos valores se derivan de la fórmula siguiente:
en la que D = distancia de parada en metros, y V = velocidad de los vehículos en Km./hora.
La primera parte de esta fórmula corresponde a la distancia recorrida durante el intervalo de reacción del conductor; la segunda parte corresponde a la distancia de frenado.
En todas las curvas deberá comprobarse que se ha respetado la distancia mínima de visibilidad. Esta comprobación es esencial en los tramos excavados en que el terraplén interno quita visibilidad a la carretera. Esta distancia de visibilidad es un requisito bastante estricto, incluso en las curvas de poco radio recorridas a baja velocidad. Según el lugar podrá restablecerse la visibilidad por varios procedimientos.
La solución más corriente consiste en excavar el terraplén, pero no a ras de la calzada, sino a la altura de mira de los conductores, esto es, a 1 ó 1,25 m. por encima del eje de la carretera. Estas excavaciones se denominan banquetas de visibilidad (Figura 4).
FIGURA 4. - Banqueta de visibilidad en las curvas cerradas con perfil en desmonte.
Podrán separarse en las curvas las dos corrientes de tráfico sin necesidad de un ensanche excesivo de la calzada, disponiendo en su eje una hilera de estacas de 8 a 15 cm. de diámetro, y de 1 a 1,5 m. de altura. Este artificio es muy eficaz en las curvas cerradas y en los cambios de rasante (Figura 5).
FIGURA 5. - Perfil transversal en los cambios de rasante.
Cuando el terreno exige una curva de radio muy corto (menos de 50 m.), con perfil mixto desmonte-relleno en una ladera con pendiente transversal pronunciada (más del 80 por ciento), con frecuencia es más fácil construir dos vías concéntricas, una para cada sentido, en una longitud de 200 a 300 m., que una vía única de igual longitud. La primera solución exige excavaciones menores, es de ejecución más rápida y facilita el avenamiento de los tramos en curva (Figura 6).
FIGURA 6. - Pista doble de circulación en una curva de radio corto con perfil en desmonte.
Ensanches en las curvas - Toma de las curvas
En las curvas de radio corto, los vehículos articulados, como los camiones forestales con semirremolque, tropiezan con algunas dificultades. Cuando la maniobra de las ruedas delanteras es rápida, las ruedas traseras del tractor y las del remolque describen una trayectoria de curvatura progresiva con tendencia a «no salvar las esquinas». El espacio ocupado entonces por el camión es mayor que si se hallara en línea recta. Esto exige un ensanche en la curva, que se dispone simétricamente a ambas partes del eje o hacia el interior. Este ensanche en la parte curva se une gradualmente a los tramos rectos de entrada y de salida de la curva (Figura 7).
FIGURA 7. - Ensanche en el enlace de las curvas.
CUADRO 3. - PLANEAMIENTO DE LA ANCHURA DE LAS CURVAS
|
Radio del eje |
Ensanche |
Longitud del empalme |
|
metros | ||
|
20 |
2,50 |
20 |
|
40 |
1,30 |
25 |
|
50 |
1 |
30 |
|
100 |
0,50 |
30 |
Emplazamiento de las curvas
Respecto de la situación de las curvas existen lugares en que son impracticables, aun cuando la configuración del terreno exija tal curva. Se evitan las curvas en los rellenos, en las trincheras y en la unión con la carretera principal.
Emplazamiento de los puentes
La colocación de puentes plantea una situación particular. Los puentes forestales casi siempre son provisionales y de poca anchura. Aun cuando su estado no imponga una parada antes de franquearlos, son indispensables tramos rectos de al menos 30 m. a la entrada y a la salida del puente para evitar falsas maniobras (Figura 8).
FIGURA 8. - Curvas en proximidad de un puente.
Dos curvas en sentido contrario deben estar separadas en lo posible por un tramo recto de 40 m. en terreno fácil y de 10 m. en terreno muy accidentado. Se evitan las curvas cerradas y aisladas que puedan sorprender a los conductores en un itinerario homogéneo.
El perfil longitudinal debe ser una curva continua compuesta prácticamente por líneas rectas unidas por arcos de círculo. Se evitarán a toda costa las variaciones bruscas de pendiente como los badenes y lomos que siempre son peligrosos para los vehículos y desagradables para el viajero.
El perfil longitudinal debe ajustarse a varios requisitos:
a) asegurar el escurrimiento de las aguas;
b) evitar un exagerado aflojamiento de la marcha de los camiones pesados en las pendientes;
c) evitar un esfuerzo de frenado excesivo en las pendientes pronunciadas;
d) garantizar una buena visibilidad en todos los puntos.
Escurrimiento de las aguas - Formación de cárcavas
El estancamiento de las aguas en la calzada deberá evitarse a toda costa y en todas las carreteras, pero sobre todo en las de tierra, de textura maleable como son todas las carreteras forestales. Será, pues, necesaria una pendiente mínima con preferencia a tramos horizontales. La pendiente del 1 por ciento puede considerarse como mínima. En este caso se tratará de que el combado. de la calzada sea el máximo posible. Ya se vio cómo las necesidades de un buen avenamiento imponían al perfil transversal requisitos máximos de bombeado y mínimos de anchura.
Por otra parte, el efecto pernicioso de las cárcavas formadas por las aguas de lluvia en las calzadas de tierra (o de suelo estabilizado) son tanto mayores cuanto más aumenta la pendiente. Por encima de un 5 por ciento de inclinación, la formación de cárcavas es más grave y obliga a un mantenimiento particularmente caro. El efecto ruinoso de las cárcavas será tanto más grave cuanto más pronunciada y más larga sea la pendiente.
Vehículos en pendientes
Para apreciar debidamente la influencia de las rampas en la circulación de camiones forestales, casi siempre utilizados a plena carga, deberá conocerse la importancia relativa de las diversas resistencias que debe vencer un camión. En términos generales se sabe que la resistencia al movimiento está formada por cuatro elementos: resistencia a la rodadura en los ejes motor y portador, resistencia del aire, pesantez (en rampas o declives) y aceleración cuando el movimiento no es uniforme.
Si bien la resistencia a la rodadura y al aire sólo absorben una porción mínima de la potencia desarrollada por el motor, la pesantez, por el contrario, absorbe con mucho la mayor parte de tal potencia. Es usual el espectáculo de los camiones que aminoran la marcha y se esfuerzan en las subidas. Cuando se aminora la marcha el camión no puede recuperarse y el conductor deberá utilizar una velocidad más baja en condiciones a veces difíciles. Los estudios teóricos hechos demuestran que los camiones pesados y cargados no pueden salvar pendientes superiores al 6 por ciento si no es a muy baja velocidad y a costa de un consumo de combustible y de un desgaste del motor y de la transmisión excesivos.
Por otra parte, las pendientes exigen un esfuerzo de frenado considerable que se confía en parte a sistemas especiales de aminoración de la marcha.
Para limitar el esfuerzo de tracción desarrollado por los vehículos, en las curvas de poco radio la pendiente deberá ser menor que en los tramos rectos. Como regla general puede decirse que nunca deberán ser mayores del 5 por ciento en tales casos.
Teniendo en cuenta la influencia de las cárcavas y los gastos de transporte, no deberán rebasarse las siguientes pendientes límite:
|
Tipo de terreno |
Con carga |
En vacío |
|
por ciento |
||
|
Terreno poco accidentado |
4 |
8 |
|
Terreno muy accidentado |
6 |
12 |
Visibilidad
Debido al escaso tráfico en las carreteras forestales, no se plantea el problema de la visibilidad en los adelantos. Unicamente los cambios de rasante son a veces puntos peligrosos.
Será fácil y económico instalar en tales puntos dos pistas de sentido único separadas por una hilera de estacas de 8 a 15 cm. de diámetro y de 1 a 1,50 m. de altura por encima del suelo. Estas dos pistas ocuparán toda la plataforma, reduciendo o suprimiendo los andenes (Figura 5)
La construcción de carreteras capaces de soportar el tráfico de vehículos pesados no supone la disponibilidad de materiales duros conseguidos con fuertes desembolsos. La experiencia demuestra que, en determinadas condiciones de humedad óptima, el suelo natural puede soportar perfectamente este tráfico: tal ocurre con los suelos arcillosos secos o los arenosos húmedos. Se sabe igualmente que estas características se modifican hasta desaparecer cuando cambia la humedad. Los estudios sistemáticos iniciados en los Estados Unidos y proseguidos en otros varios países condujeron a una técnica de estabilización de los suelos. Esta técnica presenta la enorme ventaja de permitir la rápida construcción de una carretera con menores materiales que para otra en macadam. Las operaciones se limitan a una simple capa de mejoramiento. Esta técnica de realización de carreteras en terreno compactado se basa en el estudio de las propiedades de los suelos: granulometría, función del agua y compacción.
La carretera está formada por un conjunto de diferentes capas que habrán de soportar la circulación de los vehículos y transmitir las cargas al terreno subyacente. Será pues necesario conocer la acción de los vehículos sobre la calzada y las propiedades del suelo.
En la superficie, los vehículos tienen un complejo efecto destructor. El peso de los vehículos queda transmitido en forma de presión, generalmente por intermedio de los neumáticos. Considerando la rigidez del neumático, la presión sobre el suelo es ligeramente superior (un 10 por ciento, aproximadamente) a la presión de inflado. Esta última determina los esfuerzos que soportan las capas superiores, mientras que el poso en los ejes contribuye a la fatiga del terreno subyacente.
Durante la aceleración, el frenado o el desbandada, las ruedas transmiten un esfuerzo tangencial a la carretera: estos frotamientos conducen al desgaste de los neumáticos y de la propia carretera. Los choques derivados de las irregularidades de la calzada aportan un efecto dinámico a la acción estática del peso de los vehículos, lo que explica el rápido agrandamiento de los baches y justifica una manutención regular. En general, se admite que en una calzada flexible la fatiga del terreno en un punto dado depende ante todo del espesor de la calzada por encima de tal punto. A su vez, el espesor que debe preverse dependerá de la calidad del terreno subestructural.
Granulometría
Cuando se examina un suelo se observan partículas de tamaño variable. Estos elementos reciben nombres distintos según sus dimensiones:
Elementos groseros:
|
Guijos |
más de 20 mm. |
|
Gravisca |
2 a 20 mm. |
|
Arenas gruesas |
0,2 a 2 mm. |
Elementos finos:
|
Arenas finas |
0,02 a 0,2 mm., o sea 20 a 200 micras |
|
Fango |
2 a 20 micras |
|
Arcillas |
menos de 2 micras. |
El análisis granulométrico permite determinar el peso de los elementos inferiores o superiores a una dimensión dada presentes en el suelo. Esto se obtiene por tamizado de los elementos superiores a 0,1 mm. y por sedimentación de los inferiores a 0,1 mm. En ciertos lugares se observan suelos con granulometría continua susceptibles de compactarse, como se verá más adelante. Las orillas de los cauces mayores de los ríos con frecuencia están integradas por capas más o menos esposas de una mezcla de arena y gravisca que puede utilizarse tras de su simple extracción. Asimismo, algunas capas de terreno integradas por una mezcla de gravisca (en el sentido técnico de la palabra), arena gruesa, arena fina, limo y arcilla pueden aprovecharse en su estado original sin cribado alguno: se trata de la grava de cantera sin clasificar. Mención especial merece la grava laterítica que corresponde a ciertas capas de lateritas granulosas. En estos suelos, los elementos finos, en particular la arcilla en presencia del agua, son los que confieren cohesión a los suelos. Esta cohesión se debe a las fuerzas capilares que unen entre sí los elementos finos del suelo.
Papel del agua
La arcilla y el agua desempeñan un papel muy importante en el comportamiento de los suelos. Se sabe que la arcilla tiene la ventaja de desecarse difícilmente y de conservar la cohesión durante el tiempo seco, a la vez que el inconveniente de ser muy sensible a un exceso de agua. Los suelos muy permeables, como las arenas, son poco vulnerables al agua. Los muy impermeables con elevado contenido de arcilla absorben mal el agua. Por el contrario, los suelos intermedios como los limos son los más sensibles a la acción del agua.
Los elementos de dimensiones inferiores a 0,42 mm. (que atraviesan el tamiz B.S. N° 36) actúan como mortero y desempeñan el principal papel en el comportamiento del suelo frente al agua. El contenido en agua de este mortero caracteriza sus cambios de consistencia, que va desde el estado de líquido pastoso o flúido hasta el estado plástico, en el que el suelo conserva su forma, pero puede moldearse con la mano y deformarse bajo cargas mínimas. La presencia de materia orgánica o humus aumenta la sensibilidad del suelo al agua. Por esta razón, la parte superficial del suelo que contiene los elementos vegetales en descomposición debe siempre eliminarse del terreno de cimentación de una carretera antes de proceder a la nivelación.
Estabilización y compacción
Los suelos en estado natural, al igual que los suelos modificados y mullidos, contienen una abundancia de espacios llenos de aire que conducen a su consolidación bajo el efecto de cargas. Para utilizar un suelo cualquiera como superficie de rodadura habrá que estabilizarlo, esto es, mejorar su calidad de forma que soporte la circulación aun en condiciones desfavorables de humedad o de sequía. Este mejoramiento puede conseguirse mediante varias técnicas: por compacción o por corrección de la granulometría o de la calidad de los materiales aglutinantes. En la práctica, la compacción constituye la solución más generalizada en las carreteras forestales.
La compacción consiste en reducir el volumen aparente del suelo, esto es eliminar los espacios vacíos y aumentar la densidad del suelo. Su objeto es conseguir aquella disposición de las partículas que da la máxima densidad, de suerte que se reduzcan las posibilidades de imbibición. La compacción se consigue mediante máquinas especiales que se estudian en detalle en la Sección 4. Estas máquinas son los rodillos, que pueden ser neumáticos, vibratorios o del tipo «pie de oveja».
El resultado obtenido dependerá ante todo del contenido de agua del suelo. Una corta cantidad de agua actúa como lubrificante y facilita la colocación de las partículas respecto de las demás y la eliminación del aire, cuando existe un exceso de agua, las burbujas de aire quedan aprisionadas y absorben el esfuerzo de las máquinas. Por otra parte, para conseguir una densidad dada, el esfuerzo de compacción necesario tendrá un valor mínimo para un contenido de agua dado. En el lugar de las obras el contenido de agua es variable, por lo cual deberá buscarse aquel que más se aproxime al óptimo. Podrá seguirse la regla empírica siguiente: el contenido de agua será el óptimo cuando se observe que tomando un puñado de material y oprimiéndolo fuertemente con la mano, se marca la huella de los dedos sin que el agua rezume a través de éstos; esta bola de tierra deberá alisarse cuando se la hace saltar dos o tres veces en la mano. Según los casos, el suelo deberá escarificarse para airearlo y facilitar la evaporación o regarse para aumentar el contenido de agua. Por esta misma razón deberá evitarse toda adición posterior de agua a la calzada, ya que su efecto sería una disminución de la resistencia. La evaporación en las calzadas sin revestimiento o en las carreteras de tierra desempeña un papel esencial por reducir el contenido de agua y aumentar la cohesión.
Se verá más adelante cómo estos datos teóricos pueden traducirse en normas prácticas. La compacción, como parte de las obras públicas, da lugar a abundantes ensayos de laboratorio para controlar el contenido de agua y medir la densidad en estado seco. Estos ensayos muy fáciles de ejecutar, deberán hacerse en gran número para seguir las variaciones de los suelos que se vayan encontrando en la carretera, pero todavía no constituyen una práctica común en las obras forestales. En éstas se considera que basta con la pericia de los técnicos, que se sirven de un cierto número de datos prácticos ganados en su propia experiencia.
Función de las diferentes capas
En una vía pública construida para admitir una circulación intensa, se distinguen varias capas, cada una de las cuales debe resistir esfuerzos concretos. De arriba a abajo se distinguen, en forma esquemática, la capa superficial, la capa de base y la capa de cimiento (Figura 9).
La capa superficial soporta el esfuerzo vertical de las cargas y el esfuerzo horizontal del frenado; debe ofrecer resistencia al corte y presentar una gran cohesión. Casi siempre está constituida por aglutinantes a base de hidrocarburos y permanece en contacto con las ruedas.
La capa de base, de unos 10 a 20 cm. de espesor, debe resistir principalmente los esfuerzos verticales; será compacta y presentará buena cohesión en la superficie.
La capa de cimiento es más gruesa que la de base y su función es resistir las cargas verticales amortiguadas; puede no presentar cohesión alguna.
La forma es la de la superficie del terreno de cimiento o terreno natural tal como queda después de la nivelación. Diremos de pasada que entre la capa de cimiento y el terreno natural puede colocarse una subcapa que evite los afloramientos capilares debidos a las aguas freáticas profundas y evacue las aguas de infiltración.
Prácticamente en las carreteras forestales en terreno compactado no se observa esta sucesión de ti es capas correspondientes a los materiales elegidos para resistir los diversos esfuerzos. En realidad, la calidad de cada una de estas capas debe determinarse previamente, lo que conduce a un transporte voluminoso y relativamente caro de materiales. Se observan solamente dos capas: el terreno natural y la capa de mejoramiento (Figura 9).
FIGURA 9. - A. Capas de una carretera pública de tráfico intenso.
FIGURA 9. - B. Las dos capas de una carretera forestal de tierra.
Terreno natural
El suelo natural, una vez desprovisto de la tierra vegetal y nivelado con rellenos transversales, basta como capa de cimiento, que es así continuación del terreno natural. Se prestan a esto muchos suelos que puedan compactarse y que sean poco sensibles al agua.
La compacción de los suelos será tanto más fácil cuanto más continua sea la granulometría. En este caso la repartición de las partículas de tamaño diferente i permite obtener por compacción una elevada densidad y una buena reducción de los espacios vacíos. Estos suelos son tanto menos sensibles al agua cuanto menor sea su proporción de elementos finos y sobre todo de arcilla. Los suelos siguientes son particularmente aptos:
a) suelos de partículas gruesas formados por una mezcla de grava y gravisca con pocas o ninguna partícula fina;b) gravas con partículas finas, más o menos limosas o arcillosas;
c) suelos arenosos con pocos o ningún elemento fino.
Pueden bastar las arenas finas poco limosas. La cualidad principal exigida en este estrato de la carretera es una escasa sensibilidad al agua, para lo cual conviene prever un buen avenamiento por zanjas y por evaporación.
Capa de mejoramiento
Por encima del terreno natural compactado se dispone una capa de mejoramiento que corresponde a la capa de base de las carreteras importantes. Los componentes se elegirán con todo cuidado, lo que obliga a disponer de materiales para hacer frente a las escaseces locales que puedan manifestarse. Los guijos de más de 30 ó 40 mm. deberán eliminarse para facilitar el alisado y nivelación y evitar desgarros superficiales provocados por la circulación. Al igual que para la capa de cimiento, una buena granulometría permite la estabilización de esta capa por compacción. Los materiales serán de dureza suficiente para que el tráfico no los fragmente: este defecto, que modifica la granulometría y aumenta la plasticidad, se observa en algunas arenas graníticas y en ciertos esquistos. La capa de mejoramiento tiene -un espesor variable entre 15 y 20 cm. antes de la compacción. Está formada por mezclas naturales de grava que comprenden guijos, cascajo, arenas y pocas partículas finas. Se extraen de canteras a cielo abierto en los depósitos fluviales situados en el cauce principal de los ríos.
En la zona tropical, estos materiales casi siempre están integrados por grava laterítica que comprende elementos gruesos y una parte fina arcillosa. Los elementos gruesos de diámetro superior a 1 mm. están formados por concreciones ferruginosas de dureza variable y confieren a las capas compactadas una alta resistencia al corte. La parte fina contiene óxidos de hierro y de aluminio que conducen a los conocidos fenómenos de endurecimiento al aire e insensibilización al agua. La grava laterítica se comprime bien con un rodillo de neumáticos o simplemente por efecto del tráfico. Por otra parte, constituye frecuentemente el único material duro disponible en la región tropical.
Los materiales de mejoramiento se extraen de yacimientos naturales siempre heterogéneos. Su contenido en concreciones varía según la profundidad; deberán desecharse los nódulos gruesos y compactos que se puedan encontrar. Con frecuencia los yacimientos de composición conveniente son poco profundos y su contenido en arcilla aumenta hasta ser inaceptable en su porción inferior. La prospección de estos yacimientos y la vigilancia durante la extracción exigen una constante intervención del jefe de las obras.
Las propiedades mecánicas de los suelos de textura fina varían según su contenido de agua. Se ha visto que la cohesión está vinculada a la presencia de arcilla y de agua y que, a su vez, la arcilla presenta una elevada sensibilidad al agua. Se ha visto asimismo que la resistencia aumenta según la compacidad y que la compacidad máxima sólo puede obtenerse por apisonado cuando el contenido de agua es conveniente. Una vez obtenido este apisonado máximo, es esencial evitar una penetración posterior del agua, que siempre sería perturbadora. Casi siempre el deterioro de la calzada es atribuible a una reducción imprevista de la resistencia, sea del terreno o de una capa de la calzada.
Las medidas que deben tomarse tenderán a:
a) evitar la penetración de aguas pluviales en la calzada;
b) asegurar la evacuación de las aguas de lluvia por escurrimiento;
c) asegurar el avenamiento de las capas integrantes;
d) evitar la imbibición por capilaridad;
e) favorecer la evaporación superficial.
La penetración de las aguas pluviales queda limitada por la presencia de capas superiores compactas que presentan baja permeabilidad. Es evidente que por razones de economía las carreteras exclusivamente - forestales jamás llevan recubrimiento impermeable a base de cemento natural o de hidrocarburos aglutinantes. Así, pues, sólo la compacidad de la capa superior y la forma bombeada de la calzada limitarán la imbibición superficial de las aguas de lluvia. Cuando las excavaciones se hacen en temporada lluviosa, conviene no detenerlas hasta haber conseguido una forma bombeada de la superficie que garantice el escurrimiento de las aguas de lluvia hacia zanjas provisionales. Esta forma pueden constituirla dos simples planos inclinados que se realizan con la niveladora que sigue a la explanadora. El mantenimiento tiene por objeto, sobre todo en las zonas de clima muy lluvioso, restablecer la forma bombeada para evitar el estancamiento del agua.
La evacuación de las aguas por las zanjas debe ser lo más rápida posible (Figura 10). El objeto de las zanjas laterales no es recoger las aguas que reciba la calzada, sino evacuarlas hacia desagües naturales, como riachuelos, o hasta las zanjas de avenamiento. Una zanja lateral que queda llena de agua por no poder vaciarse en los desagües demasiado estrechos o demasiado escasos, favorece la imbibición de la calzada y disminuye su resistencia. Después de cesar una lluvia intensa, la superficie de la carretera puede haberse secado en varios centímetros de profundidad por la acción del viento y del sol y, sin embargo, originar surcos si las capas inferiores están embebidas del agua de una zanja cercana que se llena frecuentemente o se vacía con lentitud.
Se ha visto antes que la pendiente longitudinal de las zanjas debe ser superior al 1 ó 2 por ciento para evitar depósitos de sedimentos y a la vez inferior al 5 por ciento para evitar la formación de cárcavas que destruirían los andenes. A este fin es esencial disponer desagües suficientes que garanticen la evacuación de las lluvias intensas. Su número será muy alto en los dos casos siguientes:
a) cuando la pendiente de la zanja lateral es reducida (1 ó 2 por ciento), porque entonces la velocidad de evacuación de las aguas es también reducida;b) cuando tal pendiente es pronunciada (5 por ciento), porque entonces esta velocidad es alta y provoca una activa erosión.
En los tramos de carreteras situados en laderas la zanja interna debe poder vaciarse bajo la carretera mediante un número suficiente de canales. Para estimar si en un tramo dado de la carretera el número de zanjas y de desagües abiertos es suficiente para evacuar las aguas de lluvia, no hay más medio que visitar tal tramo al comenzar una lluvia intensa. Se observará entonces que los desagües casi siempre son insuficientes.
Cuando la calzada queda embebida de agua, sea ésta pluvial, de las zanjas laterales llenas o de las capas freáticas profundas que ascienden por capilaridad, se preverá un avenamiento permanente. Esto puede conseguirse por varios medios. Las zanjas laterales se construirán de forma que su fondo esté al menos a 50 cm. por debajo del nivel de la calzada para limitar a las capas profundas únicamente el peligro de una eventual imbibición prolongada. Cuando la carretera atraviesa un terreno acuífero estando las capas freáticas próximas a la superficie, se recomienda situar entre el terreno natural y las capas artificiales un estrato anticapilar y de desagüe poco profundo y muy permeable, que impida la ascensión capilar del agua y evacue la procedente de esta ascensión o de una infiltración de arriba abajo; para esto basta una capa de unos 10 cm. de arena o de gravisca. Quizá convenga situar esta capa sobre un asiento de haces de ramiza o de alfajías para evitar la mezcla con el terreno subyacente.
La evaporación superficial depende directamente de la insolación y de la aireación de la calzada. En el bosque, los árboles grandes próximos a la plataforma se interponen a los rayos del sol. Su sombra impide que la calzada se seque, sobre todo por la mañana temprano. Cortando estos árboles se prolonga el período de insolación y se consigue una mejor aireación superficial de la carretera: las corrientes de aire circulan tanto mejor cuanto más ancha es la faja desarbolada. Por supuesto, nunca se dejarán árboles cuya copa se proyecte verticalmente sobre la carretera, pues ésta recibiría la sombra de la copa y el goteo de sus ramas después de las lluvias.
Es difícil precisar la anchura mínima de la faja que debe desarbolarse en el bosque al construir una carretera. Esta anchura depende de muchos factores: altura media de las masas, orientación de la carretera, sentido de los vientos dominantes y naturaleza del suelo. Mientras más altos sean los pies de masa más larga será la faja desarbolada. El lado expuesto al sol por la mañana se seca antes que el lado opuesto. Una carretera orientada según los vientos dominantes se secará más deprisa que si está orientada en otro sentido. Las carreteras en terreno arcilloso deben contar con más espacio que las de suelos arenosos. Una vía principal siempre habrá de estar más desembarazada que una secundaria (Figura 11).
Algunos jefes de obras admiten que la anchura de desmonte a cada lado debe ser al menos igual a la anchura del terreno de cimentación de la carretera, con lo cual prevén una faja desarbolada de anchura tres veces mayor que la anchura de la carretera comprendidas las cunetas. La mejor regla consiste en precisar que después de las 8,30 ó 9 de la mañana, la plataforma de la carretera no debe recibir sombra alguna entre las cunetas. Todo árbol que proyecte su sombra en tal momento deberá apearse.
Se han expuesto hasta aquí las diversas normas que gobiernan la protección de las carreteras contra la degradación y contra una reducción de su resistencia por la acción del agua. El constructor de carreteras forestales de tierra debe llevar estas normas siempre presentes hasta constituir en su fuero interno una auténtica «obsesión por el agua». Conviene recordar que si las capas de la carretera quedan embebidas, o si los vehículos circulan por una calzada que haya perdido su resistencia, las deformaciones, surcos y baches serán profundos e irremediables durante toda la estación de las lluvias. Si por el contrario se toman todas las precauciones apuntadas más atrás, el espesor de la capa mojada por las lluvias es lo suficientemente reducido para secarse en pocas horas, pudiendo entonces la carretera soportar el tráfico forestal. Salvo en los períodos de intensidad pluvial máxima, los forestales disponen de muchos días secos para el transporte.
Suele decirse que la construcción de carreteras es ya demasiado costosa para permitirse el lujo de gastar un tiempo precioso estudiando su trazado. Bastará evaluar el costo de tal estudio y compararlo con los gastos de construcción para darse cuenta de que las economías conseguidas gracias a una disminución de la longitud total y del movimiento de tierras son tales que todo desembolso por concepto de estudio es una excelente inversión.
Para concretar lo dicho, supongamos que el trabajo adicional de estudio equivale a recorrer de cuatro a seis veces, al máximo, el tramo de carretera estudiado. Esto se hace a razón de 3 a 6 Km. por día, recorridos por un grupo integrado por el jefe de las obras, el contramaestre y unos diez operarios. Un estudio preliminar del trazado, según los principios aquí expuestos, correspondería a un desembolso del orden del 2 al 3 por ciento del costo total. Conviene observar que en los Estados Unidos suele admitirse en las carreteras forestales un gasto por estudio del 5 por ciento del costo total. Frente a estos gastos, que corresponden por kilómetro de carretera a unas dos o tres horas de trabajo con tractor del tipo D7 ¿qué no representan los miles de metros cúbicos de excavaciones que pueden economizarse ? Sin contar las demás ventajas indirectas, pero tangibles, que ofrece una carretera bien trazada, las pendientes se adaptan a los vehículos, las curvas no obligan a una aminoración exagerada de la marcha y los camiones pueden utilizarse a plena carga y a su velocidad normal sin fatiga excesiva.
Todo estudio está regido por un principio fundamental: las líneas generales de un trazado se determinan previamente por un método de aproximaciones sucesivas en mapas, planos o croquis de escala creciente, correspondientes a reconocimientos efectuados a pie sobre el terreno.
Conviene subrayar dos aspectos esenciales del estudio de las carreteras: No hay nada que sustituya al estudio metódico y gradualmente detallado de la zona seleccionada. Este estudio obliga a recorrer a pie varias veces y en ambos sentidos la zona elegido para verificar y completar los datos recogidos durante los anteriores reconocimientos. Estos datos serán valiosos en la oficina técnica en los períodos de estudio que se alternan con los reconocimientos.
La determinación del trazado y los diversos reconocimientos de conjunto sólo podrá ejecutarlos una persona debidamente capacitada (jefe de obras o ingeniero) con práctica de explotación forestal. El papel de un topógrafo, que sólo es topógrafo, es levantar planos, replantear un trazado o proceder a un relevamiento poligonal, operaciones ciertamente delicadas pero más o menos mecánicas, y no elegir un trazado. Esta elección exige toda la experiencia de un jefe de obras o de un ingeniero y resulta de armonizar la forma del terreno con el tipo de carretera prevista. Son precisamente el criterio y la experiencia personales los elementos que mayormente influyen en la elección del mejor trazado, esto es, del que exige un menor movimiento de tierras, permitiendo a la vez la construcción de una calzada de características prefijadas. Es una ilusión suponer que la «búsqueda de un paso» se efectúa únicamente en el terreno. El estudio de oficina y el reconocimiento a pie son operaciones complementarias, ya que toda visión de conjunto y toda decisión se obtienen únicamente en el campamento, con calma y reflexión, contando con el mayor número posible de datos de todo tipo y pudiendo apreciar en su contexto los varios elementos de decisión. A su vez, los datos fundamentales que determinarán la posterior elección sólo pueden recogerse en el terreno. Obstinarse en limitar la búsqueda al terreno únicamente sólo conduce a recorrer desordenadamente una gran superficie a costa de esfuerzos prolongados y sin aportar en definitiva más que algunos datos mejor o peor relacionados entre Si.
Se distinguen cinco fases en el estudio metódico y gradualmente detallado del terreno:
1. obtención de datos de orden general mediante el estudio de los mapas existentes, reconocimientos aéreos y examen de fotografías aéreas;2. determinación de un trazado provisional con arreglo a los datos así recogidos;
3. reconocimientos detallados sobre el terreno de acuerdo con las hipótesis del trazado provisional;
4. determinación del trazado definitivo para rectificar el provisional atendiendo a los datos recogidos durante los reconocimientos;
5. en último lugar, replanteo definitivo en el mapa y en el terreno del trazado elegido en función de los accidentes de detalle encontrados en el terreno.
En la realidad, algunas de estas fases se hallan muy vinculadas entre sí, o incluso son simultáneas, según la experiencia y competencia del encargado del estudio. Pero cada una de estas fases corresponde a un estadio real en la marcha de los estudios. En la práctica este trabajo sistemático no inmoviliza al jefe de obras más tiempo que el que le permiten sus obligaciones habituales.
Primera fase: de conjunto de los documentos
Examinaremos primero en qué forma se estudia la dirección genérica de un trazado y después la resolución del problema general del trazado entre dos puntos.
La primera fase del estudio consiste en determinar una dirección aproximada del trazado. En esta fase se utilizará toda la información cartográfica existente sobre la región.
Mapas generales. Un paso previo consiste en estudiar los documentos cartográficos existentes. Pese a sus imperfecciones, estos mapas pueden contribuir al principio en grado apreciable; al menos se encuentran en ellos algunos datos que serán fáciles de comprobar como crestas, ríos principales, cascadas o rápidos en los mismos, etc. De hecho, estos mapas sólo son útiles para una exploración a pequeña escala, pero para una concesión de extensión media (10.000 Ha.) se sacarán pocos datos de los mapas a escala 1/200.000, aparte la situación de los ríos muy anchos o de las crestas cuyo franqueo plantee un difícil problema.
Reconocimientos aéreos. Será siempre ventajoso efectuar reconocimientos aéreos de toda la zona forestal estudiada. Previamente se preparará un plan minucioso de los diferentes vuelos. Estos vuelos se trazarán en los croquis o mapas a pequeña escala de que se disponga, aun cuando estos documentos sean poco precisos. Los vuelos pueden ser de dos tipos: una serie de vuelos según una cuadrícula con equidistancias de 5 a 10 Km., o bien vuelos entre dos puntos de fácil identificación y que servirán de referencia, como saliente del bosque, cascada o rápido en una corriente de agua, confluencia de dos ríos, encrucijada de una carretera, cerro, aldea, etc. En cada vuelo las distancias se anotan en minutos según la velocidad del avión (a 180 Km. por hora, un minuto corresponde a 3 Km.). Al pasar sobre cada punto de referencia se anota la hora para situar tal punto sobre el mapa.
La altura de vuelo será de 400 a 1.000 m., según la altura de las nubes y el comportamiento del avión. Se utilizan aeroplanos ligeros de ala alta que faciliten la visión de la tripulación y capaces de volar al menos a 200 Km. por hora con relación a tierra. Si se quieren evitar correcciones de rumbo por causa del viento, cada trayecto recto se limitará a media hora, aproximadamente. La tripulación está formada por el piloto y uno o dos observadores que se revisan mutuamente sus datos.
Por lo demás, un reconocimiento aéreo puede efectuarse en fases diversas de la marcha de los trabajos. De esta forma el avión podrá utilizarse tanto para un vuelo general y sistemático de la zona que debe recorrerse (primera fase de los trabajos) como para un reconocimiento concreto (tercera fase de los trabajos) sobre una zona limitada o incluso para la observación de puntos concretos, como gargantas o acantilados.
Si se cuenta con fotografías aéreas, incluso a pequeña escala (por ejemplo, a 1/50.000), se deberán utilizar. La fotografía aérea es en realidad una imagen del terreno fiel y completa sobre la que podrán situarse los detalles importantes de la topografía. Cada fotografía debe someterse a un examen cualitativo e incluso permitirá medidas angulares de dirección; en realidad, se conservan los ángulos que parten del punto principal o central de cada fotografía, pero no así las longitudes medidas a partir de tal punto.
En el caso de terrenos poco accidentados y con fotos tomadas con un eje sensiblemente vertical, se podrá obtener un buen conjunto de fotos procurando repartir lo mejor posible las discrepancias entre bandas y cuidando de que la superposición sea exacta en las partes comunes a todas ellas: el resultado obtenido es un «mosaico que podrá servir como mapa provisional. Este documento puede ser fotografiado pero no debe olvidarse que las deformaciones de conjunto pueden ser considerables, por lo que se evitará el error de efectuar en tal mapa medidas de longitud.
Siempre que sea posible se preferirá el examen estereoscópico de un par de fotografías. Esta pareja es la parte común a dos fotografías consecutivas de una misma banda, esto es, tomadas sucesivamente desde el avión durante el mismo vuelo. El examen estereoscópico es el único que permite simultáneamente el examen a fondo de los detalles planimétricos y el del relieve; se tiene la impresión de examinar una maqueta. Este examen, relativamente fácil, exige una cierta preparación previa que consiste en aprender a efectuar correctamente un montaje estereoscópico y a interpretar los estereogramas.1
1 A tal fin el Institut géographique national (IGN) de Francia ha editado un opúsculo sobre el examen estereoscópico de las fotografías aéreas y una colección de estereogramas modelo con una interpretación comentada de los diversos detalles identificados. Este material podrá obtenerse solicitándolo del Service commercial de l'IGN, 107 rue la Boétie, París 8e, Ely. 48-17, o de La Phototèque, 2, avenare Pasteur, Saint-Mandé (Seine).
Mapas particulares de prospección. El único documento verdaderamente útil de que puede disponerse lo constituye un croquis de conjunto de la zona objeto de la explotación. Este croquis se traza con ayuda de datos recogidos durante la ejecución de un inventario metódico efectuado a partir de una red de vías secundarias abiertas en el bosque. Esencialmente este método de prospección, destinado a suplir la falta de mapas a gran escala y a inventariar los árboles maderables en la concesión forestal, consiste en lo siguiente: el sector forestal en que se deba hacer la prospección se divide en parcelas rectangulares por medio de senderos principales en dirección norte-sur y de senderos secundarios en dirección este-oeste. La superficie de las parcelas varía según el intervalo elegido para los senderos: por ejemplo, 1.000 × 250 m. (esto es, 25 Ha.) o 500 × 200 m. (esto es, 10 Ha.). Esta red de senderos forma una trama topográfica sobre la que se sitúan a mano alzada los accidentes topográficos y los árboles maderables. Para poner en limpio este croquis de conjunto (también llamado mapa de prospección) suelen adoptarse las escalas de 1/20.000 o de 1/10.000. Es preciso asimilar la verdad fundamental de que ningún estudio de carretera o de explotación podrá conseguirse con un gasto mínimo sin una buena prospección previa.
El examen preliminar del mapa de prospección permitirá seleccionar las zonas privilegiadas en cuyo interior se podrá seguidamente trazar una carretera de caracteres fijados de antemano. En tal croquis se podrán situar:
a) las zonas boscosas explotables que en consecuencia deberán servirse;b) los puntos de paso obligados, tales como gargantas en valles para salvar cursos de agua y los pasos que puedan servir como puertos para franquear cadenas montañosas;
c) las zonas que deben evitarse: lugares pantanosos o inundados en la temporada de lluvias que exigirían costosos rellenos y de estabilidad con frecuencia precaria;
d) las zonas de antiguas plantaciones de consumo sin árboles explotables pero de fácil travesía por no ser necesario el descepado.
Por desgracia; el mapa de prospección sólo abarca la zona objeto del permiso o de la concesión forestal. Falta siempre información sobre las zonas situadas por fuera de estos límites y que deberá atravesar la carretera principal de extracción hasta la red de carreteras públicas o hasta el curso de agua. Para esta zona serán de gran ayuda las observaciones aéreas o el estudio de fotografías aéreas.
Segunda fase: Trazado provisional
La documentación cartográfica se va así completando poco a poco gracias a los datos allegados por todos los medios posibles: mapas generales, reconocimientos aéreos, fotografías aéreas y mapas de prospección. Estos documentos básicos son después objeto de un examen metódico que conducirán a uno o más trazados provisionales. Este examen comprende dos etapas:
La primera consiste en familiarizarse con el relieve topográfico. Este relieve es resultado de la erosión, esto es, del desgaste de las partes altas del relieve y del transporte de los desechos a las partes bajas por la acción de las aguas, sobre todo las pluviales.
Será conveniente indicar el emplazamiento de las líneas características, esto es, las cuencas hidrográficas y los thalwegs o vaguadas. Las primeras son la intersección superior de dos vertientes contiguas. Los thalwegs o líneas de confluencia de las aguas fluyentes, a menudo seguidas por cursos de agua, son la intersección hacia abajo de dos vertientes vecinas. Las líneas de la misma naturaleza se ramifican y articulan en forma parecida a un tejado. La convergencia de las aguas hacia los puntos más bajos hace que los thalwegs confluyan unos en otros, esto es, forman una red ramificada.
Entre cada dos thalwegs existe una cuenca hidrográfica las cuales forman otra red que encierra la red de thalwegs.
Marcando sistemáticamente la situación de los thalwegs y de las principales cuencas hidrográficas, se obtiene una imagen aproximada de los rasgos esenciales del terreno facilitándose así el estudio (Figura 12).
Al proceder a una prospección metódica se ignora en general en qué momento posterior se estudiará el trazado de las carreteras de explotación, pero con frecuencia sucede que, por no poderse trabajar en las mejores condiciones, la prospección precede inmediatamente al estudio del trazado. Estas dos operaciones se confían en tal caso a la misma persona. Al proceder al levantamiento topográfico, el jefe de la prospección atenderá especialmente a los datos útiles para el estudio de la carretera. Tomará nota de las zonas rocosas, pantanosas y abruptas e impropias para un trazado económico; indicará en especial los puntos de fácil paso, las gargantas secundarias en las cuencas hidrográficas, cercanías de ríos favorables para la erección de puentes, etc. Todos estos datos facilitarán el estudio de conjunto, permitirán reconocer en detalle un trazado provisional y reducirán la duración de los reconocimientos detallados posteriores.
En segundo lugar, el trazado provisional persigue una aproximación cada vez mayor. En la práctica se trata de determinar los puntos de paso obligado y de prever entre dos puntos sucesivos un tramo provisional. Pese a la diversidad morfológica de los terrenos, el examen de mapas y croquis de conjunto permite reducir todos los casos a las situaciones tipo que se examinan a continuación:
En terreno llano, la única dificultad que puede presentarse se deriva de los obstáculos, del orden que sean; no deberán perseguirse a toda costa líneas rectas y largas, sino que con frecuencia conviene empezar por desplazar el trazado fuera de esta zona con obstáculos para evitar curvas de desviación. En efecto, un arco dado M P N (Figura 13) nunca será mucho más largo que el trayecto directo que representa su cuerda M T N. Por la misma razón, vale más evitar un conjunto de obstáculos (rocas, cepas grandes) que rodear cada uno de ellos: el trazado M R N es preferible al M p q r N.
En terreno accidentado, cuando existen en el terreno crestas y ondulaciones pronunciadas, serán necesarios algunos ensayos antes de elegir el trazado. Si los puntos de paso obligado son evidentes, la solución se impone por sí misma, pero este caso es excepcional. En la práctica, en la elección del trazado se conjugan tres factores: longitud de construcción, pendiente máxima y movimientos de tierra que deben evitarse. Los diversos casos particulares podrán casi siempre resolverse recurriendo a una de las cuatro situaciones tipo que se examinan seguidamente:
a) Los dos puntos que deben unirse se hallan en el fondo del mismo thalweg
Cuando los dos puntos A y B se hallan en la misma ribera del thalweg bastará elegir un trazado más alto que las zonas inundables por las crecidas: un trazado como el A p1 p2 p3 B (Figura 14) podría ser interesante si permite, aun a costa de un ligero alargamiento, reducir los rellenos o sustituir un puente algo importante (P1) por dos alcantarillas p1 y p2 de construcción más fácil.Cuando los dos puntos A y C (Figura 14) se hallan en márgenes opuestas de un mismo curso de agua, conviene buscar a lo largo del mismo el punto en que el paso exigirá las obras más aceptables sin que ello suponga un alargamiento excesivo del trazado. Con frecuencia conviene atravesar el thalweg lo más ladera arriba posible para reducir las obras a un mínimo. Una solución como la A p1 p2 p4 C exigirá menos rellenos y con frecuencia será más ventajosa que el trazado A p3 p4 p5 C.
b) Los dos puntos que deben unirse están situados en la misma cuenca, pero uno en la vertiente y el otro en el fondo del valle
Con frecuencia se pretende descender desde el punto más alto D (Figura 15) con la pendiente máxima admisible hasta el fondo del valle, que se recorre entonces a nivel hasta el punto bajo. Una solución preferible consiste, siempre que sea posible, en seguir un trazado directo conservando una pendiente media.En la práctica casi siempre será conveniente evitar un trazado directo D P5 E (Figura 15) con un puente p5, prefiriéndose un trazado como el D p6 p5 p4 E más largo, ciertamente, y con tres alcantarillas p6, p5 y p4, pero que puede construirse económicamente en perfil mixto, en la ladera, con parte de relleno y parte en desmonte. Este trazado puede reunir las ventajas siguientes: conserva una pendiente moderada, exige una manutención más económica, permite una fácil circulación en toda época del año y sirve una zona de bosque decididamente más extensa y a un precio total comparable.
c) Los dos puntos que deben unirse están en las vertientes opuestas de un mismo valle o de una misma cresta
En el caso de un valle. El trazado más directo, como el L P1 M (Figura 16) en que pueda pensarse en un principio dará lugar a dos fuertes pendientes (en x e y) y a un puente relativamente importante P1 situado entre dos terraplenes pronunciados de acceso. El perfil es así difícil de recorrer, de manutención cara por su pendiente pronunciada y, por lo tanto, de mejoramiento igualmente costoso. En cambio se preferirá siempre el trazado L P2 p1 M, ladera arriba, que desciende al thalweg en suave pendiente, franquea el thalweg en un punto que exige un puente menor y asciende en pendiente suave por la otra vertiente. Pese a su mayor longitud puede ejecutarse con mayor rapidez conservando casi siempre un perfil mixto de ladera, manteniéndose el gasto total inferior al de un trazado directo L P1 M.En el caso de una cresta. El trazado directo como el M T N (Figura 16) sólo es posible si la inclinación es inferior a la rampa límite. Si bien tiene la ventaja de ser el trazado más corto, su inconveniente es que exige una importante excavación al franquear la cresta T. En el caso particular de que fueran necesarios desmontes importantes para atravesar los valles adyacentes más allá de M o de N, este trazado directo podrá seguir interesando, a condición de que la longitud del eventual transporte de los materiales de excavación esté de acuerdo con los elementos de movimiento de tierras de que se disponga, o sea no más de 50 a 80 m. con la explanadora únicamente.
Aparte estas condiciones particulares, podrá elegirse entre dos soluciones: rodear la cresta con una pendiente lo más suave posible, construyendo la carretera en ladera y con perfil mixto M F N, o bien seguir un trazado intermedio M D N con pendiente límite y que suponga un desmonte poco cuantioso en D y un alargamiento aceptable del trazado. En la elección del menor trazado serán siempre determinantes otros factores: naturaleza del suelo o emplazamiento de los árboles explotables. El examen de los dos casos anteriores conduce a enunciar la regla siguiente: «Para unir dos puntos situados en vertientes opuestas de un valle, se hará el trazado en sentido ascendente al thalweg, y para franquear una cresta el trazado se hará ladera abajo de la cuenca hidrográfica con relación a la línea recta que une estos dos puntos.»
d) Los dos puntos que deben unirse están situados en el fondo de dos valles separados por estribaciones
Se comienza en este caso por buscar los pasos, esto es, los puntos en que pueden franquearse las cuencas hidrográficas; se recurre entonces a uno de los casos anteriores adoptando un trazado medio que corte las vertientes sucesivas oblicuamente por una línea de pendiente constante y perfil mixto.
FIGURA 12. - Líneas características del terreno.
FIGURA 13. - La curva de radio grande M R N es preferible a las dos curvas en sentido contrario M p q r N.
FIGURA 14. - Los dos puntos que se deben enlazar se hallan en el fondo del mismo thalweg; A y B se hallan en la misma orilla; A y C están en márgenes o puestas. El trazado +-+ -+ -+ es preferible al trazado - - - - .
FIGURA 16. - Los dos puntos que deben unirse están en las vertientes opuestas de un mismo valle (L y M) o de una misma cresta (M y N). El trazado + -+ -+ -+ es preferible al trazado - - - - .
La dirección genérica de una carretera principal, para evitar un alargamiento excesivo del recorrido que influiría sobre el tráfico, se decidirá ateniéndose a las normas anteriores. En cambio, será ventajoso a veces alargar una carretera secundaria conservando un perfil longitudinal de pendiente muy suave para servir directamente una extensión mayor y recoger con facilidad la madera de las inmediaciones.
Los datos trasladados al mapa de prospección pueden conducir a uno o dos trazados provisionales teóricos o esquemas de trazado. Para decidir el trazado definitivo habrá que examinar en mayor detalle la configuración del terreno y cotejar en el lugar en cuestión estos esquemas con la situación real durante los reconocimientos particulares.
Tercera fase: Reconocimientos particulares sobre el terreno
El trazado o trazados teóricos provisionales se cotejarán con la configuración del terreno durante los reconocimientos. Se ha visto que estos trazados comprenden una serie de tramos sucesivos proyectados en zonas favorables y separados por puntos de paso obligados. Cada zona favorable y cada punto de paso obligado serán objeto de un reconocimiento en detalle. La época más favorable es la lluviosa, pues en tal momento se aprecian mejor las características del suelo, el límite de las zonas pantanosas y la anchura y nivel de los cursos de agua. Un reconocimiento en temporada seca es ciertamente más agradable, pero puede conducir a errores de apreciación con engorrosas consecuencias. Se deberá ir provisto del mapa de conjunto con los trazados provisionales, de una brújula, un clisímetro, una cinta de 20 m. y, si es posible, un barómetro aneroide. Los jalones que pudieran ser necesarios se encontrarán fácilmente en el propio bosque.
El barómetro aneroide. El empleo del barómetro para medir la altitud relativa se funda en la variación de la presión atmosférica, que disminuye a medida que la altura es mayor. La diferencia de presión atmosférica entre dos puntos depende de la presión atmosférica general en su sentido meteorológico y de la temperatura media en el momento de la observación. Bastará, pues, conocer la diferencia de presión entre los dos puntos para obtener la diferencia de altura o desnivel entre ambos. Para compensar los errores convendrá describir frecuentemente circuitos cerrados pasando dos veces por cada punto en el transcurso del mismo reconocimiento, por ejemplo, cada hora o cada 2 Km. En rigor, las diferencias de altitud son las que pueden medirse con mayor precisión. Se utiliza un barómetro aneroide en que quedan compensadas las variaciones de dilatación del mecanismo por efecto de la temperatura. Este aparato está compuesto esencialmente de un receptáculo cilíndrico en el que se ha practicado el vacío y de un resorte interno que mantiene ambas caras en equilibrio contra la presión atmosférica. El pandeo de estas caras queda amplificado por un mecanismo que acciona una aguja. Puede elegirse entre un modelo de bolsillo, que abulta lo que un reloj grande, o un modelo de precisión (peso con estuche 1.300 g.) que puede dar un error probable de 2 m. Los cuadrantes de los barómetros de nivelación son altimétricos o están graduados directamente en metros.
Puntos de paso obligados. Si se trata de un punto de paso en un curso de agua, se comprueba que en las cercanías no existe otro punto más favorable que hubiera pasado inadvertido en el estudio del mapa. Para apreciar la altura de las eventuales crecidas se buscan los depósitos de materiales arrastrados por tales crecidas y se anotan los vestigios de limo visibles en los tallos de plantas cercanas. Si se trata de franquear una línea divisoria de aguas entre dos valles, se recorren sistemáticamente las cercanías principales y secundarias. Con frecuencia es indispensable que la brigada de reconocimiento remonte los thalwegs para explorar las porciones superiores favorables para el paso. La altura relativa de los puntos altos y bajos característicos se lee con el barómetro.
La naturaleza de los terrenos que se vayan encontrando será objeto de observaciones sistemáticas con relación a las dificultades que podrían plantear en cuanto a movimiento de tierras (rellenos o desmontes). Los terrenos pantanosos inconsistentes en que los rellenos podrían hundirse se delimitan con toda precisión. Los terrenos inestables podrían dar lugar a desprendimientos y corrimientos de tierras una vez hechas las excavaciones. Se explorarán las zonas rocosas que exigirían el empleo de explosivos, así como sus límites. Asimismo, una línea de manantiales podría indicar un afloramiento margoso del que deberá alejarse la carretera.
La presencia de zonas con predominio arenoso o arcilloso y las acumulaciones de gravisca laterítica serán datos esenciales en la elección de un lugar para la construcción de una carretera.
Todos los datos recogidos durante estos reconocimientos se anotan minuciosamente y se trasladan en seguida al mapa, si es posible en el propio terreno.
Método de trazado con pendiente constante. En términos generales, no se tratará de decidir inmediatamente un trazado definitivo basándose en el trazado provisional previsto en el primer examen del mapa. Será preferible, sobre todo en las cercanías de los puntos elevados estudiar cómo se desarrolla sobre el terreno una línea de pendiente constante. Se describirá a continuación un procedimiento simple que podrán seguir los ayudantes de topógrafo. Constituye el único medio aplicable cuando, como suele ocurrir, no se cuenta con un mapa con cotas altitudinales. El método general consiste en operar en dos etapas:
Primera etapa: buscar un trazado posible, imponiéndose un declive dado sin excavación alguna en el sentido axial de la carretera y sin preocuparse de la longitud ni de las curvas. En general, deberán ensayarse varios trazados con un declive decreciente. Por ejemplo, el primer ensayo se hará eligiendo provisionalmente un trazado con pendiente del 6 por ciento, seguido por un segundo ensayo con un 4 por ciento. Los trazados teóricos obtenidos según el procedimiento descrito más adelante adoptarán forma de línea quebrada (llamadas poligonales en topografía).
Segunda etapa: elegir entre estas líneas la que para un declive dado representa el trazado más corto y menos sinuoso, esto es, con ángulos lo más abiertos posible. Casi siempre, la elección podrá hacerse directamente sobre el terreno. Cuando en un terreno accidentado existe incertidumbre, basta con levantar las líneas obtenidas por medio de una brújula, una cinta métrica o un clisímetro para considerar posteriormente la mejor elección.
Esta operación se basa en el empleo del clisímetro Goulier (Figura 17) que para los reconocimientos rápidos es el instrumento ideal, no suplantado aún por ningún otro. El instrumento se sitúa con la mano a pocos centímetros del ojo, pasando un dedo por la argolla. Un sistema colimador integrado por una lente gruesa de aumento permite ver al infinito la imagen de las graduaciones grabadas en una superficie esmerilada que forma parte del instrumento. La imagen de la escala obtenido a través del instrumento parece hallarse en el mismo plano que el objeto observado, con el que puede compararse. El aparato presenta un contrapeso en forma de lira, de forma que la lente de aumento ocupe la misma posición respecto de la vertical cuando se suspende de la anilla: en esta posición la línea de mira que pasa por el cero de la escala es horizontal. En el comercio suelen encontrarse dos modelos de este instrumento uno con una escala de pendiente graduada en fracciones de 0,5 por ciento, desde - 40 a + 40 por ciento, y el otro con dos escalas (- 100 por cien a 0 y 0 a + 100 por cien). El primer modelo es suficiente para los estudios de carreteras. La precisión que puede obtenerse es de 0,25 m. a 100 m. Nunca se repetirá lo bastante que un clisímetro es indispensable en todo estudio de carreteras.
FIGURA 17. - Clisímetro tipo lira. A la izquierda, abierto. A la derecha, cerrado.
Trazado con pendiente dada, esto es, siguiendo un declive o pendiente determinados en el terreno, sobre todo a lo largo de una ladera. A este simple problema suele darse la precaria solución siguiente: se traza más o menos al azar una alineación cualquiera en el momento de las excavaciones, resultando después que la pendiente obtenido es aún excesiva e inaceptable; por medio de desmontes y rellenos sucesivos, que se traducen en muchas horas de bulldozer, el jefe de las obras se esfuerza por mantener la pendiente dentro de límites que juzga aceptables. Casi siempre, esto conduce a un resultado decepcionante pese al voluminoso y costoso movimiento de tierras: el perfil longitudinal obtenido es ondulado y con pendientes excesivas.
Es ilusorio creer que puede conseguirse un perfil de pendiente constante prescindiendo de todo instrumento topográfico. Quienes hayan tratado de recorrer una ladera siguiendo una línea horizontal o de suave pendiente (3 a 5 por ciento) se habrán dado cuenta en seguida de que siempre tienden a subir por la ladera describiendo una línea cuya pendiente llega fácilmente al 20 por ciento o más; esta inclinación casi siempre es superior a la admisible para una carretera de pavimento de tierra. Por ello, es imperativo sustituir estos procedimientos siempre ineficaces por una operación topográfica muy simple. El replanteo de una línea de pendiente constante es, por lo demás, inherente al trazado de carreteras. El material topográfico necesario se reduce a una cinta de agrimensor de 20 m., una brújula y un clisímetro.
La brigada de trabajo está formada por el agente forestal jefe del equipo y cuatro operarios, dos de los cuales llevan la cadena. Otros operarios, cuatro o cinco por ejemplo, se encargan de los desbroces para facilitar la visión: en total, un jefe de equipo y de cuatro a siete operarios.
Con frecuencia, es más fácil operar partiendo del punto más elevado del relevamiento poligonal que deba jalonarse, ya se trate de un paso o de un punto cualquiera en una serranía, ya que el punto bajo no siempre queda predeterminado en forma imperativa, a la vez que el terreno boscoso se ve mejor mirándolo hacia abajo desde la ladera. Podrá entonces utilizarse un simple jalón y un clisímetro como se explica seguidamente:
El jefe de equipo portador del clisímetro comienza por medir la altura sobre el suelo a la que se encuentra su línea de mira (por ejemplo, 1,60 m.). Se colocará entonces un cuadrado de papel blanco o de papel de periódico de 5 a 10 cm. de lado a la misma altura de referencia (1,60 m.) en un jalón o una estaca derecha. Para determinar con el clisímetro la pendiente de la línea que une el portador del aparato con el portador del jalón basta dirigir la visual al cuadrado de papel. La línea de mira entre el ojo del operador y el cuadrado de papel es paralela a la línea que une los puntos de sustentación (Figura 19). Un operador experimentado tomará como punto de referencia del portador del jalón el vértice del sombrero o un punto de la cara elegido (Figura 18), prescindiéndose así del jalón que no siempre es fácil de mantener derecho.
Este procedimiento permite jalonar poco a poco por segmentos o tramos sucesivos una línea quebrada de pendiente dada. La única. precaución consiste en hacer que se mantengan verticales los jalones sobre el suelo.
Con sentido común es fácil de adquirir rápidamente la habilidad que permita al operario avanzar rápidamente en una poligonación de pendiente dada. Este procedimiento tiene la ventaja de ser extremamente simple.
Una vez marcados los vértices de esta línea de pendiente dada, conviene, para facilitar su conservación, señalar cada punto de observación por un jalón o pértiga clavada en el suelo al menos 30 cm. Para hacer visibles estos jalones, con frecuencia se abre su extremo con el machete introduciendo en la ranura un trozo de papel blanco (Figura 20). Es una buena medida numerar los jalones con un lápiz rojo o un bolígrafo, abriendo a tal fin un espejuelo en la cabeza del jalón. A lo largo de la poligonación así relevada se podrá abrir inmediatamente un sendero que facilite las observaciones ulteriores. El procedimiento descrito es, con mucho, el más simple para jalonar un trazado en ladera.
Cuarta fase: Elección del trazado definitivo
El mapa de conjunto debidamente completado con los datos y croquis de todo tipo recogidos en el terreno servirá después de base para determinar el trazado definitivo. Los reconocimientos particulares con el mapa en la mano han permitido entrar en contacto más íntimo con el terreno, cuyo relieve es ya familiar.
La calma y la reflexión debidas permitirán después apreciar mejor los diferentes obstáculos en su justo valor. Así, por ejemplo, en lugar de proponerse en el terreno rodear un barranco de laderas escarpadas con una desviación difícil de construir, podrá verse que un puente quizá sea una solución relativamente menos costosa. Asimismo, un desmonte apenas más largo que otro podrá, sin otros inconvenientes, ser una solución preferible a un trazado mucho más largo. En estos dos casos no se goza de condiciones favorables ni siquiera con un buen croquis en la mano: no se cuenta con todos los elementos de apreciación importantes, el tiempo disponible es limitado y el ambiente (calor, insectos) no permite una reflexión - prolongada, sobre todo si es preciso comparar rápidamente dos trazados muy diferentes. Acuciado por estas circunstancias, el técnico elegirá más o menos inconscientemente una solución mal estudiada. Es evidente que hay que empezar por situarse en las mejores condiciones posibles para llegar a una selección en un momento de calma y después de haber sopesado los diferentes elementos.
En términos generales, no debe olvidarse que un trazado dado resulta de armonizar dos exigencias contradictorias: pendiente mínima y movimiento de tierras mínimo; movimiento de tierras mínimo y longitud del trayecto. Pero los factores movimiento de tierras, pendiente admisible y longitud del recorrido pueden estimarse en términos monetarios: un rápido cálculo que permita comparar el costo de construcción con el de utilización aportará siempre alguna luz nueva. Tomemos el ejemplo concreto siguiente: se trata de elegir entre dos trayectos con iguales características de pendiente para trasladarse del punto A al punto B; el trayecto más corto exige grandes movimientos de tierra que costarían unos 600.000 francos; el más largo tiene 2 Km. más y su construcción costaría 350.000 francos.2 La decisión dependerá en gran parte de la utilización posterior de la carretera: en efecto, cada metro cúbico transportado en estos dos kilómetros suplementarios supone un gasto de 20 francos (si se calcula en 10 francos el precio medio de transporte por metro cúbico y por kilómetro); el costo suplementario de construcción del trayecto corto con relación al largo, esto es, 250.000 francos, correspondería al transporte de 250.000: 20 ó 12.500 m³. La conclusión será, pues, que por debajo de un tráfico de 12.500 m³ deberá elegirse el trayecto largo, mientras que por encima de 12.500 m³ se preferirá el corto. Dicho de otra forma: el trayecto largo será el adecuado para una carretera secundaria y el corto para una carretera principal.
2 1 dólar E.U.A. = 4,90 francos franceses.
FIGURA 18. - Imagen de la escala de pendientes del clisímetro vista a través del aparato con el objeto observado. Lectura: vértice del sombrero a + 65 ó 6,5 por ciento; vértice del jalón a + 50 ó 5 por ciento.
FIGURA 19. - El terreno tiene igual pendiente que la línea de mira.
FIGURA 20. - Jalón con cuadrado de papel para observaciones con el clisímetro. A la derecha, dos estacas de relevamiento poligonal, L³ y N.
En el momento de la elección el jefe de las obras deberá tener presentes las observaciones generales siguientes dictadas por la experiencia:
1. En terreno poco o moderadamente accidentado convendrá siempre que la carretera recorra una cresta o sus inmediaciones; manteniéndose en las formas redondeadas propias de tal lugar, el constructor obtendrá una economía en las excavaciones y un avenamiento fácil, ya que puede suprimir un buen número de alcantarillas y de rellenos.2. En terreno accidentado, la carretera principal pasará de un valle a otro; cada carretera secundaria servirá una parcela correspondiente al conjunto de un valle secundario, lo que evitará franquear las cumbres, que siempre es costoso.
3. En laderas, sobre todo en regiones accidentadas, se buscan las pendientes menos abruptas (Figura 21). La parte más escarpada de las laderas queda limitada hacia lo alto por una línea de transición de pendiente que forma la orilla del altiplano por encima de la cual se tratará de mantenerse. Hacia abajo, sobre todo en los valles de fondo llano, se elegirá la zona inmediatamente por debajo del pie de la pendiente.
4. En un trazado de valle, por el contrario, conviene mantenerse lo más bajo posible, pero por encima del nivel de las crecidas: en un valle de fondo ancho y llano se evita atravesar muchos cursos de agua en las cercanías de su confluencia y en el punto en que su anchura es mayor, economizándose varios puentes o alcantarillas; si el valle es estrecho y las laderas escarpadas, habrá que atravesar menos depresiones profundas y los rellenos serán menos importantes.
5. En laderas, cuando se traza una vía de pendiente constante, basta con un perfil misto (Figura 21) tal que las excavaciones sean nulas sobre el propio eje, sobre todo si la pendiente transversal es reducida, lo que permite un desmonte fácil de apisonar. Por el contrario, si la pendiente transversal del terreno es pronunciada, conviene un perfil predominantemente trincherado más que uno mixto (Figura 22), esto es, conviene que la carretera penetre en el terreno; si el volumen del desmonte es con esto ligeramente mayor, al menos la carretera tendrá un mejor cimiento y el avenamiento será más eficaz.
6. Un desmonte voluminoso tiene dos inconvenientes: por una parte, la superficie de la carretera encajonada en el fondo de la excavación recibe menos el sol y se seca más despacio; por otra, al excavar pueden encontrarse estratos de terreno ricos en arcilla muy difíciles de estabilizar. El remedio consiste en alargar un tanto el trazado para reducir la envergadura del desmonte.
7. Para construir más fácilmente un relleno, sobre todo para el acceso a un puente, puede resultar muy económico hacerlo en las cercanías de una zona de fácil préstamo (Figura 23).
8. Atendiendo a la naturaleza de los terrenos, los rellenos serán de poca altura en un terreno pantanoso y las excavaciones lo más reducidas posible en un suelo rocoso.
9. En terreno ondulado se jalonarán primeramente las alineaciones rectas, tratando de que el ángulo que formen las intersecciones sea lo más abierto posible, de suerte que la curva de enlace sea más fácil de trazar; por el contrario, en terreno accidentado con frecuencia conviene jalonar primero las curvas aprovechando al máximo la forma del relieve en las crestas o en las porciones altas de los thalwegs (cabeceras de barrancos).
Quinta fase: Jalonamiento del trazado en el terreno
El trazado consiste en construir en el terreno los diferentes puntos notables del eje de la carretera; estos puntos son los vértices de las alineaciones rectas, los puntos de entrada y salida de curva, los vértices de curva y los puntos de cambio de rasante. El jalonamiento consiste en marcar sobre el terreno el lugar exacto que ocupará la carretera:
En primer lugar, se sitúan a lo largo del eje jalones distanciados 10 m. en las curvas de radio superior a 100 m. y 5 m. en las de radio menor.
En segundo lugar, se sitúan igualmente jalones en las crestas de los terraplenes de los desmontes para delimitar la anchura que debe desarbolarse. Los jalones se construyen de madera dura de 10 cm. de diámetro y de unos 50 cm. de longitud.
Las alineaciones rectas se trazan a ojo con ayuda de jalones colocados gradualmente de tres en tres. Es inútil servirse de un círculo graduado o de cualquier otro aparato, bastando con verificar que las alineaciones generales conserven una pendiente lo más igual a la pendiente límite admitida. La experiencia demuestra que el trazado real tiende siempre a ser ligeramente más corto que el jalonado, por lo cual se procurará utilizar una pendiente máxima inferior en un 1 por ciento a la pendiente límite; por ejemplo, un trazado con pendiente constante efectuado según las indicaciones del párrafo anterior se jalonaría con una pendiente real del 5 por ciento para una pendiente límite prevista del 6 por ciento.
FIGURA 21. - A media ladera se buscan las pendientes menos pronunciadas.
FIGURA 22. - Conviene más un perfil predominantemente excavado que un perfil mixto equilibrado. 1. Perfil basado en el equilibrio entre desmonte y relleno. 2. Perfil correspondiente a un mayor desmonte y a un terreno de cimentación más estable.
FIGURA 23. - Relleno de acceso a un puente.
FIGURA 24. - Trazado de una curva de empalme.
Trazado de las curvas de empalme. Toda curva destinada a enlazar dos rectas, A'AS y B'BS (Figura 24), que se cortan en S, se define por tres puntos principales: los dos puntos de unión de la curva con las rectas llamados también puntos de entrada A y de salida B de la curva, y el vértice C de la curva situado en la intersección de un arco de círculo con la bisectriz del ángulo formado por A'A y B'B. Casi siempre las curvas de empalme, que en realidad son arcos de círculo, se jalonan por aproximación. Este método, que ofrece al menos el mérito de la simplicidad, no siempre es rápido y sólo conduce a trazar curvas de radio variable. Con frecuencia, estas curvas mal trazadas son origen de accidentes a causa de frenazos intempestivos y brutales.
La experiencia diaria muestra que las carreteras de tierra se desgastan rápidamente en las curvas, lo que invita a trazar éstas con el radio mayor posible.
Para realizar un trazado preciso de las curvas pueden adoptarse diversos métodos, pero todos ellos presentan el doble inconveniente de exigir tablas especiales y de obligar a estacionarse en el vértice S, o incluso a recorrer las alineaciones A'AS y B'BS o la cuerda AB que une los puntos de entrada y salida A y B. Estos diversos puntos no siempre son cómodamente accesibles antes de ejecutar las primeras excavaciones.
CUADRO 4. - DETERMINACIÓN DEL RADIO DE UNA CURVA
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Radio de la curva |
Longitud do la semicuerda leída sobre la cinta AC = AE |
Ordenadas en el vértice leídas en la regla CD = DE |
|
metros |
||
|
30 |
5 |
0,42 |
|
7 |
0,83 |
|
|
10 |
1,72 |
|
|
40 |
5 |
0,31 |
|
7 |
0,61 |
|
|
10 |
1,27 |
|
|
50 |
5 |
0,25 |
|
7 |
0,49 |
|
|
10 |
1,01 |
|
|
75 |
7 |
0,33 |
|
10 |
0,66 |
|
|
15 |
1,52 |
|
|
100 |
7 |
0,23 |
|
10 |
0,51 |
|
|
15 |
1,11 |
|
|
125 |
7 |
0,19 |
|
10 |
0,40 |
|
|
1.5 |
0,90 |
|
|
150 |
10 |
0,33 |
|
15 |
0,75 |
|
|
20 |
1,34 |
|
|
175 |
10 |
0,29 |
|
15 |
0,65 |
|
|
25 |
1,15 |
|
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200 |
10 |
0,25 |
|
15 |
0,57 |
|
|
20 |
1,00 |
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FIGURA 25. - Trazado de un arco de circulo por el procedimiento Fobes.
A continuación se describe un procedimiento muy simple, apto para las necesidades forestales; propuesto por E.W. Fobes, procedimiento que presenta la ventaja de ser simple y de fácil aplicación.3 Bastará disponer de una cinta o cadena de agrimensor de 10 ó 20 m. y de una regla graduada de 2 m.
3 E. W. FOBES, del Laboratorio de Madison, Wisconsin, E.U.A. Improved alignment of logging roads reduces hauling costs. R 1637-40, junio de 1957.
En primer lugar, se clava un jalón en el punto elegido como de entrada de la curva (punto A, Figura 25).
A continuación se elige la distancia que separará cada dos jalones sucesivos. Es evidente que éstos estarán más próximos entre sí en las curvas de poco radio que en las abiertas. En la práctica, se elige una distancia de 10 a 20 m. para una carretera principal. Tomemos en nuestro caso 10 m. Se determina sobre la recta BA un punto C situado entre A y el vértice S (inaccesible) de forma que AC = 10 m. Se sitúa un jalón en D determinado por la regla graduada dispuesta perpendicularmente a AC. El punto D se halla sobre la curva que debe trazarse y su posición queda definida por las dos longitudes AC y CD elegidos previamente en función del radio (Cuadro 4). Para obtener un nuevo punto de la curva basta con trazar una línea DE de forma que DE = CD, situar un jalón provisional en E y prolongar después AE hasta F de manera que EF = AE = AC; el punto F será el segundo punto de la curva. El tercer punto H se obtiene situando un jalón provisionalmente en G de forma que FG = DE = CD y determinando después GH = DG = AC. Repitiendo esta operación hasta encontrar el segundo brazo reato C'A'B' se obtiene una curva que es un oreo de círculo de radio dado.4
4 El radio R del oreo de circulo viene dado por la ecuación R2 = AC2 + (R - CD)2.
Durante el primer ensayo es poco probable que el punto de contacto A' obtenido coincida exactamente con la recta C'B'. Bastará comenzar de nuevo utilizando una longitud ligeramente distinta en la regla graduada. Con un poco de costumbre, al segundo intento se obtiene la curva buscada. El Cuadro 4 indica la forma de elegir las longitudes con la cinta métrica y la regla graduada en función del radio de la curva que se quiere trazar.
