DISEÑO GEOMÉTRICO DE VÍAS

Movimiento de tierra

Sección TransversalDefinición

La sección transversal de una carretera es el corte vertical

perpendicular al eje del alineamiento horizontal y en la

que se pueden observar los diferentes elementos que la

conforman

Movimiento de tierraDefinición

Es la actividad por medio de la cual se realiza el cálculo de las

cantidades de material de excavación (corte) y terraplén

(lleno) necesarias para la construcción de una carretera.

Metodología

Depende de: Tipo de vía Información disponible Equipo y software utilizado Precisión exigida Tipo de terreno

Justificación (1)

El volumen debe ser discriminado por sectores de acuerdo al tipo de suelo ya que los costos de explanación varían de acuerdo a este.

A partir de las secciones transversales se obtienen los chaflanes que deben ser ubicados en el terreno con el fin de indicar los límites de la explanación y la altura de los taludes.

Justificación (2)

Para elaborar el diagrama de masas y manejar de la mejor forma los volúmenes de tierra excedentes.

Es de gran ayuda para el diseño del drenaje (alcantarillas, cunetas, filtros) y estructuras de contención (muros, gaviones).

Justificación (3)

Permite suministrar además de las áreas y volúmenes la información geométrica detallada y completa, de una manera gráfica, estación por estación.

Levantamiento de secciones transversales

El movimiento de tierra se determina a partir de los perfiles o secciones transversales obtenidas

a lo largo del eje de la vía. La longitud de estos perfiles, su espaciamiento y la forma de

obtener la información depende de varios factores

Levantamiento de secciones transversales

Nivel locke Nivel Abney Estación total Nivel de precisión Topografía digitalizada en 3D

Levantamiento de perfiles - Nivel Locke -

Levantamiento de perfiles - Nivel Abney -

Levantamiento de perfiles - De topografía digitalizada 3D -

Espaciamiento

Terreno plano y onduladoCada 10 metros en curvaCada 20 metros en tramo recto

Terreno montañosos y escarpadoCada 5 metros en curvaCada 10 metros en tramo recto

Ancho

Depende de Pendiente transversalAncho de zonaMetodologíaEtapa del proyectoEquipo utilizado

Dibujo de secciones y banca (1)

Se requiere conocerPerfil transversalAncho de bancaCota negraCota sub-rasante Inclinación talud de corte y/o llenoPeralte

Dibujo de secciones y banca (2)

Sobre cada uno de los perfiles transversales del terreno se ubica su correspondiente banca y taludes, con el fin de cuantificar las áreas de excavación o de terraplén.

Elementos para el cálculodel movimiento de tierra

Taludes

Son los planos laterales que delimitan la explanación de la carretera. Puede ser de corte (excavación) o de lleno (terraplén). Su inclinación depende básicamente de su altura y del tipo de suelo

Inclinación Taludes (1)

El estudio de estabilidad de taludes determina su inclinación; el diseño horizontal, vertical y transversal determina la geometría de la banca.

Inclinación Taludes (2)

La inclinación de un talud se mide por la tangente del ángulo que forman tales planos con la vertical y se designa en tanto por uno, donde la unidad es en el sentido vertical; por ejemplo, un corte 1: ½ es un talud de 1 m vertical por 0.50 m horizontal.

Geometría talud

Cálculo de áreas (1)

El área de explanación está definida por la banca, los taludes y el perfil transversal del terreno natural. El ancho de explanación es la distancia horizontal comprendida entre el chaflán izquierdo y el chaflán derecho,

Secciones Transversales Típicas

Cálculo de áreas (2)

Por coordenadas Gráficamente Planímetro Por chaflanes Software CAD Software especializado

Cálculo de áreas- Por coordenadas -

Cálculo de áreas- Gráficamente -

Cálculo de áreas- Planímetro -

Cálculo de áreas- Chaflanes -

Cotanegra

B

1

Xi,-Yi

Hc

IZQUIERDA

Xd,Yd

1

Cotasubrasante

Ht

LC

DERECHA

Y

Ceros

Xi Xd

Yi

Yd

Xi = B/2 + Yi.Hc

Xd = B/2 + Yd.Ht

Cálculo de áreas- Chaflanes -

Se requiere conocer ancho de banca cota negra cota sub-rasante inclinación del talud de corte y/o

lleno

Obtención Chaflán en corte

Obtención Chaflán en terraplén

Obtención ceros transversal

Cálculo de área – sección simple

Yi Y Yd

Xi Abscisa Xd

A = ½ [Y (Xi + Xd) + B/2 (Yi + Yd)]

Cálculo de área – sección mixtaYi 0.0 Y   Yd

Xi Do Abscisa   Xd

-2.6 0.0 1.2   4.10

7.3 2.8 150.0   14.20

Área de corte = ½ (B/2 x Yi - Yi x Do)

Área de lleno = ½ (Do x Y + Y x Xd + Yd x B/2)

Cálculo de Volúmenes

V = L (A1 + A2 + 4Am) / 6

2

)21( AALV

Cp = L (Y1 – Y2) (X1 – X2) / 12

R

xEAxEALCc

2

)2211(

3

AxLV

Cálculo de Volúmenes

V = L (A1 + A2 + 4Am) / 6

2

)21( AALV

Cp = L (Y1 – Y2) (X1 – X2) / 12

R

xEAxEALCc

2

)2211(

3

AxLV

Volumen Prismoide

Volumen Promedio

Volumen Piramide

Corrección prismoidal

Corrección por curvatura3

XinXexE

3

)2121( xAAAALV

Tronco de piramide

Volúmenes

Volúmenes