245838414-Trazo-de-Una-Carretera-y-Eleccion-de-Una-Mejor-Ruta

TRAZO DE UNA CARRETERA Y ELECCIÓN DE UNA MEJOR RUTA
INTRODUCCION
El diseño geométrico es la parte más importante del proyecto de una carretera,
estableciendo, con base en los condicionantes o factores existentes, la configuración
geométrica definitiva del conjunto tridimensional que supone, para satisfacer al
máximo los objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad, la seguridad, la
comodidad, la integración en su entorno, la armonía o estética, la economía y la
elasticidad.
La funcionalidad vendrá determinada por el tipo de vía a proyectar y sus
características, así como por el volumen y propiedades del tránsito, permitiendo una
adecuada movilidad por el territorio a los usuarios y mercancías a través de una
suficiente velocidad de operación del conjunto de la circulación.
La seguridad vial debe ser la premisa básica en cualquier diseño vial, inspirando todas
las fases del mismo, hasta las mínimas facetas, reflejada principalmente en la
simplicidad y uniformidad de los diseños.
La comodidad de los usuarios de los vehículos debe incrementarse en consonancia
con la mejora general de la calidad de vida, disminuyendo las aceleraciones y,
especialmente, sus variaciones que reducen la comodidad de los ocupantes de los
vehículos. Todo ello ajustando las curvaturas de la geometría y sus transiciones a las
velocidades de operación por las que optan los conductores a lo largo de los
alineamientos.
La integración en su entorno debe procurar minimizar los impactos ambientales,
teniendo en cuenta el uso y valores de los suelos afectados, siendo básica la mayor
adaptación física posible a la topografía existente.
La armonía o estética de la obra resultante tiene dos posibles puntos de vista: el
exterior o estático, relacionado con la adaptación paisajística, y el interior o dinámico
vinculado con la comodidad visual del conductor ante las perspectivas cambiantes que
se agolpan a sus pupilas y pueden llegar a provocar fatiga o distracción, motivo de
peligrosidad. Hay que obtener un diseño geométrico conjunto que ofrezca al
conductor un recorrido fácil y agradable, exento de sorpresas y desorientaciones.
La economía o el menor costo posible, tanto de la ejecución de la obra, como del
mantenimiento y la explotación futura de la misma, alcanzando siempre una solución
de compromiso con el resto de objetivos o criterios.
La elasticidad suficiente de la solución definitiva para prever posibles ampliaciones en
el futuro.
TRAZO DE UNA CARRETERA Y ELECCIÓN DE UNA MEJOR RUTA
I.
OBJETIVOS:
 El objetivo principal del diseño o trazo de una carretera es adecuar la
infraestructura vial existente en lo relacionado con alineamientos horizontales,
verticales y de sección transversal, de tal manera que se permita el tránsito de
vehículos.
II.
MARCO TEORICO:
 DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS
El diseño geométrico es la parte más importante dentro de un proyecto de
construcción o mejoramiento de una vía.
En esta etapa se determina su configuración tridimensional, es decir, la
ubicación y la forma geométrica definida para los elementos de la carretera; de
manera que ésta sea funcional, segura, cómoda, estética, económica.
 CLASIFICACION DE LA RED VIAL:
CLASIFICACIÓN DE LAS CARRETERAS SEGÚN SU FUNCIÓN:
CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A LA DEMANDA:
AUTOPISTAS:
Carretera de IMDA mayor de 4000 veh/día, de calzadas separadas, cada una
con dos o más carriles, con control total de los accesos (ingresos y salidas) que
proporciona flujo vehicular completamente continuo. Se le denominará con la
sigla A.P.
CARRETERAS DUALES O MULTICARRIL:
De IMDA mayor de 4000 veh/dia, de calzadas separadas, cada una con dos o
más carriles; con control parcial de accesos. Se le denominará con la sigla MC
(Multicarril).
CARRETERAS DE 1RA. CLASE:
Son aquellas con un IMDA entre 4000-2001 veh/día de una calzada de dos
carriles (DC).
CARRETERAS DE 2DA. CLASE:
Son aquellas de una calzada de dos carriles (DC) que soportan entre 2000-400
veh/día.
CARRETERAS DE 3RA. CLASE:
Son aquellas de una calzada que soportan menos de 400 veh/día.
El diseño de caminos del sistema vecinal < 200 veh/día se rigen por las Normas
emitidas por el MTC para dicho fin y que no forman parte del presente Manual.
TROCHAS CARROZABLES:
Es la categoría más baja de camino transitable para vehículos automotores.
Construido con un mínimo de movimiento de tierras, que permite el paso de un
solo vehículo.
CLASIFICACIÓN SEGÚN CONDICIONES OROGRÁFICAS:
CARRETERAS TIPO 1
Permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma
velocidad que la de los vehículos ligeros. La inclinación transversal del terreno,
normal al eje de la vía, es menor o igual a 10%.
CARRETERAS TIPO 2
Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los
vehículos pesados a reducir sus velocidades significativamente por debajo de
las de los vehículos de pasajeros, sin ocasionar el que aquellos operen a
velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. La
inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, varía entre 10 y
50%.
CARRETERAS TIPO 3
Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los
vehículos pesados a reducir a velocidad sostenida en rampa durante distancias
considerables o a intervalos frecuentes. La inclinación transversal del terreno,
normal al eje de la vía, varía entre 50 y 100%.
CARRETERAS TIPO 4
Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los
vehículos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que
aquellas a las que operan en terreno montañoso, para distancias significativas
o a intervalos muy frecuentes. La inclinación transversal del terreno, normal al
eje de la vía, es mayor de 100%.
 LINEA GRADIENTE:
Es una línea que se desarrolla en la región de interés tomando en cuenta los
puntos de controles primarios y secundarios.
Se adapta a la topografía del terreno y a las especificaciones de pendiente
máxima exigidas para la carretera, garantizando el mínimo movimiento de
tierra.
El ideal en esta etapa (FASE I) es tratar de mantener constante la pendiente en
tramos largos.
Lógicamente para lograr llegar de A hacia B se necesitará tener varios tramos
con varias pendientes.
Δy: Es la diferencia de cotas entre curvas de nivel sucesivas. Pueden estar cada
0.5 m, 1.0 m, 2.0 m,……50.0 m, etc., dependiendo de la escala del plano en
que se esté haciendo el estudio.
Habitualmente se usan planos con escala 1:100.000 a 1:200.000 y fotografías
aéreas a escala 1:50.000, 1:25.000 ó 1:10.000
Δx: Es la distancia horizontal que se debe recorrer para subir o bajar
 TRAZO DE UNA LINEA GRADIENTE EN PLANOS:
El trazado de un conjunto de lineas gradientes en un plano topografico se debe
llevar de manera cuidadosa de tal manera que cumpla con los requerimientos y
parametros del proyecto.
Para un trazo eficaz de una linea gradiente en un plano se recomienda utilizar
la siguiente formula para determinar la abertura de nuestro compas.
𝐃𝐡 =
∆𝒉
𝒙 𝟏𝟎𝟎
𝒎
DONDE:
Dh= Distancia horizontal entre curvas de nivel A y B
Δh= Equidistancia entre las curvas de nivel A y B
m = Pendiente.
EVALUACION DE LAS RUTAS
La mejor ruta entre varias alternativas, que permita enlazar dos extremos o terminales, será aquella
que de acuerdo a las condiciones topográficas, geológicas, hidrológicas y de drenaje, ofrezca el menor
coste con el mayor índice de utilidad económica, social y estética. Por lo que para cada ruta será
necesario determinar en forma aproximada, los costos de construcción, operación y conservación de
la ruta vía a proyectar, para así compararlos con los beneficios probables esperados.
Para poder identificar una buena ruta que cumpla con todas las condiciones necesarias existen
diversos como el que vamos a describir a continuación.
METODO DE BRUCE
Este método se basa en el concepto de longitud resistente que es la comparación entre la
distancia real de la ruta y una distancia equivalente en terreno plano, teniendo en cuenta el mayor
esfuerzo que realizan los vehículos subiendo cuestas muy empinadas y el mayor riesgo y desgaste
de los frenos cuando se aventuran a bajarlas
La longitud resistente de una ruta esa dada por:
Donde:
Xo = Longitud Resistente (m)
X = Longitud total del trazado
y= Desnivel o suma de Desniveles
k = Inverso del coeficiente de tracción
el valor del inverso del coeficiente de tracción esta en función del tipo de capa de rodadura planeada
para el pavimentode la via.
TIPO DE SUPERFICIE
K
Afirmado
21
Tratamiento superficial
32
Carpeta asfáltica
35
Pavimento en concreto
44
La evaluación se realiza en los dos sentidos de circulación a partir de una pendiente recomendada o
especificada para la vía.
CURVAS CIRCULARES:
Son utilizadas en carreteras para enlazar o empalmar dos tangentes:
DIVERSOS TIPOS DE CURVAS CIRCULARES:
Se puede clasificar en dos grupos diferentes: curvas sencillas o curvas compuesas, tambien llamadas
policentricas, y las segundas, a su vez, seran en el mismo sentido o curvas de sentidos contrarios.
RADIOS MINIMOS ABSOLUTOS:
Los radios minimos de curvatura horizontal son los menores radios que pueden recorrerse con la
velocidad de diseño y la tasa maxima de peralte, en condiciones aceptables de seguridad y de
compodidad en el viaje. los radios minimos para cada velocidad de diseño, calculados bajo el criterio
de seguridad ante el deslizamiento, estan dados por la expresion:
Cota: 1348
2m
10 m
0.71
m
m =
10 m
0.71
10
m = 7.1 %
x 100
m =
2
10
m = 20 %
x 100
PUNTO ②:
10 m
Cota: 1358
1.43 m
m =
1.11 m
10 m
1.43
10
x 100
m =
m = 14.3 %
1.11
10
x 100
m = 11.1 %
PUNTO I:
Cota: 1360
10 m
1.67 m
1.25 m
m =
10 m
1.25
10
x 100
m =
m = 12.5 %
1.67
10
x 100
m = 16.7 %
PUNTO ④:
Cota: 1354
10 m
1.43 m
m =
2m
10 m
1.43
10
m = 14.3 %
x 100
m =
2 x 100
10
m = 20 %
Calculamos y encontramos la pendiente promedio predominante:
M = 7.1 + 20 + 14.3 + 11.1 + 12.5 + 16.7 + 14.3 + 20 = 14.5 %
8
Según su orografía podemos deducir que es una carretera de tipo II porque la
pendiente predominante está en el intervalo de (10% - 50%); y según la demanda de
vehículos la clasificamos como carretera de tercer orden (IMDA hasta 400
veh/día).
Para este tipo de carreteras de tercer orden y de tipo II las velocidades de diseño a
emplear son: 40, 50 y 60 km/h.
 Cálculo del Radio Mínimo:
En la siguiente tabla se muestra el coeficiente de fricción máximo (
utilizar para cada velocidad de diseño.
)a
Velocidades de diseño y coeficientes
de fricción a utilizar.
El peralte máximo a utilizar para este tipo de carreteras es
I.
Cálculo del radio mínimo para una velocidad de 40 km/h:
Rmin =
(40)2
127 (0.17 + 0.08)
Rmin = 50.39 ≈ 50 m
II.
Cálculo del radio mínimo para una velocidad de 50 km/h:
Rmin =
(50)2
127 (0.16 + 0.08)
Rmin = 82.02 ≈ 82 m
= 0.08
III.
Cálculo del radio mínimo para una velocidad de 60 km/h:
Rmin =
(60)2
127 (0.15 + 0.08)
Rmin = 123.25 ≈ 123 m
 Cuadro de Azimut, Rumbos y Deflexiones:
PUNTO
RUMBO
AZIMUT
Δ
A
S 150 O
1950
-
B
N 140 O
3460
-
PI1
S 610 O
2410
450
PI2
S 150 E
1650
74.50
PI3
S 710 E
1090
560
PI4
S 50 E
1750
660
PI5
S 140 E
1660
32.50
PI6
S 610 O
1950
240
 Cuadro de Diseño de Curvas, de Deflexiones y coordenadas:
I.
Curva – 01:
R
DELTA
PROL PI
T
E
M
123 m
45
KM1+
50,95
10,13
9,36
0,79
66
CL
LC
PROL PC
94,14
96,60
15,05
PROL PT
ARCO
ESTACA PROGRESIVA PARCIAL ACUM
PC
15,05
1
20
4,95
4,95
2
30
10 14,95
3
40
10 24,95
4
50
10 34,95
5
60
10 44,95
6
70
10 54,95
7
80
10 64,95
8
90
10 74,95
9
100
10 84,95
PT
111,66
11,66 96,60
II.
111,66
φ
X
Y
α
C
2,30
6,96
11,62
16,28
20,94
25,60
30,25
34,91
39,57
45,00
4,95
14,91
24,78
34,48
43,95
53,14
61,97
70,40
78,35
86,97
0,10
0,91
2,52
4,93
8,12
12,07
16,75
22,14
28,19
36,03
1,15
3,48
5,81
8,14
10,47
12,80
15,13
17,46
19,79
22,50
4,95
14,94
24,91
34,83
44,70
54,49
64,20
73,79
83,27
94,14
Curva – 02:
R
DELTA
PROL PI
T
E
M
50 m
74,5
KM1+
38,02
12,81
10,20
1,30
168
CL
LC
PROL PC
PROL PT
60,53
65,01
129,98
194,99
ESTACA
PC
1
2
3
4
5
6
7
PT
III.
ARCO
PROGRESIVA PARCIAL ACUM
129,98
130
0,02
0,02
140
10 10,02
150
10 20,02
160
10 30,02
170
10 40,02
180
10 50,02
190
10 60,02
194,99
4,99 65,01
φ
X
Y
α
C
0,02
11,48
22,94
34,40
45,86
57,32
68,78
74,50
0,02
9,95
19,49
28,25
35,88
42,08
46,61
48,18
0,00
1,00
3,96
8,74
15,18
23,00
31,90
36,64
0,01
5,74
11,47
17,20
22,93
28,66
34,39
37,25
0,02
10,00
19,89
29,57
38,96
47,96
56,48
60,53
Curva – 03:
R
DELTA
PROL PI
T
E
M
50 m
56
KM1+
CL
LC
PROL PC
PROL PT
26,59
6,63
5,85
ARCO
ESTACA PROGRESIVA PARCIAL ACUM
PC
219,41
1
220
0,59
0,59
2
230
10 10,59
3
240
10 20,59
4
250
10 30,59
5
260
10 40,59
PT
268,28
8,28 48,87
0,98
246
46,95
48,87
219,41
268,28
φ
X
Y
α
C
0,67
12,13
23,59
35,05
46,51
56,00
0,59
10,51
20,01
28,71
36,27
41,45
0,00
1,12
4,18
9,07
15,59
22,04
0,34
6,07
11,79
17,52
23,25
28,00
0,59
10,57
20,44
30,11
39,48
46,95
ARCO
ESTACA PROGRESIVA PARCIAL ACUM
φ
PC
358,75
1
360
1,25
1,25
0,87
2
370
10 11,25
7,86
3
380
10 21,25
14,85
4
390
10 31,25
21,84
5
400
10 41,25
28,82
R
82 m
6
410
10 51,25
35,81
7
420DELTA 10 61,25 66 42,80
8
430PROL PI 10 KM1+
71,25
49,79
9
440
10 81,25
56,77
10
450
10 91,25
63,76
PT
453,21T
3,21 94,4653,25 66,00
E
15,77
M
13,23
IV.
V.
Curva
04:
X
Y
1,25
0,01
11,22
0,77
21,01
2,74
30,50
5,88
39,53
10,16
47,98
15,50
1,15
55,71
21,83
412
62,62
29,06
68,59
37,07
73,55
45,74
74,91
48,65
CL
LC
PROL PC
PROL PT
α
C
0,44
3,93
7,42
10,92
14,41
17,91
21,40
24,89
28,39
31,88
33,00
89,32
94,46
358,75
453,21
1,25
11,24
21,19
31,06
40,82
50,42
59,84
69,03
77,97
86,62
89,32
–
Curva – 05:
R
DELTA
PROL PI
82 m
32,5
KM1+
T
E
M
ARCO
ESTACA PROGRESIVA PARCIAL ACUM
PC
474,10
1
480
5,90
5,90
0,57
498
23,90
3,41
3,28
φ
4,12
CL
LC
PROL PC
PROL PT
X
5,90
Y
0,21
45,89
46,51
474,10
520,61
α
2,06
C
5,90
2
3
4
5
490
500
510
520,00
520,61
PT
VI.
10
10
10
10,00
0,61
15,90
25,90
35,90
45,90
46,51
11,11
18,10
25,08
32,07
32,50
15,80
25,47
34,76
43,54
44,06
1,54
4,06
7,73
12,51
12,84
5,56
9,05
12,54
16,04
16,25
15,88
25,79
35,61
45,30
45,89
Curva – 06:
ESTACA
PC
1
2
3
4
5
6
PT
R
DELTA
PROL PI
123 m
24
KM1+
T
E
M
26,14445709
2,747893168
2,68784511
ARCO
PROGRESIVA PARCIAL ACUM
559,86
560
0,14
0,14
570
10 10,14
580
10 20,14
590
10 30,14
600
10 40,14
610
10 50,14
611,38
1,38 51,52
0,42
586
CL
LC
PROL PC
PROL PT
51,15
51,52
559,86
611,38
φ
X
Y
α
C
0,07
4,73
9,38
14,04
18,70
23,36
24,00
0,14
10,13
20,05
29,84
39,44
48,77
50,03
0,00
0,42
1,65
3,68
6,49
10,08
10,63
0,03
2,36
4,69
7,02
9,35
11,68
12,00
0,14
10,14
20,12
30,07
39,97
49,80
51,15