Diseo geomtrico de las secciones transversales

GENERALIDADES

El diseo geomtrico de la seccin transversal, consiste en la descripcin de los elementos de la carretera en un plano de corte vertical normal al alineamiento horizontal, el cual permite definir la disposicin y dimensiones de dichos elementos, en el punto correspondiente a cada seccin y su relacin con el terreno natural.

La seccin transversal vara de un punto a otro de la va, ya que resulta de la combinacin de los distintos elementos que la constituyen, cuyos tamaos, formas e interrelaciones dependen de las funciones que cumplan y de las caractersticas del trazado y del terreno.

El elemento ms importante de la seccin transversal esla zona destinada a la superficie de rodadura o calzada,cuyas dimensiones deben permitir el nivel de servicioprevisto en el proyecto, sin perjuicio de la importanciade los otros elementos de la seccin transversal, talescomo bermas, aceras, cunetas, taludes y elementoscomplementarios.

ELEMENTOS DE LA SECCIONTRANSVERSALLos elementos que conforman la seccin transversal de la carretera son:carriles, calzada o superficie de rodadura, bermas, cunetas, taludes y elementos complementarios (barreras de seguridad, ductos y cmaras para fibra ptica, guardavas y otros), que se encuentran dentro del Derecho de Va del proyecto. En las Figuras 304.01 y 304.02, se muestra una seccin tipo a media ladera para una autopista en tangente y una carretera de una calzada de dos carriles en curva.

CALZADA OSUPERFICIE DE RODADURAParte de la carretera destinada a la circulacin de vehculos compuesta por uno o ms carriles, no incluye la berma. La calzada se divide en carriles, los que estn destinados a la circulacin de una fila de vehculos en un mismo sentido de trnsito.Ancho de calzadaen tangenteEl ancho de la calzada en tangente, se determinar tomando como base el nivel de servicio deseado al finalizar el perodo de diseo. En consecuencia, el ancho y nmero de carriles se determinarn Mediante un anlisis de capacidad y niveles de servicio.El ancho de los carriles depende de las dimensiones de los mayores vehculos que utilizan la va, y de otras consideraciones:

Cuanto mayor sea la velocidad, mayor es la oscilacin de la posicin transversal del vehculo dentro del carril, y por tanto el ancho de ste debe ser mayor.Cuando el radio de curvatura es reducido, como en las vas de giro de las intersecciones y en la mayora de los ramales de enlaces, y aun en algunas carreteras, es necesario un ancho mayor que el normal en tangente.El ancho de los carriles tiene, adems, repercusiones sobre el nivel de servicio.El mnimo ancho de carril, teniendo en cuenta la presencia de camiones es de 3,00 m. con un estndar fuera de poblado de 3,50 3,60 m.

BERMAS

Franja longitudinal, paralela y adyacente a la calzada o superficie de rodadura de la carretera, que sirve de confinamiento de la capa de rodadura y se utiliza como zona de seguridad para estacionamiento de vehculos en caso de emergencias.

Cualquiera sea la superficie de acabado de la berma, en general debe mantener el mismo nivel e inclinacin (bombeo o peralte) de la superficie de rodadura o calzada, y acorde a la evaluacin tcnica y econmica del proyecto, est constituida por materiales similares a la capa de rodadura de la calzada.

Adicionalmente, las bermas mejoran las condiciones de funcionamiento del trfico y su seguridad; por ello, las bermas desempean otras funciones en proporcin a su ancho tales como proteccin al pavimento y a sus capas inferiores, detenciones ocasionales, y como zona de seguridad para maniobras de emergencia.

PERALTEInclinacin transversal de la carretera en los tramos de curva, destinada a contrarrestar la fuerza centrfuga del vehculo.

En el alineamiento horizontal, al pasar de una seccin en tangente a otra en curva, se requiere cambiar la pendiente de la calzada, desde el bombeo hasta el peralte correspondiente a la curva; este cambio se hace gradualmente a lo largo de la longitud de la Curva de Transicin.Cuando no exista Curva de Transicin, se desarrolla una parte en la tangente y otra en la curva.

DERECHO DE VIA O VIA DE DOMINIOServicios, reas previstas para futuras obras de ensanche o mejoramiento, y zonas de seguridad para el usuario.

La faja del terreno que conforma el Derecho de Va es un bien de dominio pblico.

ANCHO Y APROBACIN DEL DERECHO DE VACada autoridad competente establecida en el artculo 4to del Reglamento Nacional de Gestin de Infraestructura Vial, establece y aprueba mediante resolucin del titular, el Derecho de Va de las carreteras de su competencia en concordancia con las normas aprobadas por el MTC.En general, los anchos de la faja de dominio o Derecho de Va, fijados por la autoridadcompetente se incrementarn en 5,00 m, en los siguientes casos: Del borde superior de los taludes de corte ms alejados. Del pie de los terraplenes ms altos. Del borde ms alejado de las obras de drenaje

FAJA DE PROPIEDAD RESTRINGIDAA cada lado del Derecho de Va habr una faja de terreno denominada Propiedad Restringida, donde est prohibido ejecutar construcciones permanentes que puedan afectar la seguridad vial a la visibilidad o dificulten posibles ensanches.El ancho de dicha faja de terreno ser de 5,00 m a cada lado del Derecho de Va, el cual ser establecido por resolucin del titular de la entidad competente.

SEPARADORESLos separadores son por lo general fajas de terreno paralelas al eje de la carretera, para separar direcciones opuestas de trnsito (separador central) o para separar calzadas del mismo sentido del trnsito. El separador est comprendido entre las bermas o cunetas interiores de ambas calzadas.En terreno plano u ondulado el ancho del separador suele ser constante, con lo que se mantiene paralelas las dos calzadas. En terreno accidentado, el ancho del separador central es variable.

TALUDESEl talud es la inclinacin de diseo dada al terreno lateral de la carretera, tanto en zonas de corte como en terraplenes. Dicha inclinacin es la tangente del ngulo formado por el plano de la superficie del terreno y la lnea terica horizontal.Los taludes para las secciones en corte, variarn de acuerdo a las caractersticas geomecnicas del terreno; su altura, inclinacin y otros detalles de diseo o tratamiento, se determinarn en funcin al estudio de mecnica de suelos o geolgicos correspondientes, condiciones de drenaje superficial y subterrneo, segn sea el caso, con la finalidad de determinar las condiciones de su estabilidad, aspecto que debe contemplarse en forma prioritaria durante el diseo del proyecto, especialmente en las zonas que presenten fallas geolgicas o materiales inestables, para optar por la solucin ms conveniente, entre diversas alternativas.

Los taludes en zonas de relleno (terraplenes), variarn en funcin de las caractersticas del material con el cual est formado. En la Tabla 304.11 se muestra taludes referenciales.El cambio de un talud a otro debe realizarse mediante una transicin la cual por lo general se denomina alabeo.En las transiciones de cortes de ms de 4,00 m de altura a terrapln, o viceversa, los taludes de uno y otro debern tenderse, a partir de que la altura se reduzca a 2,00 m, en tanto que la longitud de alabeo no debe ser menor a 10,00 m.Si la transicin es de un talud a otro de la misma naturaleza, pero con inclinacin distinta, el alabeo se dar en un mnimo de 10,00 m. La parte superior de los taludes de corte, se deber redondear para mejorar la apariencia de sus bordes

CUNETASSon canales construidos lateralmente a lo largo de la carretera, con el propsito de conducir los escurrimientos superficiales y sub-superficiales, procedentes de la plataforma vial, taludes y reas adyacentes, a fin de proteger la estructura del pavimento

La seccin transversal puede ser triangular, trapezoidal o rectangular; revestidas o sin revestir; abiertas o cerradas, de acuerdo a los requerimientos del proyecto; en zonas urbanas o donde exista limitaciones de espacio, las cunetas cerradas pueden ser diseadas formando parte de la berma. Las dimensiones de las cunetas se deducen a partir de clculos hidrulicos, teniendo en cuenta su pendiente longitudinal, intensidad de precipitaciones pluviales, rea de drenaje y naturaleza del terreno, entre otros. Los elementos constitutivos de una cuneta son su talud interior, su fondo y su talud exterior. Este ltimo, por lo general coincide con el talud de corte.

Las pendientes longitudinales mnimas absolutas sern 0,2%, para cunetas revestidas y 0,5% para cunetas sin revestir.Si la cuneta es de material fcilmente erosionable y se proyecta con una permisible del material constituyente, se proteger con un revestimiento resistente a la erosin. Se limitar la longitud de las cunetas, conducindolas hacia los cauces naturales del terreno, obras de drenaje transversal o proyectando desages donde no existan pendiente tal que le infiere al flujo una velocidad mayor a la mxima

SECCIONES TRANSVERSALES PARTICULARESComprende a los puentes, tneles, ensanche de plataforma y otros.

Sin perjuicio de otras limitaciones ms restrictivas, no se podr disear ningn tipo de intersecciones a nivel o desnivel, ni modificacin del nmero de carriles, en los doscientos cincuenta metros (250 m) antes del inicio y despus del final de un tramo afectado por una seccin transversal particular, cuyos casos se describe a continuacin:PuentesTnelesEnsanche de plataformaEn las carreteras donde las bermas tengan anchos menores a 2,60 m, se deber prever como medida de seguridad vial, reas de ensanche de la plataforma a cada lado de la carretera (en forma alternada), destinadas al estacionamiento de vehculos en caso de emergencias.Los ensanches deben disearse contemplando transiciones de ingreso y salida. Las dimensiones mnimas y separacin mximas de ensanches de plataforma, se muestran en la Tabla 304.12.

Carriles de aceleracin y deceleracin: Se proyectarn secciones transversales particulares para los Ingresos y salidas de autopistas.

Confluencias y bifurcaciones: En las confluencias y bifurcaciones, la cotangente del ngulo entre los bordes de la calzada deber ser como mximo, sesenta y cinco (65) para confluencias y cincuenta (50) para bifurcaciones.

SOBREANCHO

Es el ancho adicional de la superficie de rodadura de la va, en los tramos en curva para compensar el mayor espacio requerido por los vehculos.NECESIDAD DEL SOBREANCHO

La necesidad de proporcionar sobreancho en una calzada, se debe a la extensin de la trayectoria de los vehculos y a la mayor dificultad en mantener el vehculo dentro del carril en tramos curvos.En curvas de radio pequeo y mediano, segn sea el tipo de vehculos que circulan habitualmente por la carretera, sta debe tener un sobreancho con el objeto de asegurar espacios libres adecuados (holguras), entre vehculos que se cruzan en calzadas bidireccionales o que se adelantan en calzadas unidireccionales, y entre los vehculos y los bordes de las calzadas. El sobreancho requerido equivale al aumento del espacio ocupado transversalmente por los vehculos al describir las curvas ms las holguras tericas adoptadas, (valores medios). El sobreancho no podr darse a costa de una disminucin del ancho de la berma.

Las holguras tericas en recta y en curva ensanchada, consideradas para vehculos comerciales de 2,6 m de ancho, segn el ancho de una calzada se aprecia en la tabla 302.19:

DESARROLLO DEL SOBREANCHO

Con el fin de disponer de un alineamiento continuo en los bordes de la calzada, el sobreancho debe desarrollarse gradualmente a la entrada y salida de las curvas. En el caso de curvas circulares simples, por razones de apariencia, el sobreancho se debe desarrollar linealmente a lo largo del lado interno de la calzada, en la misma longitud utilizada para la transicin del peralte. En las curvas con espiral, el sobreancho se desarrolla linealmente, en la longitud de la espiral.Normalmente la longitud para desarrollar el sobreancho ser de 40 m. Si la curva de transicin es mayor o igual a 40 m, el inicio de la transicin se ubicar 40 m, antes del principio de la curva circular. Si la curva de transicin es menor de 40 m, el desarrollo del sobreancho se ejecutar en la longitud de la curva de transicin disponible.

Para la determinacin del desarrollo del sobreancho se utilizar la siguiente frmula:

VALORES DEL SOBREANCHOEl sobreancho variar en funcin del tipo de vehculo, del radio de la curva y de la velocidad de diseo y se calcular con la siguiente frmula:Para anchos de calzada en tangente de 7,20 m, los valores del sobreancho de la Tabla 302.20, podrn ser reducidos en el porcentaje que se da en la Tabla 302.21 en funcin del radio de la curva.El valor del sobreancho, estar limitado para curvas de radio menor a lo indicado en la Tabla 302.21 (asociado a V < 80 km/h) y se debe aplicar solamente en el borde interior de la calzada. En el caso de colocacin de una junta central longitudinal o de demarcacin, lalnea se debe fijar en toda la mitad de los bordes de la calzada ya ensanchada. Para radios mayores, asociados a velocidades mayores a 80 km/h, el valor del sobreancho ser calculado para cada caso.

BANQUETAS DE VISIBILIDAD

En las curvas horizontales debern a segurarse la visibilidad a ladistancia mnima de parada, de acuerdo a lo indicado en la Seccin 205 y en la presente seccin.El control de este requisito y la determinacin del ancho mximo (a max.) de la banqueta de visibilidad, se definir luego de verificar si una curva provee o no la distancia de visibilidad requerida, de acuerdo con la Figura 302.22.

DIAGNOSTICO GENERALEs conveniente proveer una pendiente mnima de orden de 0.5%, a fin de asegurar en todo punto de calzada un drenaje de las aguas superficiales.Pendiente mxima segn la tabla de pendiente mximas tenemos que para una carretera de tercera clase de orografa tipo dos y velocidad de diseo 30km/h la pendiente mxima es 9% a 12%.Excepcionalmente, el valor de la pendiente mxima podr incrementarse hasta en 1%, para todos los casos.En curvas con radios menores a 50 m de longitud debe evitarse pendientes mayores a 8%, para evitar que las pendientes del lado interior de la curva se incrementan significativamente.Debido a que nuestra velocidad de operacin no disminuye en 25 km/h , nuestra carretera no tendr carriles adicionales en ningn tramo .Las curvas parablicas son definidas por la curvatura K=l/A para nuestro caso es igual a 3.77. adems podemos decir que nos correspondera disear una curva cncava tipo 4.El ancho mnimo de la calzada ser de 6.00m segn la capacidad y niveles de servicio.El ancho mnimo de berma, Franja longitudinal, paralela y adyacente a la calzada, ser de 0.90mEn los tramos en tangentes, las bermas tendrn una pendiente de 4% hacia el exterior de la plataforma.La berma situada en el lado inferior del peralte, seguir la inclinacin de ste cuando su valor sea superior a 4%. En caso contrario, la inclinacin de la berma ser igual al 4%.El bombeo ser de 3%. Correspondiente a una superficie afirmada.El peralte a usar segn el tipo de terreno ser de 8% y/o de acuerdo a formula.Peralte mnimo del 2% para una velocidad de 30km/h para curvas con radios mayores de 3350m.Para el ancho y aprobacin de derecho de va que es la faja de terreno de ancho variable dentro del cual se encuentra comprendida la carretera, sus obras complementarias ser para una clasificacin de tercera clase un ancho mnimo de 16 metros, en nuestro diseo no lo tomaremos en cuenta ya que la longitud es mnima de 1600metros.El ancho de faja de propiedad restringida de terreno ser de 5,00 m a cada lado del Derecho de Va, el cual ser establecido por resolucin del titular de la entidad competenteEn el diseo ser necesario usar en determinadas zona taludes por las caractersticas del terreno en zonas donde exista material inestable, para adoptar la solucin ms conveniente entre las diversas alternativas.

CAPTULO IV: PLANTILLA DE SECCIONES TPICAS

4.1 Definiciones

La plantilla de seccin tpica es la representacin del corte ideal de la carretera, por el cual integran elementos; tales como, calzada o superficie de rodadura, bermas carriles, cuentas, taludes y elementos complementarios. Para las dimensiones de los elementos de la seccin tipo se hace uso de las normas Peruanas. A continuacin se muestran los elementos que comprenden en una seccin tipo:

Calzada

Superficie de la va sobre la que transitan los vehculos, pueden estar compuestas por uno o varios carriles de circulacin. No incluye berma.1

Derecho de va

Faja de terreno de ancho variable dentro del cual se encuentra comprendida la carretera, sus obras complementarias, servicios, reas previstas para futuras obras de ensanche o mejoramiento, y zonas de seguridad para el usuario. Su ancho se establece mediante resolucin del titular de la autoridad competente respectiva.2

Berma

Franja longitudinal que puede ser no pavimentada o pavimentada, comprendida entre el borde exterior de la calzada y la cuneta o talud.3

Bombeo

Es la pendiente o inclinacin transversal de la superficie de rodadura a ambos lados del eje del camino; que permite que el agua pase o corra hacia las zonas laterales por lo general debe estar entre 2 y 3%.4

Plataforma

Ancho total de la carretera a nivel de subrasante 5, incluye, calzada, bermas, cunetas.6

Carril

Franja longitudinal en que est dividida la calzada, delimitada o no por marcas viales longitudinales el cual tiene un ancho suficiente para la circulacin de vehculos.

Talud

Es la superficie inclinada respecto a la horizontal que adopta la estructura de suelos y/o roca en forma natural o como consecuencia de una obra de ingeniera.7

Badn

Es una obra de drenaje que se adecua a las caractersticas geomtricas del cauce y tiene por objetivo facilitar el trnsito estable de los vehculos.

Estructura construida por piedra o concreto para permitir el paso vehicular sobre quebradas de flujo estacional o flujos de aguas menores. A su vez permiten el paso de agua, materiales y de otros elementos sobre la superficie de rodadura.8

Muro de Contencin

Es una estructura que sirve para estabilizar los taludes muy pronunciados o para evitar el deslizamiento de la superficie de rodadura. Pueden ser construidos de piedra (muro seco) o de concreto (muro ciclpeo). 9

Cunetas

Son canales abiertos construidos lateralmente a lo largo de la carretera, con propsito de conducir los escurrimientos superficiales y sub-superficiales procedentes de la plataforma vial, taludes y reas adyacentes a fin de proteger la estructura del pavimento.10

4.2 Tipos de Secciones Tpicas

Caso 1:

Seccin Transversal tpica a media ladera va multicarril con separador central, en tangente. Caso 2:

Seccin Transversal Tpica a media ladera va

de dos carriles en curva12

La seccin muestra una sola calzada por lo tanto se proyectar dos calzadas uno para cada sentido de circulacin.

La siguiente tabla 304.01 del Manual de Diseo Geomtrico de Carreteras DG2001, muestra los valores del ancho de calzada de dos carriles.

Tabla 304.0113

Ancho de calzada de dos Carriles