guía trazado de carreteras

GUÍA GENERAL PROYECTO DE CARRETERAS NUEVAS TRAZADO DE CARRETERAS

ING: Msc . DIEGO FERNANDO PÁEZ MORENO MONITORES: Ángela Maritza Cristancho . . Pedro Elias Uribe Ruíz

2013

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE TRANSPORTE Y VIAS TRAZADO DE CARRETERAS

Guía General Proyecto Trazado de Carreteras Guía General Proyecto Trazado de Carreteras Guía General Proyecto Trazado de Carreteras Guía General Proyecto Trazado de Carreteras

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 6

1. FASE I PRE - FACTIBILIDAD ............................................................................................ 7

1.1. Adquisición de la Cartografía Existente: .......................................................................... 7

1.2. Estudio de Tránsito: ........................................................................................................ 7

1.3. Identificación con base en la información cartográfica de los posibles corredores de ruta:

7

1.4. Trazado de la línea de ceros en el terreno y elaboración de su croquis: ........................... 8

1.5. PROCEDIMIENTOS DE CAMPO Y DE OFICINA FASE I .............................................. 9

1.5.1. INFORME DE TRÁNSITO ............................................................................................ 10

1.5.2. TRAZADO DE LA LÍNEA ANTEPRELIMINAR .................................................................. 11

2. FASE II FACTIBILIDAD .................................................................................................... 16

2.1. Reconocimiento terrestre del corredor de ruta: ............................................................ 16

2.2. Replanteo de la línea de ceros en el terreno: ................................................................ 16

2.3. Levantamiento Topográfico del Corredor de Ruta: ........................................................ 16

2.4. Diseño definitivo del eje en planta, pre diseño en perfil, pre diseño de la sección

transversal y definición de algunos aspectos requeridos para el diseño geométrico (selección de

alternativas): ............................................................................................................................ 16

2.5. Elaboración del presupuesto preliminar: ....................................................................... 17

2.6. PROCEDIMIENTOS DE CAMPO Y DE OFICINA FASE II ........................................... 18

2.6.1. TRAZADO DE LA LÍNEA PRELIMINAR .......................................................................... 19

2.6.2. NIVELACIÓN DE LA LÍNEA PRELIMINAR ...................................................................... 22

2.6.3. TOMA DE TOPOGRAFÍA ............................................................................................. 26

2.6.4. INFORME FASE II – ESTUDIO DE ALTERNATIVAS ........................................................ 29

3. FASE III DISEÑOS DEFINITIVOS ................................................................................... 31

3.1. Eventual mejoramiento del modelo del terreno en el ancho de zona: ........................... 31

3.2. Estudios previos al diseño del eje en perfil y la sección transversal: .............................. 31

3.3. Diseño definitivo del eje en perfil. ................................................................................. 32




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3.4. Diseño definitivo de las secciones transversales. ........................................................... 32

3.5. Análisis del movimiento de tierras ................................................................................ 32

3.6. Diseños complementarios definitivos............................................................................ 33

3.7. Elaboración del presupuesto definitivo ......................................................................... 33

3.8. PROCEDIMIENTOS DE CAMPO Y DE OFICINA FASE III ............................................. 34

3.8.1. LOCALIZACIÓN DEL EJE DEFINITIVO ........................................................................... 35

3.8.2. LOCALIZACIÓN DE CURVAS HORIZONTALES ............................................................... 39

3.8.3. NIVELACIÓN DEL EJE DEFINITIVO............................................................................... 44

3.8.4. LOCALIZACIÓN DE CHAFLANES .................................................................................. 47

3.8.5. INFORME FINAL III ETAPA – PROYECTO FINAL TRAZADO DE CARRETERAS ................. 51

4. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 53

ANEXOS .................................................................................................................................... 54

GENERALIDADES DEL CURSO TRAZADO DE CARRETERAS: ......................................................... 54




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TABLA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Cálculos movimiento de tierras 29

Tabla 2. Criterios Longitud mínima de la espiral 41

Tabla 3. Cálculo Elementos de la Curva E-C-E. 42

Tabla 4. Cálculo elementos Curvas Verticales 46

Tabla 5. Cronograma de actividades semanal 54




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TABLA DE IMÁGENES

Pág.

Imagen 1. Traslado de BM 12

Imagen 2. Trazado de la línea antepreliminar 13

Imagen 3. Trazado de la línea Preliminar 20

Imagen 4. Nivelación de la Línea Preliminar 24

Imagen 5. Toma de Topografía 28

Imagen 6. Curva Masa 29

Imagen 7. Trazado Eje Definitivo 36

Imagen 8. Curvas Verticales 45

Imagen 9. Normas Informe 58

Imagen 10. Normas Planos 59

Imagen 11. Especificaciones Plano Antepreliminar 60

Imagen 12. Especificaciones Plano Preliminar 60

Imagen 13. Especificaciones Plano Nivelación 60

Imagen 14. Especificaciones Plano Toma de Topografía 61

Imagen 15. Especificaciones Plano Selección de Alternativas (Planta 3 alternativas) 61

Imagen 16. Especificaciones Plano Curvas Horizontales 61

Imagen 17. Portada Cartera de Campo 62

Imagen 18. Observaciones Cartera de campo 62




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INTRODUCCIÓN

Ésta asignatura integra el área de infraestructura vial ubicada en sexto semestre; pretende utilizar y transmitir un acopio de conocimientos integrales en las sucesivas etapas del proyecto de localización de una vía carreteable, con especificaciones cualesquiera pero con un mínimo de estudios que permitan su realización. Teniendo en cuenta las condiciones y especificaciones que contemplan las entidades gubernamentales tales como el Instituto Nacional de Vías. Razón por la cual a continuación se describe de manera detallada el conjunto de actividades y estudios complementarios que son necesarios para el diseño geométricos de la carretera; la etapa de pre-inversión que comprende las fases de Pre factibilidad y Factibilidad, y parte de la etapa de inversión que se refiere a Diseños Definitivos dentro del ciclo de un Proyecto de Carreteras; enunciando las diferentes actividades a llevar a cabo para el desarrollo de cada una de ellas y los procedimientos de campo y oficina necesarios en cada caso, que nos permitirá diseñar una vía que cumpla con todos los parámetros de diseño geométrico y de igual forma tenga un costo razonable.




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1. FASE I PRE - FACTIBILIDAD Dentro de ésta fase se realiza el pre diseño aproximado de la carretera a construir, en donde el objetivo fundamental es realizar una evaluación económica del proyecto y establecer si este ofrece o no las posibilidades de ser viable económicamente. Para el cumplimiento de ésta fase es necesaria la realización de ciertas actividades que nos permiten conocer a grandes rasgos la viabilidad del proyecto a realizar, se mencionan a continuación las actividades que se realizarán dentro del curso de Trazado de Carreteras:

1.1. Adquisición de la Cartografía Existente:

Es necesario adquirir mapas topográficos y geológicos del terreno a fin de conocer las generalidades de éste. Para el desarrollo del proyecto de Trazado de Carreteras se trabajará con un plano digital o con una plancha del IGAC.

1.2. Estudio de Tránsito:

Es importante la realización de un estudio de tránsito con una proyección a 20 años, en donde se realice una estimación probable de la demanda vehicular a partir de la entrada en operación de la carretera, para conocer el comportamiento de estos volúmenes y poder realizar un diseño adecuado de la vía. Dicho estudio debe indicar el Volumen Horario de Demanda (VHD) en el año 20 y como será su composición vehicular.

Como se mencionó anteriormente es importante la realización de este estudio, por lo que debe presentarse antes de iniciar las actividades en campo. En el anexo 1 se encuentran las especificaciones a seguir para la presentación de éste informe.

1.3. Identificación con base en la información cart ográfica de los posibles corredores de ruta:

Teniendo los mapas geológicos y topográficos de la zona de estudio, se evalúan aspectos como pendiente transversal del terreno, estabilidad




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geotécnica, número de cauces, sitios de cruce de líneas divisoras de cauce etc., a fin de establecer las condiciones del terreno y de ubicar el sitio más adecuado para el desarrollo del corredor vial para lo cual se realizará el trazado provisional de una línea de ceros, la cual podrá ser modificada cuando se esté trabajando en campo de acuerdo a las condiciones del terreno.

1.4. Trazado de la línea de ceros en el terreno y e laboración de su croquis:

Debe trazarse la línea de ceros en el terreno con el propósito de conectar puntos extremos del tramo teniendo en cuenta el cumplimiento de la Pendiente Media Máxima del corredor de ruta. Para ello es necesario el uso de instrumentos que pueden o no ser de precisión como la brújula, nivel Abney, cinta y jalones.




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1.5.1.5.1.5.1.5. PROCEDIMIENTOS DE PROCEDIMIENTOS DE PROCEDIMIENTOS DE PROCEDIMIENTOS DE CAMPO CAMPO CAMPO CAMPO YYYY DEDEDEDE OFICINA OFICINA OFICINA OFICINA

FASE IFASE IFASE IFASE I




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1.5.1. INFORME DE TRÁNSITO Con el fin de conocer el comportamiento de los volúmenes vehiculares que transitan por la zona de estudio en la cual se desarrollará el proyecto de trazado es importante la realización de un estudio de transito que dé a conocer la proyección de dichos volúmenes y que permita conocer como se comportaran estos a futuro.

Dicho informe deberá contener por lo menos los siguientes aspectos:

1 Introducción

2 Objetivos

3 Descripción de la zona y presentación del Proyecto

4 Metodología y Alcance del estudio

5 Sistema Vial de interés para el estudio

5.1 Descripción de la Red Vial Existente

5.2 Información de Campo

6 Características Actuales del tránsito

6.1 Volúmenes y Composición del tránsito

6.2 Distribución direccional

7 Tránsito Futuro

7.1 Metodología de cálculo

7.2 Periodo de diseño

7.3 Análisis Estadístico

8 Parámetros de Diseño

8.1 Vehículo Tipo

8.2 Volumen Horario de Diseño

9 Conclusiones y Recomendaciones

10 Bibliografía




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1.5.2. TRAZADO DE LA LÍNEA ANTEPRELIMINAR

GENERALIDADES:

Tiene como objetivo principal materializar una línea de ceros en campo que satisfaga las condiciones de diseño teniendo en cuenta trabajar con pendientes aceptables que sean menores a iguales a la pendiente de trabajo máxima correspondiente al 7%. Así mismo se debe procurar el trazado de alineamientos con los cuales se logre obtener la longitud total mínima del proyecto la cual corresponde a 1Km.

EQUIPOS Y MATERIALES

Para la realización del trazado de la línea antepreliminar en campo, es necesario el uso de los siguientes equipos y materiales:

� 1 Nivel Abney � 1 Brújula � 1 Cinta métrica � 2 Jalones � 2 Plomadas � 1 Maceta � 1 Machete � Estacas

PROCEDIMIENTO DE CAMPO:

Se hará un reconocimiento de terreno a fin de identificar los puntos principales y obligados por los cuales pasará la vía.

A continuación a partir del punto de inicio (BOP) y del BM asignados, se realizará el traslado de BM contando con la ayuda del nivel, la brújula y los jalones. El procedimiento a seguir obedece a dos casos según se presente en campo:

� Traslado de BM, dónde existe visual directa entre e l BM y el BOP:

� Se ubica un cadenero sobre el BOP materializado con un jalón, mientras que sobre el BM el observador ubica otro jalón y sobre el apoya la brújula magnética verticalmente; se toma el rumbo




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correspondiente entre los dos puntos y se registra en la cartera de campo.

� A continuación se mide la distancia horizontal que hay entre el BM y el BOP con alineación de los jalones, teniendo en cuenta no utilizar una cintada mayor a 20m.

� Se registran los datos obtenidos en la cartera de campo y se realiza el cálculo de las coordenadas del BOP.

� Traslado de BM, dónde no existe visual directa entr e el BM y el BOP:

� Se coloca sobre el BM un jalón y sobre éste se apoya la brújula

magnética, mientras que un cadenero ubica y fija otro jalón en dirección al BOP, luego se mide el rumbo entre los dos puntos.

� A continuación se mide la distancia horizontal existente entre el BM y el jalón fijado en dirección al BOP, al igual que en el caso anterior.

� En seguida el observador se traslada hacia el jalón fijado en dirección al BOP haciendo un punto de cambio, un cadenero fija nuevamente otro jalón en dirección al BOP y se mide nuevamente el rumbo realizando el procedimiento anterior.

� El observador hará tantos cambios de estaciones como crea necesarios hasta llegar a dar visual al jalón ubicado sobre la estaca del BOP.

� Todos los datos se registrarán en la cartera de campo.

Imagen 1: Traslado de BM

Fuente: BARRERA Giovanny. RUDA Mauricio. Manual de Trazado de carreteras. Tesis de grado.2006




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Después de realizar el traslado de coordenadas del BM al BOP, se inicia el trazado de la línea antepreliminar de la siguiente manera:

� Marcar dos jalones a la misma altura con el fin de buscar la comodidad del observador, se ubica un jalón sobre el BOP y otro perpendicular al eje de la antepreliminar a una distancia en la cual se observe un cambio de pendiente transversal en el terreno.

� El observador ajusta la lectura del ángulo de pendiente del Nivel y lo coloca al lado de la marca del jalón dando vista a la marca presente en el otro jalón.

� A continuación se materializa el PI, se calcula al rumbo entre los alineamientos para lo cual el observador se ubica con el jalón sobre el BOP alineando la vista de la brújula con el jalón que se encuentra sobre el primer PI y mide el rumbo entre los dos; y finalmente se mide la distancia horizontal entre los dos puntos con cintadas de no más de 20m.

� Se sigue el mismo procedimiento hasta completar la longitud deseada, teniendo en cuenta no hacer muchos PI´s, y que estos sigan su curso sin ser necesario tanto zigzagueo.

� En la cartera de campo se registran las pendientes entre puntos, las distancias y los rumbos y el procedimiento llevado a cabo en campo se diligencia en el cuaderno de diario.

Imagen 2: Trazado de la línea antepreliminar





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MODELO CARTERA DE CAMPO:

PI 1 K0+73.15 4% 73.15 N 55° E

BOP K0+000 ∆ ABSCISA í% DISTANCIA RUMBO

Fuente: Autores

CÁLCULOS:

Dentro de este levantamiento es necesario realizar el cálculo de coordenadas de cada punto y de su elevación, a continuación se presenta un ejemplo de cada uno:

� CÁLCULO DE COORDENADAS

Se deben hallar las proyecciones y coordenadas de cada punto así:

� Proyecciones N = d * cos (θ); dónde d: distancia del alineamiento E = d* sen (θ); θ: ángulo del rumbo

� Coordenadas:

Coordenadas BOP:

�� Coordenadas Cualquier Punto: ��




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� CÁLCULO DE COTAS

Para el cálculo de cotas tenemos en cuenta la siguiente fórmula:

�� ∗ �100 � ��

Dónde:

i: Pendiente del Punto

� CÁLCULO ESCALA: Para el cálculo de la escala de debe tener en cuenta que se trabajará con un formato de medio pliego y que el valor de la escala debe ser comercial es decir debe presentarse en valores no menos de 1000, 2000 etc. El cálculo se hará así: Se calcula la diferencia entre Norte Mayor y Norte menor y de igual manera de las coordenadas Este. A partir de ellos se realiza la siguiente operación:

�� 1 ��!��"��#�

�� 2 ��!��%��&��#�

Se escoge el mayor entre los dos valores.

Será necesario presentar el perfil de la línea antepreliminar, el cual consiste en un gráfico de Cotas Vs Abscisas.




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2. FASE II FACTIBILIDAD

Su objetivo principal es el de tomar la decisión final de continuar o no con el proyecto dependiendo de su rentabilidad. Para ello es necesario el diseño en forma definitiva del eje en planta de la carretera y su trazado, su posición deberá ser compatible con el cumplimiento de las especificaciones geométricas tanto del perfil como de las secciones transversales y de todas las estructuras y obras complementarias que se requieran. Las actividades a cumplir en el desarrollo de ésta etapa son las siguientes:

2.1. Reconocimiento terrestre del corredor de ruta: Se debe hacer un reconocimiento del terreno a fin de conocer los puntos de control con los cuales contará el corredor de vía.

2.2. Replanteo de la línea de ceros en el terreno: A partir del croquis de la línea de ceros y de la cartera de campo con la cual se realizó el trazado de la línea antepreliminar, se realiza el dibujo de la nueva línea de ceros para ubicarla posteriormente en campo.

2.3. Levantamiento Topográfico del Corredor de Ruta : Se debe establecer una poligonal abierta cuyos vértices serán bases de topografía a partir de las cuales se toman las coordenadas de puntos del terreno.

2.4. Diseño definitivo del eje en planta, pre diseñ o en perfil, pre diseño de la sección transversal y definición de algunos a spectos requeridos para el diseño geométrico (selección de alternativas):

La realización de estas actividades debe ser manera simultánea a fin de encontrar la solución más equilibrada. Se deben proponer tres alternativas del eje en planta, ya que se cuenta con el modelo del terreno se elabora el prediseño de los tres ejes




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planteados en perfil a partir de los cuales se prediseñaran las secciones transversales. Hay varios aspectos que se debe estudiar simultáneamente con el diseño definitivo del eje en planta dentro de los cuales se encuentran:

� Prediseño de los taludes. � Aspectos geotécnicos � Localización de eventuales zonas de material de préstamo para

terraplenes. � Posibilidades de sitios de botadero � Estudios de hidrología e hidráulica � Ubicación y pre diseño de alcantarillas � Cota mínima de rasante en cada sitio de ponteadero.

Se realiza la selección de la alternativa que cumpla con las especificaciones geométricas exigidas y que sea compatible con un costo razonable, se elije la alternativa en la cual haya el mejor equilibrio entre construcción y operación de la eventual carretera. Al eje definitivo en planta se le debe elaborar su cartera de localización mediante coordenadas planas cartesianas.

2.5. Elaboración del presupuesto preliminar:

Dentro de éste presupuesto se tienen en cuenta varios aspectos, sin embargo dentro del desarrollo del proyecto de trazado de carreteras solo se tratará lo concerniente a movimiento de tierras que comprende los costos de excavaciones, terraplenes y acarreos.

.




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2.6.2.6.2.6.2.6. PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS

DE CAMPO Y DE DE CAMPO Y DE DE CAMPO Y DE DE CAMPO Y DE OFICINA FASE IIOFICINA FASE IIOFICINA FASE IIOFICINA FASE II




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2.6.1. TRAZADO DE LA LÍNEA PRELIMINAR

GENERALIDADES:

Consiste en el trazado de una poligonal abierta abscisada cada 10 metros, que cuente con alineamientos de gran longitud ajustándose lo más posible a la línea antepreliminar ya ubicada anteriormente en campo. Procurando alcanzar una longitud aproximada de 1Km, sin la necesidad de realizar un gran número de PI’s, dentro del desarrollo del proyecto de Trazado de Carreteras el máximo número de éstos y el más recomendable para obtener un diseño que se ajuste a las condiciones del terreno y a las necesidades de la vía es de 2 de longitud apropiada para cumplir con las entretangencias mínimas y con los cuales se logrará posteriormente el trazado y empalme de dos curvas horizontales.

EQUIPOS Y MATERIALES:

� 1 Teodolito � 1 Trípode � 1 Brújula � 1 Cinta Métrica � 2 Jalones � 2 Plomadas � Maceta � Machete � Estacas

PROCEDIMIENTO:

El procedimiento a seguir en el trazado de la línea Preliminar es el siguiente:

� Armar y nivelar del teodolito sobre el BOP.

� Ubicar la Norte Magnética a través de la brújula, dando visual desde el teodolito en la dirección que marca la brújula y con ayuda de una plomada y dos estacas se materializa a 10 y 20 metros del BOP.

� Dar visual del BOP al BM, medir el azimut correspondiente para estos dos puntos.




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� Girar el teodolito dando visual desde el BOP hacia el PI1, alinear, abscisar y materializar con la ayuda del hilo de las plomadas, con estaca cada 20 metros hasta donde el terreno lo permita.

� Trasladar el equipo haciendo punto de cambio sobre el mismo alineamiento en el momento en el que el observador no pueda seguir dando visual, continuar con la materialización de los puntos hasta llegar al PI1, buscando obtener gran longitud para el alineamiento trazado.

� Materializar con estaca el PI1 y ubicar una estaca testigo cerca a éste ya que pueden presentarse imprevistos, armar y nivelar el equipo sobre éste y marcar el ángulo de deflexión entre este punto y el alineamiento del PI2 habiendo establecido con anterioridad la ubicación del PI2.

� Continuar el procedimiento de abscisado y materialización cada 20 metros para el segundo alineamiento hasta llegar al PI2, si se observa que el alineamiento no es conveniente ya que completa una longitud pequeña o es de difícil acceso se considera conveniente regresar al PI1 y establecer un nuevo PI2 que pueda cumplir con las condiciones. De no ser así se sigue el procedimiento normal.

� Materializar el PI2 al igual que en el caso del PI1, se mide el ángulo de deflexión correspondiente para este caso y se continua el procedimiento hacia un nuevo PI de ser necesario o hacia el EOP, de acuerdo a como se haya realizado el trazado de la antepreliminar y de las condiciones que presente el terreno.

� Diligenciar la cartera de campo con todos los datos obtenidos durante el levantamiento y el procedimiento llevado a cabo en campo se diligencia en el cuaderno de diario.

Imagen 3: Trazado de la línea Preliminar





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MODELO CARTERA DE CAMPO

P2 K0 + 040 Sobre Estaca

P1 K0 + 020 Sobre Estaca BOP K0 + 000 Sobre Estaca N 0 28 Sobre Estaca ∆ ABSCISA ÁNGULO DISTANCIA

(m) OBSERVACIONES

Fuente: Autores

CÁLCULOS:

Dentro del trazado de la línea preliminar es necesaria la realización de los siguientes cálculos:

� Cálculo de coordenadas

Para hallar las proyecciones para el cálculo de las coordenadas se deben tener en cuenta:

Cálculo Azimut Cada Alineamiento:

�'� ��(�� '� ��(�� ∡��! �*�ó� �∡��! �*�ó��"� �∡��! �*�ó�,'-��

Cálculo de proyecciones

N = dist * Cos (Azimut)

E = dist * Sen ( Azimut)

Coordenadas Cualquier Pto: ��

��

El cálculo de la escala se realiza igual que en el levantamiento anterior.




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2.6.2. NIVELACIÓN DE LA LÍNEA PRELIMINAR

GENERALIDADES:

A partir del trazado de la línea preliminar se levanta el perfil de esta para lo cual es necesario realizar su nivelación partiendo de un punto de cota conocida (BM), materializado, que se encuentre fuera del corredor vial y referenciado al alineamiento por coordenadas rectangulares. Teniendo el perfil de la línea se traza la rasante y se determina la cota de trabajo con la cual se trabajará a partir de lo cual se determinaran las secciones transversales y cuáles de ellas se encuentran en relleno y cuales en terraplén, lo cual será de vital importancia al momento de realizar el análisis de costos dentro de la selección de alternativas.


� 1 Nivel de Precisión � 1 Mira � 1 Trípode � 1 Maceta � 1 Machete

PROCEDIMIENTO:

� Armar y nivelar el equipo sobre un punto fuera de la preliminar, intermedio entre el BM y el BOP.

� Realizar el traslado de BM de la siguiente manera: Dar Vista atrás al BM con la mira ubicada sobre la estaca, aproximando al milímetro. A continuación se da vista adelante al BOP con la mira ubicada sobre la estaca de éste y se aproxima igual que en el caso anterior.

� Posteriormente se procede a realizar la nivelación de la línea preliminar de la siguiente manera:

� Se ubica, arma el nivel de precisión en un punto por fuera de la línea preliminar, desde el cual se pueda realizar la mayor toma de puntos y abarcar por lo tanto una mayor distancia longitudinal.




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� Teniendo el aparato nivelado se realiza una vista atrás al BOP a la mira ubicada sobre la estaca, registrando el dato con aproximación al milímetro como en los casos anteriores.

� A partir de allí se empieza a nivelar la línea preliminar, el cadenero se ubica sobre cada estaca a 20 metros y se toma la lectura a la mira hasta donde sea posible, estas vistas son registradas como vistas intermedias con aproximación al centímetro en la cartera de campo.

� Cuándo no sea posible dar vista a más puntos se realiza un punto de cambio de la misma forma que se eligió el primer lugar en dónde se ubicó el nivel, buscando tomar el mayor número de lecturas. Teniendo asignado y materializado el PC se ubica la mira sobre este y se toma una vista adelante.

� Se traslada el nivel y ya realizado el PC, se da una vista atrás hacia al último punto del cual se tomó lectura, se anota en la cartera de campo y se halla la nueva altura instrumental del nivel.

� Se sigue el procedimiento de nivelación de la línea preliminar como se explicó anteriormente y se realizan los puntos de cambio que sean necesarios hasta llegar al final del proyecto.

� Teniendo la nivelación de la línea se procede a realizar la contranivelación de ésta, la cual se realiza a partir de las estacas de los puntos de cambio.

� Todos los datos obtenidos como se mencionó se anotan en la cartera de campo, se realizan los cálculos de las cotas de cada punto y se realizan los chequeos de página correspondientes para verificar los cálculos realizados.




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Imagen 4: Nivelación de la Línea Preliminar


MODELO DE CARTERA:

Traslado de BM:

Punto V atrás (+)

Altura instrumental

V adelante

(-)

V I (-) cota

BM 0,317 2700,317 2700 BOP 0,812 2699,505

Fuente: Autores

Nivelación:

Punto V atrás (+)

Altura instrumental

V adelante (-)

V I (-) Cota

BOP 0,812 2700,317 2699,505 K0 + 020

1,145 2699,172

K0 + 040

1,278 2699,039

K0 + 060

1,256 2699,061

K0 + 120

4,257 2696,060

C1 0,282 2696,342 4,257 2696,060 Fuente: Autores




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CÁLCULOS:

Los cálculos necesarios dentro de este levantamiento y que se deben presentar dentro del informe son los siguientes:

� Cota Punto de Cambio: El cálculo se realiza así: ��.�� ,��(�� /�� 0�1

� Cotas en Abscisado:

� Abscisa con vista Intermedia: �� ,��(�� /��,��(��0�1

� Altura Instrumental: Si se trata de un punto de cota conocida la altura instrumental corresponde a la suma de dicha cota más la vista atrás (+). Si no es así el cálculo se realiza así: Ћ �� /��á�0�1

� Chequeos de Página:

� Se registra la última vista que se tenga de abscisa como vista adelante.

� Luego se realizan la siguiente operación:

4. 67 80�1 � 7 80�16

9. ‖primeracotadelacatera � ultimacotadelacartera‖

��, 1. 2. ��H




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2.6.3. TOMA DE TOPOGRAFÍA

GENERALIDADES:

A partir de la toma de topografía se obtienen las curvas de nivel correspondientes al terreno y por ende al corredor de ruta, obteniéndose una modelación tridimensional que nos permite realizar un análisis de alternativas en donde se busca el eje de vía que más se acople a las condiciones del terreno y que haga viable el proyecto económicamente. Ésta es una fase crucial para la toma de decisiones dentro del proyecto de carreteras ya que permite realizar los últimos ajustes del eje de vía definitivo.


� 1 Estación total � 1 Trípode � 2 Prismas � 1 Cinta Métrica

PROCEDIMIENTO:

� Armar y nivelar la estación sobre el BOP.

� Encender la estación y crear el nuevo archivo de trabajo, registrar las coordenadas y la cota del punto sobre el cual se encuentra la estación, así mismo registrar la altura instrumental a la cual se encuentra el equipo midiéndola con el fluxómetro desde la estaca hasta el punto en donde se marca la altura de la estación.

� Desplegar el bastón del prisma y se registra en la estación la altura con la cual se va a trabajar éste. Se localiza un punto con el cual se va a enlazar.

� Ubicar un prisma sobre la Norte materializa, se toma la lectura desde la estación de este punto y se encera el equipo.

� Con el equipo encerado en la Norte, se empiezan a tomar los diferentes puntos de topografía que se crean convenientes a los largo de la línea preliminar, teniendo en cuenta tomar la topografía del abscisado y de 20




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metros a su derecha e izquierda a fin de tomar las diferencias de nivel que se presentan en el terreno; es importante registrar puntos que necesiten ser representados en el plano como árboles, postes, cárcavas etc.

� Realizar punto de cambio cuando no se tenga visual a los prismas habiendo tomado la mayor cantidad de puntos en sentido de avance así:

� Ubicar y fijar con el prisma un punto en el que sea posible hacer este cambio, teniendo en cuenta que se divise la mayor extensión de terreno posible en sentido de avance a fin de tomar la mayor cantidad de puntos posible.

� Materializar el punto de cambio y ubicar el prisma sobre este para tomar su lectura, guardar la lectura de este punto en el equipo y anotarla en una hoja

� Armar y nivelar la estación sobre el punto de cambio.

� Girar el equipo hacia el punto en donde anteriormente estaba armado el equipo y en donde estará un cadenero ubicado con un prisma; se selecciona el archivo de trabajo y se registran las coordenadas, cota y altura instrumental del punto de cambio, dichos datos corresponden al último punto registrado por la estación. Se realiza la lectura al punto anterior y se hace el amarre de coordenadas teniendo en cuenta que las coordenadas de este punto deben ser las mismas o con una diferencia muy pequeña preferiblemente al milímetro.

� Continuar con la toma de puntos a lo largo de la línea preliminar y realizar los puntos de cambio necesarios siguiendo el procedimiento anterior.




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Imagen 5: Toma de Topografía


CÁLCULOS:

Se realiza el cálculo de las cotas redondas del terreno, en este caso dentro del informe se presenta un ejemplo de cómo se hallan analíticamente teniendo en cuenta que el programa genera las cotas.

� Cálculo Cotas Redondas Se toman dos puntos de cota conocida, se halla la distancia entre estos dos puntos y su diferencia de nivel con la cota redonda a hallarse y se interpolan estos datos con el fin de determinar posteriormente las curvas de nivel. � Cálculo Escala: Se realiza igual que en la antepreliminar, teniendo en cuenta la diferencia entre coordenadas mayor y menor, tanto norte como este y el espacio disponible del papel.




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2.6.4. INFORME FASE II – ESTUDIO DE ALTERNATIVAS

GENERALIDADES:

Teniendo completas las actividades de las fases I y II se procede a realizar el estudio de alternativas del proyecto que consiste en el trazado sobre las curvas de nivel, de la línea preliminar original y dos más que cumplan con la longitud exigida y con las condiciones de diseño geométrico, este estudio tiene como objetivo seleccionar tres rutas posibles que cumplan requerimientos tales como movimiento de tierras mínimo, compensaciones entre cortes y terraplenes y no exceder las pendientes máximas. Dentro del informe es importante indicar cuál de las tres alternativas es la mejor de acuerdo a los costos obtenidos de cada una.

Tabla 1. CÁLCULOS MOVIMIENTO DE TIERRAS:

Longitud máxima de

compensadora

IJKLJMNOLPQOJRSTUVPWPVOóN X $Z[\IJKLJMNOLPQOJRS]VPQQSJ $Z[ ∗ ^Z

Costo de excavación �� "0(_1 ∗ ��0$/Z[1 Costo de Acarreo �� "0(_1 ∗ �0H(1 ∗ �� a $Z[ ∗ H(b Costo Préstamos * �# ��0H(1 ∗ "0(_1 ∗ �� a $(_ ∗ H(b Costo Sobrantes * �� 0IS � ��0H(1 ∗ "0(_1 ∗ �� a $(_ ∗ H(b

Costo total �� 7 ��(#�� #��(�� c�� Fuente: Autores

* di: hace referencia a la distancia del centro del tramo de préstamo hasta la cantera y del sobrante hasta el botadero

Imagen 6: Curva Masa

Fuente: Autores




30

ESPECIFICACIONES: Éste informe debe contener por lo menos los siguientes aspectos:

1. Introducción 2. Objetivos 3. Descripción del Proyecto 4. Metodología y alcance del estudio 5. Criterios de Diseño 5.1. Vehículo de Diseño 5.2. Pendientes máximas de diseño 5.3. Velocidad 5.3.1. Velocidad de Diseño 5.3.2. Velocidad de Operación 5.4. Visibilidad 5.4.1. Distancia de Visibilidad de Parada 5.4.2. Distancia de Visibilidad de Adelantamiento

5.4.3. Distancia de Visibilidad Lateral 5.5. Sección Transversal 5.5.1. Ancho de Zona 5.5.2 Corona 5.5.3. Calzada 5.5.4. Bermas 5.5.5. Cuentas 6. Cálculos

6.1. Costos Totales Movimiento de tierras (Para cada alternativa)

Debe incluir diagrama de masas y de cantidades de cada alternativa

6.2. Cálculo Método de la Longitud Virtual (Método de Bruce) Para cada alternativa

7.

Selección de Alternativa Cuadro comparativo de costos y método de Bruce entre las 3 mencionar la alternativa ganadora y justificar su elección.

8. Conclusiones 9. Bibliografía Anexos Cuadro de Coordenadas de los PI del eje

Par

a ca

da

Alt

ern

ativ

a

Cuadro de Coordenadas del Eje de la vía

Cartera de Rasante

Cartera Curva Masa

Plano Planta Perfil

Plano Curva Masa - Perfil

Plano Secciones transversales cada 20m

Plano Planta Perfil 3 alternativas




31

3. FASE III DISEÑOS DEFINITIVOS En ésta fase se elaboran los diseños detallados, tanto geométricos como de todas las estructuras y obras complementarias que se requieran, de tal forma que un constructor pueda materializar la carretera1. Dentro de ésta fase se llevan a cabo las siguientes actividades para la conclusión del proyecto de carreteras nuevas:

3.1. Eventual mejoramiento del modelo del terreno e n el ancho de zona: Con el fin de mejorar la precisión del modelo se puede proceder de dos maneras dependiendo de los recursos con los que se cuenten, sin embargo en este caso se tratará solo el segundo método ya que es el que se desarrolla dentro del proyecto de trazado de carreteras. Este consiste en localizar el eje de la carretera radiando a partir de las bases de topografía existentes de la localización de la línea preliminar; una vez localizado el eje con las respectivas curvas horizontales se procede a nivelarlo con el nivel de precisión a partir del BM existente, con lo que se obtienen las cotas de cada uno de los puntos del corredor, con los cuales más adelante se procede a la realización del diseño en perfil y de las secciones transversales.

3.2. Estudios previos al diseño del eje en perfil y la sección transversal: Dentro del desarrollo de la fase III es necesario que se conozcan parámetros como los que se mencionan a continuación que serán de gran importancia dentro de los diseños definitivos.

� Inclinación máxima de los taludes en función de su altura.

� Localización de botaderos.

� Localización de bancos de préstamo de materiales aptos para la construcción de terraplenes.

1 Manual de Diseño Geométrico de Carreteras. Instituto Nacional de Vías. 2008




32

� Cota mínima de rasante en los emplazamientos de las obras de cruce de cauces como puentes y pontones. Para ello se debe establecer el área

� hidráulica requerida y el peralte aproximado de las estructuras.

� Espaciamiento máximo entre alcantarillas. � Diseño de las cunetas.

� Espesor del pavimento2.

3.3. Diseño definitivo del eje en perfil. A partir de la nivelación del eje definitivo se deduce el perfil del terreno y la línea rasante, así como la cota de trabajo del perfil.

3.4. Diseño definitivo de las secciones transversal es. A partir del diseño del eje en perfil se deducen las secciones transversales, teniendo en cuenta el tipo de vía con el que se trabajará y los diferentes parámetros para establecer el ancho de carril, bermas y cunetas. De igual forma se establecen las secciones correspondientes a corte y terraplén.

3.5. Análisis del movimiento de tierras Con el fin de estimar costos se debe realizar éste análisis al igual que en la selección de alternativas, el cuál debe contener por lo menos:

� Determinación del volumen de excavación a lo largo del eje. � Determinación del Volumen de terraplén. � Determinación del volumen de excavación � Programación de los acarreos a partir del Diagrama de Curva-masa





33

3.6. Diseños complementarios definitivos A nivel de detalle para la construcción del corredor se deben realizar diseños complementarios, a continuación se mencionan los diseños que hacen parte en el desarrollo del proyecto de Trazado de Carreteras:

� Diseño de alcantarillas, cunetas, aliviaderos, bordillos, disipadores de energía, subdrenes y demás elementos de drenaje superficial y subterráneo que se requieran.

� Diseño de pontones, puentes y muros de contención.

� Diseño de pavimento

� Diseño de intersecciones viales.

� Diseño de obras especiales como viaductos y túneles

� Diseño de Señalización y demarcación de la carretera.3

3.7. Elaboración del presupuesto definitivo Se debe realizar un cuadro de cantidades de obra con el precio de cada uno de los ítems involucrados en el proyecto, se deben tener en cuenta los costos obtenidos en el análisis de movimiento de tierras





34

3.8.3.8.3.8.3.8. PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS DE CAMPO Y DE DE CAMPO Y DE DE CAMPO Y DE DE CAMPO Y DE

OFICINA FASE IOFICINA FASE IOFICINA FASE IOFICINA FASE IIIIIIIII




35

3.8.1. LOCALIZACIÓN DEL EJE DEFINITIVO

GENERALIDADES:

A partir de la selección de alternativas se define el alineamiento que bajo el análisis de diferentes criterios presenta una mayor factibilidad para su construcción, teniendo en cuenta la optimización del eje en cuanto a movimiento de tierras y el cumplimiento de las especificaciones de diseño geométrico tales como entretangencias, curvas etc. Consiste al igual que la línea preliminar, en una poligonal abierta localizada con aparatos que garanticen precisión, abscisada cada 20 metros desde el BOP hasta el EOP.


� 1 Teodolito � 1 Trípode � 1 Brújula � 1 Cinta Métrica � 2 Jalones � 2 Plomadas � 1 Maceta � Estacas

PROCEDIMIENTO:

� Como trabajo de oficina anterior a la localización del eje definitivo, calcular el azimut de entrada, deflexiones de los alineamientos y las distancias entre estos y registrar los datos en la cartera de tránsito. Así mismo para la ubicación de los PI’s en campo es necesario realizar lo siguiente:

� Sobre el plano en donde se encuentran las tres alternativas se mide la distancia perpendicular que hay entre el eje de la preliminar y el PI del eje definitivo (alternativa seleccionada). Este punto se materializará en campo.

� Armar y nivelar el equipo sobre el BOP, dar visual a la norte materializada

para el respectivo amarre y encerar.




36

� Tomar el azimut correspondiente al primer alineamiento, el cual se conocía con anterioridad a través del trabajo de oficina realizado.

� Teniendo materializados los PI’s, realizar el abscisado cada 20 metros materializando a ras de suelo con la guía de la plomada y un jalón ubicado sobre el PI1 hasta llegar al éste.

� Al llegar al PI1, hacer un cambio de estación, dando visual transitada a una estaca del alineamiento anterior y midiendo la deflexión correspondiente al siguiente alineamiento.

� Realizar el mismo procedimiento para los alineamientos siguientes hasta llegar a materializar el EOP.

� Diligenciar la cartera de campo con todos los datos obtenidos durante el levantamiento y el procedimiento llevado a cabo en campo se diligencia en el cuaderno de diario.

Imagen 7: Trazado Eje Definitivo

Fuente: BARRERA Giovanny. RUDA Mauricio. Manual de Trazado de carreteras.

Tesis de grado.2006

MODELO DE CARTERA:

P4 K0 + 080

50°23’45”

340

Sobre Estaca




BOP K0 + 000 Sobre Estaca

N 0 28 Sobre Estaca

∆ ABSCISA ÁNGULO DISTANCIA (m)

OBSERVACIONES

Fuente: Autores




37

CÁLCULOS:

� Azimuts Alineamientos: �'� ��(�� '� ��(�� ∡��! �*�ó� �∡��! �*�ó��"� �∡��! �*�ó�,'-��

Estos cálculos se presentarán en los siguientes cuadros:

PI Distancia Deflexión Sentido NORTE ESTE

º ` " BOP

PI1

PI2

EOP

Fuente: Autores

Az Alineamiento

° ` "

Az BOP-PI1 AZ PI1-PI2 AZ PI2-EOP

Fuente: Autores

Nota: Estos azimuts se hallan a partir del Azimut entre el BOP y el PI1, el cual se halla desde Autocad, marcando el ángulo que se forma entre la Norte y el primer alineamiento.

� Cálculo de proyecciones

N = dist * Cos (Azimut)

E = dist * Sen ( Azimut)




38

� Coordenadas Cualquier Pto:

��

��

� Cálculo Escala:

Se calcula la diferencia entre Norte Mayor y Norte menor y de igual manera de las coordenadas Este. A partir de ellos se realiza la siguiente operación:

�� 1 ��!��"��#� 0(��# ��&�1

�� 2 ��!��%��&��#� 0(��# ��&�1

Se escoge el mayor entre los dos valores.




39

3.8.2. LOCALIZACIÓN DE CURVAS HORIZONTALES

GENERALIDADES

A partir de la localización de la poligonal que hace parte del eje definitivo se definen el número de curvas con el que contará el proyecto al igual que su tipo, es importante tener en cuenta que estas deben estar convenientemente relacionadas para garantizar una operación segura y una velocidad de operación continua acorde a las condiciones generales de la vía. Así mismo el diseño de la vía en todo su conjunto debe ser lo suficientemente adecuado para debe brindar comodidad al conductor en el momento de modificar su dirección, permitiendo giros suaves que no alteren su curso y que permitan su fácil recuperación entre una curva y un tramo de vía recto. Con la localización de curvas horizontales sobre el terreno se da por terminada la localización del eje definitivo de la vía y se da paso a su posterior nivelación y análisis de costos.

Dentro del diseño de las curvas horizontales se cuenta con varias alternativas dentro de las cuales se debe escoger la que más se acomode a las condiciones de la vía y del diseño con el que se viene trabajando y que además brinde seguridad y comodidad, a continuación se enuncian los diferentes tipos de curvas:

� Curva Circular Simple: Presenta una curvatura constante, dentro del diseño de una carretera corresponde a un elemento geométrico de curvatura rígida.

� Empalme espiral Clotoide: Define el empalme entre una recta y un arco circular de determinado radio. Este empalme es básico dentro de la conformación de los diferentes tipos de curvas espiralizadas. Esta espiral es la más usada dentro del diseño de carreteras debido a la comodidad, seguridad y estética que brinda. Así mismo cuenta con varias ventajas dentro de la realización del diseño que brindan ventajas a los conductores. Por otra parte el empleo de espirales mejora la apariencia de la vía en relación con el uso de curvas circulares únicamente, ya que con la aplicación de espirales se suprimen discontinuidades notorias que se presentan al comienzo y final de la curva circular.




40

� Empalme Circular-Espiral-Circular: Corresponde al empalme de dos líneas rectas con cierto ángulo de deflexión (∆), con arcos de transición que corresponden a espirales clotoides de igual o diferente parámetro (simétrico o asimétrico) y un arco circular de determinado radio.

� Empalme Espiral – Espiral: Éste consiste en el empalme de dos alineamientos rectos mediante dos ramas de espiral con un radio único en el centro sin contar con un tramo circular. Puede ser un empalme simétrico o asimétrico.

� Empalme en “S” (Espiral – Espiral Inversa): Consiste en el empalme de dos arcos circulares de sentido contrario, mediante dos arcos de transición simétricos de igual parámetro o asimétricos, los cuales se encuentran unidos por los lados de curvatura igual a cero, en un punto llamado de inflexión .

� Empalme en “C”: Este empalme se encarga de unir dos círculos de igual sentido y de radios diferentes, unidos mediante un arco de transición el cual está formado por dos ramas de espiral. Este empalme es utilizado usualmente dónde es necesario diseñar curvas regresivas o lupas, especialmente en curvas ubicadas en los filos o en cañadas y laderas.

CÁLCULOS: Dentro del diseño de curvas horizontales para el eje definitivo, es importante realizar primero el trabajo de oficina para la posterior localización de éstas en campo, este trabajo consiste principalmente en el cálculo de los elementos que componen los diferentes empalmes y determinar de qué manera se realizará su localización en campo. A continuación se enumeran los cálculos necesarios para el diseño de las curvas de transición las cuales son las más utilizadas en el diseño en este caso E-C-E.

� Velocidad de Diseño (V ch): Se considera la velocidad del tramo homogéneo, a partir de ésta y de la longitud de los tramos rectos de la vía se asigna la velocidad específica con la cual se va a trabajar el proyecto teniendo en cuenta las tablas del Manual de Diseño Geométrico del Invias.

� Coeficiente de Fricción Transversal (f t): Se elige en función a la velocidad específica por medio de la tabla 3.1 Coeficiente de fricción transversal máxima del MDG.

� Peralte máximo (e): Será del 8% si se trata de una vía primaria o secundaria, y del 6% si es una vía terciaria.




41

� Radio mínimo de curvatura (Rc min ): Su elección se hace en función del

peralte y de la velocidad de diseño a partir de tablas 3.2 y 3.3. del MDG.

� Pendiente de la rampa de peraltes ( ∆s): A partir de la velocidad de diseño y de la tabla 3.6 del MGD se elije su valor.

� Variación de la aceleración centrífuga (J): Su valor se elije de la tabla 3.7 del MDG, la cual se encuentra en función de la velocidad específica.

� Longitud mínima de la espiral (A min ): Se determina a partir del cálculo del parámetro mínimo de la Clotoide a partir de los tres criterios que lo componen. Tabla 2. Criterios Longitud mínima de la espiral

Fuente: Autores

� Longitud máxima de la espiral (A max): Se calcula a partir de la siguiente

fórmula

� Longitud de la espiral (Le): Se realiza mediante la siguiente expresión:

dS ]ZON9eV

En dónde Amin corresponde al mayor valor obtenido dentro de los 3 criterios.

Los demás cálculos de los elementos de la curva E-C-E se muestran en la siguiente tabla resumen:

Criterio IVariación de la

aceleración centrífuga

Criterio IILimitación por transición

de peralte

Criterio III.1Condición de percepción

y estética

Criterio III.2.Condición de percepción

y estética

CRITERIO FÓRMULA




42

Tabla 3. Cálculo Elementos de la Curva E-C-E.

SIMBOLO NOMBRE FORMULA

PI Punto de Intersección El dato se toma del plano

D Deflexión o Ángulo Central El dato se toma del plano

fg Ángulo Central Curva Espiral

h� %�2i�

Xc Coordenada X de la Espiral j� %�01 � klmno � klp

qnr � klst_ro)

Yc Coordenada Y de la Espiral u� %�0h�3 � h�_42 � h�x1320 � h�y756001 Te Tangente de la Curva .� 0i� � �1 ∗ tan X~2\ � H

Ee Externa �� u�cos0θe1 Tl Tangente Larga . j� � u�tan0h�1 Tc Tangente Corta .� u��0h�1 D Disloque � u� � i�01 � cos h�1 K Disloque H j� � i� ∗ ��h�

Ce Cuerda Larga Espiral �� j�q � u�q

� Deflexión Total Curva Espiral

� .��n0u�j�1 Dc Ángulo Central Curva ~� ~ � 2h�

Lc Longitud Circular %� �i�~�180

G Grado de Curvatura Circular

� 2��n �2i�

Cc Cuerda Larga Circular �� 2�� X~�2 \ ∗ i�

Lt Longitud Total %� 2%� � %�

TE Punto Tangente–Espiral �, � .�

EC Punto Espiral–Circular .� � %� CE Punto Circular–Espiral �� %� ET Punto Espiral-Tangente �� %�

Fuente: Autores




43


� 1 Teodolito � 1 Trípode � 2 Jalones � 1 Brújula � 1 Cinta métrica � 2 Plomadas � Maceta � Machete � Estacas

PROCEDIMIENTO: Teniendo la poligonal del eje definitivo ubicada y la cartera de localización de curvas trabajada en oficina se lleva a cabo el siguiente procedimiento:

� Armar y nivelar el equipo en el PI1 y dar vista al BOP, siguiendo esta visual medir desde el PI1 hasta el BOP la distancia de la Te y materializar el punto con estaca a ras de suelo, éste corresponderá a la TE. A continuación dar visual desde el PI1 al PI2 y realizar el mismo procedimiento el punto materializado corresponderá al ET.

� Armar y nivelar el equipo sobre la estaca del TE, desde ese punto se empieza a deflectar la curva de acuerdo a los datos presentes en la cartera de localización, así mismo se mide la distancia respectiva a cada cuerda con la cinta y se van localizando y materializando las abscisas hasta llegar al ET.

� Lo anterior se refiere a la localización de las dos espirales y de la curva circular, para la localización de la espiral de entrada y de la circular se sigue el mismo procedimiento haciendo las deflexiones desde el TE, teniendo en cuenta que al iniciar la curva circular la primera y última estaca deben estar a ras de piso con puntilla pues hacen referencia al EC y CE; para la espiral de salida se traslada el equipo hasta el ET y se realiza el mismo procedimiento que en el caso anterior.

MODELO CARTERA DE CAMPO:

ABSCISA L DEFLEXION CUERDA N E 242,27 0 0 0 0 0 2131.51439 2217.49

250 0 0 0 0 7.72003988 2135.77029 2223.93099 Fuente: Autores




44

3.8.3. NIVELACIÓN DEL EJE DEFINITIVO GENERALIDADES:

A partir de la nivelación del eje definitivo se obtiene el perfil real del eje del proyecto mediante el cual se realiza el diseño de las secciones transversales que permiten determinar las cantidades de terreno que serán de corte y de terraplén lo que será determinante en el momento de realizar el análisis de costos final del proyecto. Así a partir del perfil se realiza el diseño en perfil que concierne a las curvas verticales que tendrá el proyecto, evitando al máximo el cruce de éstas con las curvas horizontales.


� 1 Nivel de Precisión � 1 Mira � 1 Trípode � 1 Maceta � 1 Machete

PROCEDIMIENTO:

� Armar el nivel de precisión en un punto por fuera de la línea preliminar,

desde el cual se pueda realizar la mayor toma de puntos y abarcar por lo tanto una mayor distancia longitudinal.

� Teniendo el aparato nivelado se realiza una vista atrás al BOP a la mira ubicada sobre la estaca, registrando el dato con aproximación al milímetro.

� A partir de allí se empieza a nivelar la línea preliminar, el cadenero se ubica sobre cada estaca a 20 metros y se toma la lectura a la mira hasta donde sea posible, estas vistas son registradas como vistas intermedias con aproximación al centímetro en la cartera de campo.

� Cuándo no sea posible dar vista a más puntos se realiza un punto de cambio de la misma forma que se eligió el primer lugar en dónde se ubicó el nivel, buscando tomar el mayor número de lecturas. Teniendo asignado y materializado el PC se ubica la mira sobre este y se toma una vista adelante.




45

� Se traslada el nivel y ya realizado el PC, se da una vista atrás hacia al

último punto del cual se tomó lectura, se anota en la cartera de campo y se halla la nueva altura instrumental del nivel.

� Se sigue el procedimiento de nivelación de la línea preliminar como se explicó anteriormente y se realizan los puntos de cambio que sean necesarios hasta llegar al final del proyecto.

� Teniendo la nivelación de la línea se procede a realizar la contranivelación de ésta, la cual se realiza a partir de las estacas de los puntos de cambio.

� Todos los datos obtenidos como se mencionó se anotan en la cartera de campo, se realizan los cálculos de las cotas de cada punto y se realizan los chequeos de página correspondientes para verificar los cálculos realizados.

CÁLCULOS:

Para el cálculo de las cotas de cada punto se aplican las mismas expresiones que en el numeral 2.5.2. Nivelación del la línea preliminar, los cálculos correspondientes a las curvas verticales se realizan teniendo en cuenta los diferentes tipos de curvas:

Imagen 8. Curvas Verticales

Fuente: Manual de Diseño Geométrico. INVIAS.2008




46

Tabla 4. Cálculo elementos Curvas Verticales

Elemento Fórmula

Vd (Km/h) Velocidad de diseño establecida

S1% Pendiente primer alineamiento

S2% Pendiente segundo alineamiento

A |S1 - S2 |

Dvp En función de la velocidad Tabla 2.6 MDG

Dp<L Curva Convexa % � ∗ ��#²425

Dp<L Curva Cóncava % � ∗ ��#²3.5 ∗ ��# � 120

Dp>L Curva Convexa % 2 ∗ 0��#1 � 425�

Dp>L Curva Cóncava % 2 ∗ 0��#1 � 3.50��# � 1201�

Lmin (Long de operación)

% 0,6 ∗ /�

Lmax (Long de drenaje) % � 50 ∗ �

Kmin En función de Vd y Dpv tabla 4.4. MDG

K Calculado H %�

Sn (Corrección por pendiente)

�� 2 ∗ % ∗ 0*1²

e (Externa) � � ∗ 800

L (Longitud Horizontal) % %1 � %2

Escala

Dif Abscisas (EOP-BOP)

Largo Papel ------------------> Dif abscisas

1 Cm papel -------------------> x Fuente: Autores




47

3.8.4. LOCALIZACIÓN DE CHAFLANES

GENERALIDADES:

Teniendo en cuenta que los movimientos de tierras son la representación geométrica de las secciones transversales comprendidas por puntos de ubicación laterales que representan la banca y los carriles de la vía además de los ceros laterales que identifican un cambio de corte a terraplén en la sección transversal mixta; se realiza la localización de estacas de chaflán con el nivel Locke con el objetivo de encontrar la ubicación de los puntos en terreno, en donde la línea del talud ya sea en corte o terraplén corta con la superficie natural del terreno así mismo los puntos en donde el terreno cambie de corte a terraplén sobre el eje, en una sección transversal y en el borde de la banca. Gracias a ello se logra una aproximación adecuada en el procedimiento de movimiento de tierras y permite un mejor análisis de las características del terreno.


� Nivel Locke � Cinta Métrica � 2 Jalones � Mira

PROCEDIMIENTO:

Con los parámetros de las secciones transversales definidos (ancho de banca, talud cota de trabajo, etc), se desarrolla el procedimiento para ubicar las estacas de chaflán.

Ceros en el eje:

Éstos se encuentran cuando hay un cambio en el terreno de corte a terraplén o viceversa. Es necesario ubicarlos por su abscisa sobre el eje de la vía. Se localizan de la siguiente manera:

� Se coloca el nivel sobre la estaca inmediatamente anterior a la ubicación de los ceros a determinada altura, la cual se mide sobre el jalón sobre el cual se está apoyando el nivel.

� Se marca con el nivel se marca la pendiente longitudinal del eje.




48

� Se desplaza la mira en sentido longitudinal, hasta lograr encontrar una

lectura igual a la cota de trabajo que hay en la estaca más la altura del nivel respecto al terreno; en donde en la base de la mira se encontrarán los ceros longitudinales.

� Se mide la distancia longitudinal desde la sección ubicada hasta la mira, donde están los ceros

Estacas de chaflán:

Éstas se colocan en la intersección del talud con el terreno natural en una sección transversal de la siguiente manera:

� Colocar la mira en cada abscisa teniendo en cuenta que quede perpendicular al eje, hacer la lectura con el nivel Locke de tal manera que la visual quede a metros completos ya sea por encima o por debajo de la subrasante.

� Desplazar la mira en sentido normal o perpendicular al eje, hasta hacer una lectura al tanteo, la cual se le resta a la altura general en metros completos, de esta forma se obtiene el valor de h del correspondiente lado de la sección.

� Con el valor de h hallado, determinar la distancia teórica mediante el uso de la siguiente expresión: � c � " ∗ �&0�1

� Medir la distancia desde el eje hasta la ubicación de la mira.

� Si las distancias calculada y medida son iguales, en dicho punto hay un chaflán, por lo tanto debe materializarse con estaca. En el caso en el que las distancias no sean iguales se debe desplazar la mira de la misma manera al tanteo hasta lograr que las distancias correspondan.

Ceros Laterales:

Se dan en secciones mixtas únicamente y pueden ser tanto a la izquierda como a la derecha de la vía, se localizan así:




49

� Se ubica el nivel sobre el eje, es decir sobre cada estaca del abscisado, se desplaza la mira en sentido normal al eje y cuando se logra una lectura igual a la cota de trabajo más la altura del nivel respecto al terreno, allí se encontrarán los ceros laterales de la sección de curva. Se mide la distancia horizontal entre la estaca de la abscisa y la posición de la mira y se registra en la cartera, posteriormente se materializa con estaca el cero lateral.

Ceros en los Chaflanes:

Son aquellos en donde el borde de la banca intercepta el terreno natural y se localizan de la siguiente manera:

� Se ubica el nivel a media banca, y la mira perpendicularmente al eje sobre el borde de la banca, de acuerdo a la cota de trabajo de la abscisa se da visual horizontal a la mira con el nivel y a la lectura obtenida se le restará la cota de trabajo, por lo tanto se obtiene la altura del nivel.

� Posteriormente se desplaza la mira por el borde de la banca y paralela al eje de la vía hasta obtener una lectura igual a la cota de trabajo más la altura del nivel.

� Se mide la distancia horizontal desde la sección transversal hasta en donde se encuentran los ceros, registrar en la cartera y materializar con estaca el punto.

MODELO DE CARTERA:

Fuente: Autores

BOP -0.13 0 -0.09

4.41 0 4.33

0.17 0.13 0.09

5.24 0 5.2

0.86 0.69 0.57

5.58 0 5.44

1.66 1.33 1.24

5.98 0 5.77

2.19 1.85 1.63

6.25 0 5.9700+080.00 2696.881 2698.733 21.59 372.506 0

0

0+060.00 2697.537 2698.873 15.661 235.393 0 0

0+040.00 2698.193 2698.88 7.879 96.051 0

0

0+020.00 2698.849 2698.98 1.726 17.264 0 4.337

Area Corte Volumen

corte

Arera

terraplen

Volumen

terraplen

0+000.00 2699.505 2699.505 0 0 0.434

ABSCISAS Cotas Negras Cotas Rojas izq CENTRO der




50

CÁLCULOS:

� Cálculo de áreas: Se realiza mediante la regla de las cruces.

Fuente: CÁRDENAS, James. Diseño Geométrico Vial

� Cálculo de volúmenes:

Se calculan por el método del prismoide mediante la siguiente expresión:

Donde: L: distancia entre abscisas A1: Área inicial A2: Área final




51

3.8.5. INFORME FINAL III ETAPA – PROYECTO FINAL TRA ZADO DE CARRETERAS

GENERALIDADES:

Consiste en la recopilación de las actividades, procedimientos y datos obtenidos a lo largo del desarrollo del proyecto; con el fin de configurar memorias, planos y los diferentes requerimientos para completar el diseño definitivo del proyecto que cumpla con todos los requerimientos mínimos de las especificaciones del INVIAS. El cual servirá de guía dentro de la etapa de construcción del proyecto brindando la información necesaria en cuanto a localización y características del terreno.

ESPECIFICACIONES:

El informe deberá contener como mínimo:

1. Introducción 2. Objetivos 3. Descripción del Proyecto 4. Metodología y alcance del estudio 5. Marco Conceptual 6. Criterios de Diseño 6.1. Vehículo de Diseño 6.2. Pendientes máximas de diseño 6.3. Velocidad 6.3.1. Velocidad de Diseño 6.3.2. Velocidad de Operación 6.4 Visibilidad 6.4.1. Distancia de Visibilidad de Parada 6.4.2. Distancia de Visibilidad de Adelantamiento 6.4.3. Distancia de Visibilidad Lateral 6.5. Sección Transversal 6.5.1. Ancho de Zona 6.5.2 Corona 6.5.3. Calzada 6.5.4. Bermas 7.5.5. Cuentas 7. Alineamiento Horizontal 7.1 Tipo de curvas trabajadas




52

7.2. Peralte 7.3 Grado de Curvatura 7.4. Entretangencias 7.5. Sobreancho 7.6. Transición de Peralte 8. Alineamiento Vertical 8.1. Pendientes 8.2. Curvas Verticales 9. Diseño de Intersección 10. Otras consideraciones en el diseño 10.1. Drenaje 10.2. Defensas 10.3. Señalización 11. Cálculos 11.1 Coordenadas eje definitivo 11.2 Localización curvas horizontales 11.3 Localización curvas verticales 11.4 Localización Chaflanes 11.5 Costos Movimiento de Tierras 11.6 Costos Obras de Drenaje 11.7 Costos Pavimento 11.8 Costos totales

12. Conclusiones 13. Bibliografía Anexos Cuadro de Coordenadas de los PI del eje

Fuente: Autores Cuadro de Coordenadas del Eje de la vía

Cartera de Rasante

Cartera de Chaflanes

Cuadro Cubicación movimiento de Tierras

Plano Planta Perfil

Plano Curva Masa - Perfil

Plano Secciones transversales cada 20m




53

4. BIBLIOGRAFÍA

� BARRERA Giovanny y RUDA Mauricio, Tesis Manual De Trazado De

Carretera, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Escuela de

Transporte y Vías, 2006.

� CÁRDENAS Grisales james. Diseño Geométrico de carreteras. Editorial

ECOE EDICIONES. Bogotá. 2002.

� INIVIAS. Manual de Diseño Geométrico de Carreteras. Bogotá 2008.

� BRAVO Paulo Emilio. Diseño de Carreteras, Sexta Edición.




54

ANEXOS GENERALIDADES DEL CURSO TRAZADO DE CARRETERAS:

Tabla 5. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES SEMANAL

ACTIVIDAD

FECHAS DE REALIZACIÓN

SEMANA DEL

SEMESTRE

Viernes

Reconocimiento del Terreno 22-feb 1 Trazado de Línea Antepreliminar Trazado de Línea Preliminar 01-mar 2 Nivelación de la Línea Preliminar 08-mar 3 Toma de Topografía 15-mar y 22-mar 4 y 5 Trabajo en oficina para el diseño del eje definitiv o 5-abr y 12-abr 6 y 7 Presentación del anteproyecto 19-abr 8 Localización del Eje definitivo del proyecto 26-abr 9 Localización de Curvas 03-may 10 Nivelación del Eje definitivo 10-may 11 Colocación de Chaflanes 17-may 12 Preparación del Proyecto 24-may y 31-may 13 y 14 Entrega y sustentacion del proyecto final 7-jun y 14-jun 15 y 16

Fuente: Autores

LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO:

El proyecto se desarrollará en el sitio llamado Doña limbania, el cual se encuentra ubicado al Nor-Occidente de la cuidad, en inmediaciones de las vías Tunja-Moniquirá y Tunja-Villa de Leyva. El lote seleccionado será el sitio de trabajo habitual durante todo el semestre y allí se hará un seguimiento en el que se revisen todas las actividades que comprenden el diseño de una carretera nueva. REALIZACIÓN PRÁCTICAS DE CAMPO:

Las prácticas de campo se realizarán los días viernes del semestre, se hará entrega de equipos por parte de los monitores a partir de las 7:00 a.m hasta las 8:00 a.m, posterior a ello los estudiantes se dirigirán al sitio en donde se localizará el proyecto a realizar las actividades correspondientes. A los largo del día los monitores irán al lugar con el fin de confirmar que se estén




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realizando los levantamientos correspondientes y para aclarar las dudas que surjan durante el desarrollo de la práctica. Terminado el levantamiento los estudiantes deberán hacer entrega de los equipos en gabinete con un plazo máximo de 5:00 p.m. PRESENTACIÓN Y ENTREGA DE LOS INFORMES:

� Martes antes de las 6:00 pm. Se entregarán en gabinete:

� Informe escrito � Cartera de Campo � Plano del levantamiento anexo al informe en porta-plano � Cuaderno de Campo � Cd con informe, datos y plano

Informe Escrito:

Su presentación se realizará de la siguiente manera




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PORTADA:

INFORME # 1 TRAZADO DE LA LÍNEA ANTEPRELIMINAR

INTEGRANTES

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA


TUNJA 2013

CONTRAPORTADA:

INFORME # 1 TRAZADO DE LA LÍNEA ANTEPRELIMINAR

INTEGRANTES (CODIGOS)

Fecha de Realización: Fecha de Entrega

Profesor: Ing. Msc. Diego Fernando Páez Moreno

Materia: Trazado de Carreteras Monitores: Ángela Maritza Cristancho

Pedro Uribe Ruíz

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE TRANSPORTE Y VIAS TUNJA 2013




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CONTENIDO DE CADA INFORME

INTRODUCCIÓN

TABLA DE CONTENIDO

1. OBJETIVOS: Un objetivo general y mínimo 3 específicos

2. MARCO DE REFERENCIA: Máximo 2 hojas

3. EQUIPOS Y MATERIALES: Descripción de cada equipo utilizado en el levantamiento con imagen.

4. PROCEDIMIENTO:

Se hace un recuento en tercera persona del procedimiento seguido en campo para la realización del levantamiento así mismo incluir dentro de éste los datos anotados en la cartera de campo.

5. CÁLCULOS: Un ejemplo de cómo se realizó cada cálculo utilizado, tabla resumen con todos los resultados obtenidos.

6. CONCLUSIONES

Mínimo 3 conclusiones de la realización del levantamiento y del informe concordantes con los objetivos específicos establecidos.

7. BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFÍA

8. ANEXOS Fotos del levantamiento, plano impreso en hoja tamaño carta.

El informe debe cumplir con las Normas Icontec. En este caso el espaciado que se debe utilizar es doble después de título y sencillo (1,5) en texto normal, las márgenes del informe son las siguientes:




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Imagen 9: Normas Informe

Fuente: Autores

Cuaderno de Campo:

� El cuaderno de campo deberá contener por lo menos: � INTRODUCCIÓN: Una breve introducción a cerca del levantamiento.

� OBJETIVO GENERAL DEL LEVANTAMIENTO

� PROCEDIMIENTO

� EQUIPOS Y MATERIALES

� PROCEDIMIENTO DE CAMPO: Se anotará todo lo ocurrido durante el

levantamiento, consignando desde la hora de inicio hasta su culminación, se hará en tercera persona.




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Planos:

La presentación de los planos se hará siguiendo los lineamientos y especificaciones del Manual de Trazado entregado a inicio de semestre, sin embargo se debe tener en cuenta que todos se deben entregar en medio pliego. Las márgenes para este caso son las siguientes:

Imagen 10. Normas Planos


Las especificaciones de los planos a entregar se muestran a continuación:




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Imagen 11. Especificaciones Plano Antepreliminar

Imagen 12. Especificaciones Plano Preliminar

Imagen 13. Especificaciones Plano Nivelación

Imagen 14. Especificaciones Plano Toma de Topografía




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Imagen 15. Especificaciones Plano Selección de Alternativas (Planta 3 alternativas)

Imagen 16. Especificaciones Plano Curvas Horizontales





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Cartera de Campo: Se diligenciará en la mayoría de los levantamientos a continuación se presenta un modelo de cómo se debe presentar su portada y el modelo para cada levantamiento se presenta en las guías de cada informe.

Imagen 17: Portada Cartera de Campo

Fuente: Autores

Imagen 18. Observaciones Cartera de campo

Fuente: Autores

guía trazado de carreteras

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