Historia de las carreteras

La historia del transporte por carretera comenzó con el desarrollo de vías por humanos y su bestia de carga.

Antigüedad

Las primeras formas de transporte por carretera fueron los caballos, bueyes que transportaban mercancías por caminos que a menudo seguían senderos de caza, como el Natchez Trace. En la Era Paleolítica, los humanos no necesitaban pistas construidas en campo abierto. Los primeros senderos mejorados habrían sido en vados, pasos de montaña y pantanos. Las primeras mejoras habrían consistido en gran parte en la limpieza de árboles y piedras grandes del camino. A medida que aumentaba el comercio, las vías a menudo se allanaban o ensanchaban para adaptarse al tráfico de personas y animales. Algunas de estas pistas de tierra se desarrollaron en redes bastante extensas, lo que permitió las comunicaciones, el comercio y la gobernanza en áreas amplias. El Imperio Inca en América del Sur y la Confederación Iroquesa en América del Norte, ninguno de los cuales tenía la rueda, son ejemplos del uso efectivo de tales caminos.

El primer transporte de mercancías se realizó sobre cabezas y espaldas humanas, pero el uso de animales de carga, incluidos burros y caballos, se desarrolló durante el Neolítico. Se cree que el primer vehículo fue el travois, un armazón utilizado para arrastrar cargas, que probablemente se desarrolló en Eurasia después del primer uso de bueyes (ganado castrado) para tirar de arados. Aproximadamente en el año 5000 a. C., se desarrollaron los trineos, que son más difíciles de construir que los travois, pero son más fáciles de impulsar sobre superficies lisas. Los animales de carga, los caballos montados y los bueyes que arrastran travois o trineos requieren caminos más anchos y espacios libres más altos que las personas a pie y se requirieron pistas mejoradas. Como resultado, alrededor del año 5000 a. C., las carreteras, incluido Ridgeway, se desarrollaron a lo largo de las crestas en Inglaterra para evitar cruzar ríos y empantanarse.En el centro de Alemania, estas crestas siguieron siendo la forma predominante de la carretera de larga distancia hasta mediados del siglo XVIII.

Carreteras de Harappa

Se ha encontrado pavimentación de calles de los primeros asentamientos humanos alrededor del año 4000 a. C. en ciudades de la civilización del valle del Indo en el subcontinente indio en el actual Pakistán, como Harappa y Mohenjo-Daro. Los caminos de las ciudades eran rectos y largos, y se cruzaban entre sí en ángulo recto.

Transporte con ruedas

Las ruedas parecen haber sido desarrolladas en la antigua Sumer en Mesopotamia alrededor del año 5000 aC, quizás originalmente para la fabricación de cerámica. Su uso de transporte original puede haber sido como accesorios para travois o trineos para reducir la resistencia. Se ha argumentado que los troncos se usaban como rodillos debajo de los trineos antes del desarrollo de las ruedas, pero no hay evidencia arqueológica de esto. La mayoría de las primeras ruedas parecen haber estado unidas a ejes fijos, lo que habría requerido una lubricación regular con grasas animales o aceites vegetales o una separación con cuero para ser efectivos. Los primeros carros simples de dos ruedas, aparentemente desarrollados a partir de travois, parecen haber sido utilizados en Mesopotamia y el norte de Irán alrededor del 3000 a. C. y los carros de dos ruedas aparecieron alrededor del 2800 a. Fueron arrastrados por onagros, emparentados con burros.

Los carros pesados ​​​​de cuatro ruedas se desarrollaron alrededor del 2500 a. C., que solo eran adecuados para el transporte de bueyes y, por lo tanto, solo se usaban donde se cultivaban cultivos, particularmente en Mesopotamia. Los carros de dos ruedas con radios parecen haber sido desarrollados alrededor del año 2000 a. C. por la cultura Andronovo en el sur de Siberia y Asia Central. Casi al mismo tiempo se inventó el primer arnés primitivo que permitía el transporte de caballos.

El transporte sobre ruedas creó la necesidad de mejores carreteras. Generalmente, los materiales naturales no pueden ser lo suficientemente suaves para formar superficies bien niveladas y lo suficientemente fuertes para soportar vehículos con ruedas, especialmente cuando están húmedos, y permanecer intactos. En las zonas urbanas empezó a valer la pena construir calles empedradas y, de hecho, las primeras calles empedradas parecen haberse construido en Ur en el año 4000 a.C. Los caminos de pana se construyeron en Glastonbury, Inglaterra en el 3300 a. C. y los caminos pavimentados con ladrillos se construyeron en la civilización del valle del Indo en el subcontinente indio aproximadamente al mismo tiempo. Las mejoras en la metalurgia significaron que para el año 2000 a. C. las herramientas para cortar piedra estaban generalmente disponibles en el Medio Oriente y Grecia, lo que permitía pavimentar las calles locales.En particular, alrededor del año 2000 a. C., los minoicos construyeron una carretera pavimentada de 50 km desde Knossos en el norte de Creta a través de las montañas hasta Gortyn y Lebena, un puerto en la costa sur de la isla, que tenía desagües laterales, un pavimento de arenisca de 200 mm de espesor. bloques aglutinados con mortero de arcilla y yeso, cubiertos por una capa de losas basálticas y con hombros separados. Esta calzada podría considerarse superior a cualquier calzada romana.

En el año 500 a. C., Darío I el Grande inició un extenso sistema de carreteras para Persia (Irán), incluido el famoso Camino Real, que fue una de las mejores carreteras de su época. El camino se utilizó incluso después de la época romana. Debido a la calidad superior de la carretera, los correos podían viajar 2699 kilómetros (1677 millas) en siete días.

Desde el 268 a. C. hasta el 22 a. C., Ashoka construyó carreteras, edictos, pozos de agua, centros educativos, casas de descanso y hospitales para humanos y animales a lo largo de las carreteras del subcontinente indio y plantó árboles como banyan y mangos para el beneficio de los viajeros. El Imperio Maurya también construyó la Grand Trunk Road, que se extendía desde la actual Bangladesh hasta la actual Peshawar en Pakistán. Su longitud era de alrededor de 2000 millas.

Calzadas romanas

Con la llegada del Imperio Romano, surgió la necesidad de que los ejércitos pudieran viajar rápidamente de una zona a otra, y los caminos que existían a menudo estaban embarrados, lo que retrasaba mucho el movimiento de grandes masas de tropas. Para solucionar este problema, los romanos construyeron grandes calzadas. Estos 'caminos romanos' utilizaban calzadas profundas de piedra triturada como capa subyacente para garantizar que se mantuvieran secos, ya que el agua saldría de la piedra triturada, en lugar de convertirse en barro en los suelos arcillosos. Las legiones hicieron buen tiempo en estos caminos y algunos todavía se utilizan milenios después.

En las rutas más transitadas, había capas adicionales que incluían adoquines o adoquines de seis lados que reducían el polvo y la resistencia de las ruedas. Los adoquines permitieron que los carros romanos viajaran muy rápido, asegurando una buena comunicación con las provincias romanas. Los caminos agrícolas a menudo se pavimentaban primero en el camino a la ciudad, para mantener limpios los productos. Las primeras formas de resortes y amortiguadores para reducir los baches se incorporaron en el transporte tirado por caballos, ya que los adoquines originales a veces no estaban perfectamente alineados.

Edad media

Las vías romanas se deterioraron en la Europa medieval debido a la falta de recursos y habilidades para mantenerlas, pero muchas continuaron en uso. Las alineaciones todavía se utilizan parcialmente en la actualidad, por ejemplo, partes de la A1 de Inglaterra.

En la Europa medieval, antes del 1200, no había redes organizadas de calles dentro de las ciudades, sino simplemente senderos móviles. Con la invención del arnés para caballos y los carros con ejes delanteros giratorios que podían hacer giros cerrados, las redes de calles urbanas se estabilizaron.

Primeros caminos pavimentados con alquitrán

En el mundo islámico medieval, se construyeron muchos caminos en todo el Imperio Árabe. Las carreteras más sofisticadas fueron las de Bagdad, Irak, que fueron pavimentadas con alquitrán en el siglo VIII. El alquitrán se derivaba del petróleo al que se accedía desde los campos petrolíferos de la región, a través del proceso químico de destilación destructiva.

Período moderno temprano

A medida que los estados se desarrollaban y se enriquecían, especialmente con el Renacimiento, comenzaron a construirse nuevos caminos y puentes, a menudo basados ​​en diseños romanos. Aunque hubo intentos de redescubrir los métodos romanos, hubo pocas innovaciones útiles en la construcción de carreteras antes del siglo XVIII.

En el África occidental del siglo XVII, el transporte por carretera en todo el Imperio Ashanti se mantuvo a través de una red de carreteras bien mantenidas que conectaban el continente Ashanti con el río Níger y otras ciudades comerciales. Después de la importante construcción de carreteras emprendida por el reino de Dahomey, se establecieron carreteras de peaje con la función de recaudar impuestos anuales en función de los bienes transportados por la gente de Dahomey y su ocupación.

Entre 1725 y 1737, el general George Wade construyó 400 km (250 millas) de carreteras y 40 puentes para mejorar el control británico de las Highlands escocesas, utilizando diseños de calzadas romanas con grandes piedras en el fondo y grava en la parte superior, con una profundidad general típica de dos metros Estaban tan mal alineados y empinados, según Thomas Telford, "que no eran aptos para los propósitos de la vida civil" y también eran ásperos y mal drenados.

Carreteras de peaje

La responsabilidad del estado de las carreteras recaía en la parroquia local desde la época de los Tudor. En 1656, la parroquia de Radwell, Hertfordshire solicitó ayuda al Parlamento para mantener su sección de Great North Road. El parlamento aprobó una ley que otorgó a los jueces locales poderes para erigir barreras de peaje en una sección de Great North Road, entre Wadesmill, Hertfordshire; Caxton, Cambridgeshire; y Stilton, Huntingdonshire por un período de once años y los ingresos así recaudados deben usarse para el mantenimiento de Great North Road en sus jurisdicciones. La puerta de peaje erigida en Wadesmill se convirtió en la primera puerta de peaje efectiva en Inglaterra.

El primer esquema que tenía fideicomisarios que no eran jueces se estableció a través de una Ley Turnpike en 1707, para una sección de la carretera London-Chester entre Fornhill y Stony Stratford. El principio básico era que los síndicos administrarían los recursos de las diversas parroquias por las que pasaba la carretera, aumentarían esto con los peajes de los usuarios de fuera de las parroquias y aplicarían el conjunto al mantenimiento de la carretera principal. Esto se convirtió en el patrón para el peaje de un número creciente de carreteras, buscado por aquellos que deseaban mejorar el flujo de comercio a través de su parte de un condado.

Durante las tres primeras décadas del siglo XVIII, secciones de las principales carreteras radiales hacia Londres quedaron bajo el control de fideicomisos de autopistas de peaje individuales. El ritmo al que se crearon nuevas autopistas de peaje se aceleró en la década de 1750 cuando se formaron fideicomisos para mantener las rutas cruzadas entre las Grandes Carreteras que irradian desde Londres. Las carreteras que conducen a algunas ciudades de provincia, particularmente en el oeste de Inglaterra, se pusieron bajo fideicomisos únicos y las carreteras clave en Gales se convirtieron en autopistas de peaje. En el sur de Gales, las carreteras de condados completos se pusieron bajo fideicomisos de autopista de peaje único en la década de 1760. En la década de 1770 se produjo un nuevo aumento de la formación de fideicomisos, con la apertura de carreteras de conexión subsidiarias, rutas sobre nuevos puentes, nuevas rutas en las crecientes áreas industriales y carreteras en Escocia. Alrededor de 150 fideicomisos se establecieron en 1750; en 1772 se establecieron otros 400 y, en 1800,En 1825, unos 1.000 fideicomisos controlaban 18.000 millas (29.000 km) de carreteras en Inglaterra y Gales.

Las leyes de estos nuevos fideicomisos y las leyes de renovación de los fideicomisos anteriores incorporaron una lista creciente de poderes y responsabilidades. A partir de la década de 1750, Acts exigió fideicomisos para erigir mojones que indicaran la distancia entre los principales pueblos en el camino. Los usuarios de la carretera estaban obligados a seguir lo que se convertiría en las reglas de la carretera, como conducir por la izquierda y no dañar la superficie de la carretera. Los fideicomisos podrían cobrar peajes adicionales durante el verano para pagar el riego de la carretera a fin de disipar el polvo que levantan los vehículos que circulan a gran velocidad. El parlamento también aprobó algunas leyes generales de autopistas de peaje que se ocupan de la administración de los fideicomisos y restricciones en el ancho de las ruedas; se dijo que las ruedas estrechas causaban una cantidad desproporcionada de daños a la carretera.

La calidad de las primeras carreteras de peaje fue variada. Aunque el turnpiking dio como resultado algunas mejoras en cada carretera, las tecnologías utilizadas para lidiar con las características geológicas, el drenaje y los efectos del clima estaban todas en su infancia. La construcción de carreteras mejoró lentamente, inicialmente gracias a los esfuerzos de topógrafos individuales como John Metcalf en Yorkshire en la década de 1760. Los constructores de autopistas de peaje británicos comenzaron a darse cuenta de la importancia de seleccionar piedras limpias para la superficie y excluir el material vegetal y la arcilla para hacer caminos más duraderos.

Las autopistas de peaje también se construyeron más tarde en los Estados Unidos. Por lo general, fueron construidos por empresas privadas bajo una franquicia del gobierno. Por lo general, reemplazaban rutas paralelas o que ya tenían cierto volumen de comercio, con la esperanza de que la carretera mejorada desviara suficiente tráfico para que la empresa fuera rentable. Los caminos de tablones eran particularmente atractivos ya que reducían en gran medida la resistencia a la rodadura y mitigaban el problema de atascarse en el barro. Otra mejora, una mejor nivelación para disminuir la pendiente de los peores tramos, permitió que los animales de tiro transportaran cargas más pesadas.

Ingenieria civil industrial

Metcalf

A fines del siglo XVIII y principios del XIX, el trabajo de dos ingenieros británicos, Thomas Telford y John Loudon McAdam, y el ingeniero vial francés Pierre-Marie-Jérôme Trésaguet, habían sido pioneros en nuevos métodos de construcción de carreteras.

El primer constructor de caminos profesional que surgió durante la Revolución Industrial fue John Metcalf, quien construyó alrededor de 290 km (180 millas) de carreteras de peaje, principalmente en el norte de Inglaterra, a partir de 1765, cuando el Parlamento aprobó una ley que autorizaba la creación de fideicomisos de autopistas de peaje para construir nuevas carreteras financiadas con peaje en el área de Knaresborough. Metcalf ganó un contrato para construir un tramo de carretera de cinco kilómetros (tres millas) entre Minskip y Ferrensby en una nueva carretera de Harrogate a Boroughbridge. Exploró la sección del campo solo y elaboró ​​la ruta más práctica.

Él creía que un buen camino debería tener buenos cimientos, estar bien drenado y tener una superficie convexa suave para permitir que el agua de lluvia drene rápidamente en las zanjas a los lados. Comprendió la importancia de un buen drenaje, sabiendo que era la lluvia lo que causaba la mayoría de los problemas en las carreteras. Desarrolló una forma de construir un camino a través de un pantano utilizando una serie de balsas hechas de maruca (un tipo de brezo) y aulaga (aliagas) atadas en paquetes como cimientos. Esto estableció su reputación como constructor de carreteras, ya que otros ingenieros habían creído que no se podía hacer. Adquirió un dominio de su oficio con su propio método de cálculo de costos y materiales, que nunca pudo explicar con éxito a los demás.

Trésaguet

A Pierre-Marie-Jérôme Trésaguet se le atribuye ampliamente el establecimiento del primer enfoque científico para la construcción de carreteras en Francia al mismo tiempo. Escribió un memorando sobre su método en 1775, que se convirtió en práctica general en Francia. Se trataba de una capa de rocas grandes, cubierta por una capa de grava más pequeña. La capa inferior mejoró la práctica romana en que se basó en el entendimiento de que el propósito de esta capa (la sub-base o capa base) es transferir el peso del camino y su tráfico al suelo, mientras protege el suelo de deformación repartiendo el peso uniformemente. Por tanto, la subbase no tenía por qué ser una estructura autoportante. La superficie de rodadura superior proporcionaba una superficie lisa para los vehículos, al tiempo que protegía las grandes piedras de la subbase.

Trésaguet entendió la importancia del drenaje proporcionando zanjas laterales profundas, pero insistió en construir sus caminos en trincheras, para poder acceder a ellos desde los lados, lo que socavó este principio. Las superficies y los drenajes bien mantenidos protegen la integridad de la sub-base y Trésaguet introdujo un sistema de mantenimiento continuo, en el que se asignaba a un caminero una sección de la carretera para que se mantuviera a la altura de un estándar.

Telford

El topógrafo e ingeniero Thomas Telford también hizo avances sustanciales en la ingeniería de nuevas carreteras y la construcción de puentes. Su método de construcción de carreteras implicaba la excavación de una gran trinchera en la que se colocaban cimientos de roca pesada. También diseñó sus caminos para que descendieran desde el centro, lo que permitió el drenaje, una mejora importante en la obra de Trésaguet. La superficie de sus caminos consistía en piedra partida. También mejoró los métodos para la construcción de carreteras al mejorar la selección de piedra en función del espesor, teniendo en cuenta el tráfico, la alineación y las pendientes. Durante sus últimos años, Telford fue responsable de reconstruir secciones de la carretera de Londres a Holyhead, una tarea completada por su asistente durante diez años, John MacNeill.

Su trabajo de ingeniería en Holyhead Road (ahora A5) en la década de 1820 redujo el tiempo de viaje del carruaje postal de Londres de 45 horas a solo 27 horas, y las mejores velocidades del carruaje postal aumentaron de 8 a 10 km/h (5 a 6 mph). h) a 9-10 mph (14-16 km/h). Entre Londres y Shrewsbury, la mayor parte de su trabajo en la carretera consistió en mejoras. Más allá de Shrewsbury, y especialmente más allá de Llangollen, el trabajo a menudo implicaba construir una carretera desde cero. Las características notables de esta sección de la ruta incluyen el puente de Waterloo que cruza el río Conwy en Betws-y-Coed, el ascenso desde allí a Capel Curig y luego el descenso desde el paso de Nant Ffrancon hacia Bangor. Entre Capel Curig y Bethesda, en el valle de Ogwen, Telford se desvió del camino original, construido por los romanos durante su ocupación de esta zona.

Caminos de macadán

Fue otro ingeniero escocés, John Loudon McAdam, quien diseñó las primeras carreteras modernas. Desarrolló un material de pavimentación económico de tierra y agregados de piedra (conocido como macadán). Su método de construcción de caminos era más simple que el de Telford, pero más eficaz para proteger los caminos: descubrió que los cimientos macizos de roca sobre roca eran innecesarios y afirmó que solo el suelo nativo soportaría el camino y el tráfico sobre él, siempre que estuviera cubierto por una costra de carretera que protegería el suelo debajo del agua y el desgaste.

También a diferencia de Telford y otros constructores de caminos, McAdam colocó sus caminos lo más nivelados posible. Su camino de 30 pies de ancho (9,1 m) requirió solo una elevación de tres pulgadas desde los bordes hasta el centro. La inclinación y la elevación del camino por encima del nivel freático permitieron que el agua de lluvia se escurriera hacia las zanjas a ambos lados.

El tamaño de las piedras era fundamental para la teoría de la construcción de carreteras de McAdam. El grosor de la carretera inferior de 200 milímetros (7,9 pulgadas) se restringió a piedras de no más de 75 milímetros (3,0 pulgadas). La capa superior de piedras de 50 milímetros (2,0 pulgadas) se limitó a un tamaño de 20 milímetros (0,79 pulgadas) y los supervisores que llevaban balanzas revisaron las piedras. Un trabajador podría verificar el tamaño de la piedra por sí mismo al ver si la piedra le cabía en la boca. La importancia del tamaño de piedra de 20 mm era que las piedras debían ser mucho más pequeñas que el ancho de 100 mm de las llantas de los carruajes de hierro que viajaban por la carretera.

McAdam creía que el "método adecuado" para romper piedras por su utilidad y rapidez se lograba cuando las personas se sentaban y usaban pequeños martillos, rompiendo las piedras para que ninguna pesara más de seis onzas. También escribió que la calidad del camino dependería del cuidado con el que se esparcieran las piedras sobre la superficie en un espacio considerable, una palada a la vez.

McAdam ordenó que no se incorpore al camino ninguna sustancia que absorba agua y afecte el camino por congelamiento. Tampoco había que poner nada sobre la piedra limpia para cerrar el camino. La acción del tráfico rodado haría que la piedra rota se combinara con sus propios ángulos, fusionándose en una superficie nivelada y sólida que soportaría el clima o el tráfico.

A través de su experiencia en la construcción de caminos, McAdam había aprendido que una capa de piedras angulares rotas actuaría como una masa sólida y no requeriría la gran capa de piedra que se usaba anteriormente para construir caminos. Al mantener las piedras de la superficie más pequeñas que el ancho de la llanta, se podría crear una buena superficie de rodadura para el tráfico. Las pequeñas piedras de la superficie también proporcionaron poca tensión en la carretera, siempre que pudieran mantenerse razonablemente secas. En la práctica, sus caminos demostraron ser el doble de fuertes que los caminos de Telford.

Si bien McAdam se había opuesto rotundamente a llenar los vacíos entre sus pequeñas piedras cortadas con material más pequeño, en la práctica, los constructores de caminos comenzaron a introducir materiales de relleno como piedras más pequeñas, arena y arcilla, y se observó que estos caminos eran más resistentes a medida que avanzaban. un resultado. Las carreteras de macadán se construyeron ampliamente en los Estados Unidos y Australia en la década de 1820 y en Europa en las décadas de 1830 y 1840.

Carreteras modernas

Los caminos de macadán eran adecuados para el uso de caballos y carruajes o carruajes, pero estaban muy polvorientos y sujetos a la erosión con fuertes lluvias.

El Movimiento Good Roads se produjo en los Estados Unidos entre finales de la década de 1870 y la década de 1920. Los defensores de las carreteras mejoradas liderados por ciclistas, como la Liga de Conductores Estadounidenses, convirtieron la agitación local en un movimiento político nacional.

Fuera de las ciudades, los caminos eran de tierra o grava; barro en invierno y polvo en verano. Los primeros organizadores citaron a Europa, donde la construcción y el mantenimiento de carreteras contaron con el apoyo de los gobiernos nacionales y locales. En sus primeros años, el objetivo principal del movimiento era la educación para la construcción de carreteras en áreas rurales entre ciudades y para ayudar a las poblaciones rurales a obtener los beneficios sociales y económicos que disfrutaban las ciudades donde los ciudadanos se beneficiaban de los ferrocarriles, trolebuses y calles pavimentadas. Incluso más que los vehículos tradicionales, las bicicletas recién inventadas podrían beneficiarse de buenas carreteras rurales.

Más tarde, no soportaron el uso de vehículos de motor de alta velocidad. Los métodos para estabilizar las carreteras de macadán con alquitrán se remontan al menos a 1834 cuando John Henry Cassell, que operaba desde Cassell's Patent Lava Stone Works en Millwall, patentó "Pitch Macadam". Este método consistía en esparcir alquitrán sobre la subrasante, colocar una capa típica de macadán y finalmente sellar el macadán con una mezcla de alquitrán y arena. El macadán con lechada de alquitrán estaba en uso mucho antes de 1900 e implicaba escarificar la superficie de un pavimento de macadán existente, esparcir alquitrán y volver a compactar. Aunque el uso del alquitrán en la construcción de carreteras era conocido en el siglo XIX, fue poco utilizado y no se introdujo a gran escala hasta que el automóvil apareció en escena a principios del siglo XX.

El asfalto moderno fue patentado por el ingeniero civil británico Edgar Purnell Hooley, quien notó que el alquitrán derramado en la carretera mantenía el polvo bajo y creaba una superficie lisa. Obtuvo una patente en 1901 para asfalto.

La patente de Hooley de 1901 para Tarmac involucraba la mezcla mecánica de alquitrán y agregados antes de depositarlos y luego compactar la mezcla con una apisonadora. El alquitrán se modificó agregando pequeñas cantidades de cemento Portland, resina y brea.