1. introducción, criterios y trazado

Thomas E Guerrero BIngeniero Civil UFPS CcutaMagister en Vas y Transporte UniNorte BarranquillaEmail: [email protected]

DISEO GEOMTRICO DE VAS

CONTENIDO DEL CURSO

En este curso veremos:

1. Generalidades, criterio de diseo y trazado de carreteras.

2. Diseo geomtrico en planta.

3. Diseo geomtrico en perfil.

4. Diseo geomtrico transversal.

5. Movimiento de tierras.

OBJETIVOS DEL CURSO

Formar criterio en los conceptos fundamentalesnecesarios para el diseo geomtrico de vas.

Al final del curso el alumno estar en capacidad de:1. Conocer antecedentes y conceptos bsicos que definen el diseo

geomtrico de vas.

2. Analizar los criterios para la seleccin de los elementos geomtricosen planta y perfil partiendo de los parmetros adoptados para elproyecto.

3. Realizar un diseo geomtrico bsico en planta y en perfil.

4. Describir los principales elementos constitutivos de la seccintransversal de una carretera y los valores de diseo segn losparmetros operacionales del proyecto.

5. Estimar volmenes de movimiento de tierras en proyectos de diseode vas.

BIBLIOGRAFA

Texto gua: Manual de diseo geomtrico paracarreteras. Ministerio de transporte INVIAS, 2008.

Diseo geomtrico de vas. James Crdenas Grisales U.del Valle.

Trazado y localizacin de carreteras. Pablo Emilio Bravo

Manual de prcticas de vas. James Crdenas Grisales yFrancisco Hernndez

Diseo geomtrico de vas. Pedro Chocont

Manual de prctica para el diseo de una carretera.Sergio Alberto Garca Patio

Clculo y diseo de glorietas. Germn Arboleda Vlez

70 % de la Nota Final 30% de la Nota Final

Primer Parcial (Terico Ejercicios).

Segundo Parcial (Terico Ejercicios).

Tercer Parcial (Quices, Trabajos, Proyecto grupal, participacin en clase).

Teora

Ejercicios

Quices

Examen Trabajos

Proyecto

Etc

Calificacin del curso

REGLAS DEL CURSO

Poner atencin a la explicacin

Tome apuntes que usted desee.

IMPORTANTSIMO: Por favor

EL CELULAR PNGALO EN VIBRADOR.

Respetar las opiniones de sus compaeros.

Prestar atencin cuando otros hablan.

Participar.

Mente abierta.

Preguntar lo que no entiende.

Intercambiar experiencias.

Lista de correos del curso.

CONTENIDO DEL CURSO

En este curso veremos:


2. Diseo geomtrico en planta.

3. Diseo geomtrico en perfil.

4. Diseo geomtrico transversal.

5. Movimiento de tierras.

CONTENIDO DEL CURSO


1.1. Conceptos bsicos y definiciones

1.2. Controles para el diseo geomtrico.

1.3. El Trazado

Que es una Va?

Es una infraestructura de transporte cuyafinalidad es permitir la circulacin de vehculosen condiciones de continuidad en el espacio y eltiempo, con niveles adecuados de seguridad yde comodidad. Puede estar constituida por unao varias calzadas, uno o varios sentidos decirculacin o uno o varios carriles en cadasentido, de acuerdo con las exigencias de lademanda de trnsito y la clasificacin funcionalde la misma. Son parte relevante del Sistema deTransporte

Elementos de una va

Fuente: Ing. Edgar Jimnez www.doblevia.wordpress.com

Seccin tpica transversal de una va doble calzada

Fuente: Manual de diseo geomtrico de carretras INVIAS, 2008

LEER: LEY 1228 DE JULIO 16 DE 2008

POR LA CUAL SE DETERMINAN LAS FAJAS MNIMAS DE RETIRO

OBLIGATORIO O REAS DE EXCLUSIN, PARA LAS CARRETERAS DEL SISTEMA

VIAL NACIONAL, SE CREA EL SNIC Y OTRAS DISPOSICIONES

LECTURA #1

Seccin tpica transversal de vas primarias y secundarias


Seccin tpica transversal de vas terciarias


C O N S U L T A R E N L A S E S P E C I F I C A C I O N E S G E N E R A L E S

D E C O N S T R U C C I N D E C A R R E T E R A S A D O P T A D A S P O R

E L M I N I S T E R I O D E T R A N S P O R T E P O R M E D I O D E L A

R E S 3 2 8 8 D E L 1 5 D E A G O S T O D E 2 0 0 7 , L O S

A R T C U L O S R E F E R E N T E S A :

- M E Z C L A A S F L T I C A E N C A L I E N T E

- S U B B A S E S G R A N U L A R E S

- B A S E S G R A N U L A R E S

- D I F E R E N T E S T I P O S D E B A S E S E S T A B I L I Z A D A S

- C O N F O R M A C I N D E C A L Z A D A E X I S T E N T E .

INVESTIGAR SOBRE

FUNCIONES DE UNA RED VIAL

Movilidad: Permitir circulacin en forma rpida,cmoda, econmica y segura.

Accesibilidad: Permitir acceso a cualquier puntohabitado en el rea que sirve la red.

El problema es que estas funciones pueden sercontradictorias.

QU ES EL DISEO GEOMTRICO ?

Es plasmar en un plano y describir en una cartera deubicacin los elementos visibles del proyecto bajocriterios y controles dispuestos para tal fin. Este debeincluir como mnimo:

Alineamiento Horizontal.

Alineamiento Vertical.

Seccin Transversal.

Carteras de ubicacin.

Clculo de volmenes.

OBJETIVOS DEL DISEO GEOMTRICO

FUNCIONALIDAD: Determinada por el tipo de va y eltrnsito, permitiendo una apropiada movilidad con unapropiado nivel de servicio.

SEGURIDAD VIAL: Simplicidad y uniformidad de losdiseos.

COMODIDAD: Apropiadas transiciones.

INTEGRACIN CON EL ENTORNO. Minimizar impactosambientales.

ARMONA O ESTTICA: Adaptabilidad paisajstica,recorrido fcil y agradable, sin sorpresas.

ECONOMA: Los objetivos anteriores deben lograrse a unoscostos razonables.

OBJETIVOSOBJETIVOS DEL DISEO GEOMTRICO

FACTORES O REQUISITOS DEL DISEO

FACTORES EXTERNOS: Topografa, Geologa yGeotecnia, Trnsito, Condiciones ambientales, Clima,Drenaje, Desarrollo Urbanstico, AspectosSocioeconmicos, propiedades, aspectosinstitucionales.

ASPECTOS INTERNOS: Velocidades, efectosoperacionales, esttica y armona, tipo de va.

Plano de planta perfil (Tpico)

CLASIFICACIN DE LAS VAS

Segn el MDGC 2008, las vas se clasifican segn su funcionalidad y el tipo de terreno:

Funcionalidad: Determinada segn la necesidad operacional de lacarretera o de los intereses de la nacin en sus diferentes niveles:

Primarias

Secundarias

Terciarias

Tipo de terreno: Determinada por la topografa predominante en eltramo en estudio, es decir que a lo largo del proyecto pueden presentarsetramos homogneos en diferentes tipos de terreno.

Plano

Ondulado

Montaoso

Escarpado

Tipo de terreno:

CLASIFICACIN DE LAS VAS

TerrenoPendientes medias

longitudinales

Pendientes transversales

al eje de la vaMovimiento de tierras

Plano (P) < 3% < 5

Mnimo movimiento de tierras por lo que no

presenta dificultad en el trazado ni en la

explanacin de la va.

Ondulado (O) 3% - 6% 6 - 13

Moderado movimiento de tierras, que permite

alineamientos ms o menos rectos, sin mayores

dificultades en el trazdo y explanacin.

Montaoso (M) 6% - 8% 13 - 40

Pendientes transversales y longitudinales fuertes

aunque no son mximas. Existe dificultad en el

trazado y en las explanaciones.

Escarpado () > 8% > 40

Mximo movimiento de tierras debido al trazado y

explanaciones, pues los alineamientos

normalmente estn definidos por la divisoria de

aguas.

OTRAS CLASIFICACIONES

Segn caractersticas geomtricas: Clasificadas as segn la geometra de los elementos que la componen.

Autopistas

Vas Multicarril

Vas de dos carriles

Segn nomenclatura funcional: Rutas troncales y Transversales. Las rutas se dividen en tramos

ej.2516

Ruta Alterna. Ej 90.

Tramo alterno Ej. 9006B

Variantes: Ej 90AT-A

Ramales: Ej 90A AT-01

Subramales: Ej.80 CS 02-1

Poste de referencia (SI-04)

Kilmetro: 27

Ruta Nacional: 4514

Ruta: 45

Tramo: 14

Va de dos carriles

Sistema de autopistas

Va multicarril

Camino Vecinal

CONTENIDO DEL CURSO




1.3. El Trazado

VELOCIDAD DE DISEO

Criterios: VD = f(seguridad de los usuarios).

Garantizar consistencia en la velocidad.

Identificar tramos homogneos (topografa).

Velocidad de Diseo del tramo homogneo (VTR)

Tramos homogneos y VTR

Para identificar los tramos homogneos y establecer suVelocidad de Diseo (VTR) se debe atender a los siguientescriterios:

1) La longitud mnima de un tramo de carretera con unavelocidad de diseo dada debe ser de tres (3) kilmetros paravelocidades entre veinte y cincuenta kilmetros por hora (20 y50 km/h) y de cuatro (4) kilmetros para velocidades entresesenta y ciento diez kilmetros por hora (60 y 110 km/h).

2) La diferencia de la velocidad de diseo entre tramosadyacentes no puede ser mayor a veinte kilmetros por hora(20 km/h).

Velocidad de Diseo del tramo homogneo (VTR)

Est definida en funcin de la categora de la carretera y el tipo de

terreno. A un tramo homogneo se le puede asignar una Velocidad dediseo (VTR) en el rango que se indica en la Tabla 2.1. del MDGC 2008.

VELOCIDAD ESPECFICA (VE)

PreguntaDe que depende la velocidad tope a la cualva un conductor?

- Restricciones u oportunidades que ofrezca el trazado de lacarretera.

- Estado de la superficie de la calzada.

- Condiciones climticas.

- Intensidad del trfico.

- Caractersticas del vehculo.

- Seales de lmite de velocidad colocadas en la va

PreguntaCreen ustedes que las seales de velocidadmxima permitida son acatadas por el conductor?


Es la velocidad mxima ms probable con que seraabordado cada elemento geomtrico.

Depende de:

1. Velocidad de Diseo del Tramo Homogneo (VTR). Lodeseable sera que VTR=VE.

2. De la geometra del trazado inmediatamente antes delelemento considerado, teniendo en cuenta el sentido en queel vehculo realiza el recorrido.


Para asegurar la mayor homogeneidad posible en laVelocidad Especfica de curvas y entretangencias, se obligaa que las VE de los elementos que integran un tramohomogneo sean como mnimo iguales a la VTR y nosuperen esta velocidad en ms de veinte kilmetros porhora (VTR + 20 km/h).

Pasos para asignar VE en planta y perfil

1) En el proceso de diseo del eje en planta:

Partiendo de la Velocidad de Diseo del tramohomogneo adoptada (VTR), asignar la VelocidadEspecfica a cada una de las curvas horizontales(VCH).

Partiendo de la Velocidad Especfica asignada a lascurvas horizontales (VCH), asignar la velocidadespecfica a las entretangencias horizontales (VETH).

Pasos para asignar VE en planta y perfil

2) En el proceso de diseo del eje en perfil:

Partiendo de la Velocidad Especfica asignada a lascurvas horizontales (VCH) y a las entretangenciashorizontales (VETH), asignar la Velocidad Especficaa las curvas verticales (VCV).

Partiendo de la Velocidad Especfica asignada a lasentretangencias horizontales (VETH), asignar laVelocidad Especfica a las tangentes verticales (VTV).

Velocidad Especfica de la curva horizontal (VCH)

Este parmetro buscadefinir de manera puntual lavelocidad de diseo de cadauna de las curvashorizontales.

Para su adopcin se empleacomo valor base la VTRdefinida para el tramosiguiendo la metodologaplanteada en el numeral2.1.3.1.1. del MDGC.


Para asignar la Velocidad Especfica (VCH) a lascurvas horizontales incluidas en un Tramohomogneo, se consideran los siguientesparmetros:

1. La Velocidad de Diseo del Tramo homogneo (VTR)en que se encuentra la curva horizontal.

2. El sentido en que el vehculo recorre la carretera.

3. La Velocidad Especfica asignada a la curva horizontalanterior.

4. La longitud del Segmento Recto anterior. Para losefectos descritos en el MDGC se considera SegmentoRecto a la distancia horizontal medida entre lospuntos medios de las espirales de las curvas al inicio yal final del segmento si stas son espiralizadas entreel PT y el PC de las curvas si son circulares.

5. La deflexin en la curva analizada.


Finalidad de la metodologa

Radica en la posibilidad de garantizarconsistencia en la velocidad al evitar los cambiosabruptos en las velocidades especficas de curvashorizontales consecutivas.

Tiene en cuenta factores asociados alcomportamiento de los conductores a partir deldesarrollo de la va durante la conduccin (verTablas 2.2. y 2.3.).

Velocidad Especfica de la entretangencia horizontal (VETH)

Su determinacin cobra importancia en elprocedimiento de verificacin de la Distancia deadelantamiento (Da) y en la definicin de laVelocidad Especfica de las curvas verticales(VCV).

Su procedimiento de determinacin depende delas VCH de las dos curvas adyacentes, y su valorser igual a la mayor VCH de ambas.

Velocidad Especfica de la curva vertical (VCV)

Se usa para el diseo de las curvas verticales, cncavas oconvexas, cumpliendo con el criterio de Distancia deVisibilidad de Parada (DP), buscando mantenercoherencia de operacin en los diseos en planta y enperfil.

Su forma de determinacin est completamente ligada aldiseo en planta, as:

Si la curva vertical coincide con una curva horizontal,VCV = VCH

Si la curva vertical coincide con una entretangencia horizontal, VCV = VETH.

Velocidad Especfica de la tangente vertical (VTV)

Se usa para definir las pendientes mximas de las rampas contenidas dentro del tramo homogneo.

Su valor se determina a partir de la VETH.

Distancias de Visibilidad

La distancia de visibilidad se define como lalongitud continua de carretera que es visible haciaadelante por el conductor de un vehculo quecircula por ella.

Una de las caractersticas ms importantes quedebe ofrecer el trazado de una carretera alconductor de un vehculo es la posibilidad de verhacia adelante, tal que le permita realizar unacirculacin segura y eficiente.

Interesa estimar: Distancia de visibilidad de parada Distancia de visibilidad de cruce en intersecciones Distancia de visibilidad de adelantamiento

Distancia de visibilidad de parada (Dp)

Distancia necesaria para que el conductor de un vehculo puedadetenerlo antes de llegar a un obstculo que aparezca en su trayectoriaal circular a la velocidad especfica del elemento (VCH, VETH, VCV oVTV).

Puede estimarse: (Forma general)

Dp = Distancia de visibilidad de parada, (m)

Ve = Velocidad especifica del elemento, (km/h)

t = Tiempo de percepcin-reaccin (2,5 seg)

a = Tasa de desaceleracin (3,4 m/seg2)

OJOVER LA Dp CUANDO TIENE EN CUENTA LAPENDIENTE DE LA RASANTE

Distancia de visibilidad de parada en tramos a nivel

Distancia de visibilidad de parada en tramos con pendiente

Distancia de visibilidad de adelantamiento (Da)

Es la distancia de visibilidad suficiente para que, encondiciones de seguridad, el conductor de unvehculo pueda adelantar a otro, que circula por elmismo carril a una velocidad menor, sin peligro deinterferir con un tercer vehculo que venga ensentido contrario y se haga visible al iniciarse lamaniobra de adelantamiento. El concepto aplica envas de dos carriles con trnsito en las dos (2)direcciones.

Da = distancia de visibilidad de adelantamiento, (m)D1= distancia recorrida durante el tiempo de percepcin y reaccin (2.5 segundos) del conductor que va a efectuar la maniobra, (m)D2= distancia recorrida por el vehculo adelantando durante el tiempo desde que invade el carril del sentido contrario hasta que regresa a su carril (8.5 segundos, valor experimental), (m)D3= distancia de seguridad, una vez terminada la maniobra, entre el vehculo adelantando y el vehculo que viene en la direccin opuesta, recorrida durante el tiempo de despeje (2.0 segundos, valor experimental), (m)D4= distancia recorrida por el vehculo que viene en sentido opuesto (estimada en 2/3 de D2), (m)

D D D D Da 1 2 3 4

Distancia de visibilidad de adelantamiento

Distancia de visibilidad de cruce

Es la longitud mnima disponible de carretera, visible para losconductores que circulan en sentidos opuestos, obligados allevar a cabo la maniobra para esquivarse. Se supone que cruzana 10 km/h.

OJO:VER CUALES SON LAS VARIABLES QUEINFLUYEN EN EL CLCULO DE t2

Se trata de garantizar visibilidad en cruces a nivel


CONTENIDO DEL CURSO




1.3. El Trazado

INTRODUCCIN

Definidas las rutas alternativas y fijados los criteriosde diseo, se buscar una combinacin dealineamientos rectos y curvos que se adapten alterreno.

Para proyectar se adapta una lnea o eje. Respectodel cual los dems elementos son referenciados.

Durante el trazado el problema planimtrico seresuelve casi ntegramente y el altimtricoparcialmente.

LINEA DE CEROS

Es aquella lnea que pasando por puntos obligados del

proyecto, conserva la pendiente uniforme especificada y

que de coincidir con el eje de la va, este no aceptara

cortes ni rellenos.

Para su materializacin sobre el plano, lo puedo hacer

mediante el uso del mtodo del compas y para ello debo

conocer: La distancias entre curvas de nivel (mts),

pendiente a la que yo deseo que quede mi trazado y la

escala del plano sobre el cual yo estoy trabajando.

LINEA DE CEROS

La abertura del compas (D) se determina as:

Donde:

D = Abertura del compas en centmetros.

C = Distancia entre curvas de nivel en metros.

P = Pendiente requerida en porcentaje.

E = Escala del plano.

LINEA DE CEROS

Con la abertura del compas, se prosigue a plasmar en el plano

la lnea de ceros, empezando en un punto definido A y haciendo

cortes nicamente por las curvas de nivel inmediatamente

inferior o inmediatamente superior a la curva de nivel en la

cual se encuentra el punto A.

Elegido mi punto de corte, procedo hacer el mismo

procedimiento indicado anteriormente, hasta llegar al punto

final B.

LINEA DE CEROS

Siguiendo la forma del terreno, la pendiente mxima

posible o estimada (PME) que los une se determina

dibujando una lnea estimada de menor recorrido

que se encuentre prxima a la lnea por trazar.

Se comparar la PME con la mxima permitida

(PMP). Si aquella fuera mayor, se escoger la PMP

para el trazado. En caso contrario se escoger la

PME.

Trazado de una lnea de pendiente(Tomado de Crdenas & Hernndez)

Trazado de una lnea de pendiente uniforme a partir de un origen sin especificar destino.(Tomado de Crdenas & Hernndez)

Poligonal ajustada al trazado(Tomado de Crdenas & Hernndez)

1. introducción, criterios y trazado

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