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APUNTES DE VIAS TERRESTRES
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INDICE
I. INTRODUCCION A LA PLANEACION DE LAS CARRETERAS Y DE LAS VIAS
FERREAS ..........
I.1 Planeacion y estrategia de desarrollo de la red
.......................................................
I.2 Volmenes de trnsito, vehculo de diseo y capacidad necesaria
................................
I.3 Tipo de proyecto y factores a considerar: costos de
operacin, costos de construccion y
de mantenimiento
..................................................................................................
II. CARACTERISTICAS GEOMETRICAS Y SELECCION DE TRAZO
.......................................
II.1 Caractersticas geomtricas de proyecto: nmero de carriles,
ancho de corona y de
acotamiento; pendiente mxima, grado mximo de curvatura y
velocidad de operacin ...........
II.2 Aspectos topogrficos: a nivel regional, de ruta y de
proyecto. Mtodo tradicional y
fotogramtrico
.....................................................................................................
II.3 Trazo preliminar y trazo definitivo: eje, secciones
geomtricas, volmenes, curva masa y
datos geotcnicos. Criterios de seleccin
..................................................................
III. PROYECTO CARRETERO
.....................................................................................
III.1 Estudios bsicos: geologa, hidrologa, topohidrulicos
...........................................
III.2 Proyecto geomtrico
.......................................................................................
III.3 Proyecto de drenaje
........................................................................................
III.4 Proyecto de pavimentos
...................................................................................
III.5. Proyecto de puentes y estructuras
....................................................................
III.6 Proyecto de entronques
...................................................................................
III.7 Proyecto de sealamiento
.................................................................................
IV. PROYECTO Y MECANICA DE VIAS
........................................................................
IV.1 Superestructura de va: riel, durmientes, balasto,
fijaciones. Funcin de cada elemento ..
IV.2 Mecnica de va. Esfuerzos verticales y horizontales y su
anlisis. Modulo de va. Coefi-
ciente de balasto. Nivelacin y alineacin de va. Sobreelevacin en
curvas especiales de tran-
sicin. Curvas compuestas y parabolicas.
....................................................................
IV.3 Rieles. Tipos, caractersticas y composicin. Procedimientos
de fabricacin. Diseo del
tamao del riel. Defectos internos y externos. Mtodos de medicin
y de deteccin.
Tolerancia
............................................................................................................
IV.4 Durmientes. Tipos, caractersticas, ventajas y desventajas.
Procedimientos de
fabricacin. Diseo y calculo de durmientes de concreto.
...............................................
IV.5 Balasto. Tipos de materiales. Calidad. Espesor. Deterioro y
contaminacin. .................
IV.6 Fijaciones riel - durmiente: placas, anclas, clavos,
tirafondos y tornillos. fijaciones
elasticas
............................................................................................................
IV.7 Uniones de riel: planchuelas, soldadura de aluminio trmica
y elctrica. Juntas elsticas ..
IV.8 Vas electrificadas. Subestaciones, telecomunicaciones,
sealizacin y operacin ..........
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V. CONSERVACION
..............................................................................................
V.1 Filosofia bsica de la conservacin de carreteras. Tipos de
conservacin. ...................
V.2 Elementos tcnicos-econmicos que inciden en la conservacin:
deterioro de pavimentos
y repercusiones en costos de operacin
....................................................................
V.3 Sistema de administracin de pavimentos (SIMAP)
..................................................
V.4 Causas del deterioro de las vas frreas y tipos de deterioro
...................................
V.5 Conservacin y rehabilitacin de vas
...................................................................
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TEMA I.- INTRODUCCIN A LA PLANEACIN DE LAS CARRETERAS Y DE
LAS
VAS FRREAS
I.1.- PLANEACIN Y ESTRATEGIA DE DESARROLLO DE LA RED
En el pasado los proyectos carreteros y ferroviarios se
consideraban como obras necesarias
para el desarrollo del pas y la importancia de un proyecto sobre
otro se obtena en trminos
de los beneficios generados y la realizacin de las obras se daba
en trminos de la
disponibilidad de los recursos federales para la construccin de
la misma.
Por lo que respecta a la red carretera se distinguen bsicamente
tres etapas; una primera
etapa netamente desarrollista, tratando con esto de comunicar
sobre todo la Capital de la
Repblica con la Capital de los Estados, buscando la integracin
del Territorio Nacional.
Como segunda etapa, se provoco la comunicacin con todas las
ciudades de importancia,
buscando completar la integracin del Territorio Nacional.
Estos criterios condujeron a la densificacin de la red carretera
y a la aparicin de las rutas
hacia la frontera norte del pas y rutas de desarrollo hacia el
sur.
En una tercera etapa, se realizo la construccin de una red rural
de pequeos caminos
alimentadores y de rutas de penetracin. En la construccin de
estos caminos se busco ms
que beneficios econmicos, tener beneficios sociales.
En los ltimos aos se ha optado por construir autopistas y
carreteras, en que la participacin
del capital privado ha jugado un papel muy importante en la
construccin de la infraestructura
nacional (carreteras concesionadas).
Por otro lado en los ferrocarriles, la infraestructura bsica de
vas frreas del pas se
construyo entre 1857 y 1910 (aproximadamente 20,000 Km.); si
bien desde 1925 slo se
construyeron 3,000 kilmetros adicionales, a partir de 1960 se ha
modernizado
aproximadamente 40% de la va principal.
En 1994 la longitud total de la red frrea ascendi a 26,455
kilmetros, de este total, el
77% corresponde a va principal (20,445 Km.), el 17% a vas
secundarias (4,460 Km.) y el
resto a vas particulares (1,540 Km.). La va principal se integra
por 8,200 kilmetros de va
moderna (40%); 7,810 kilmetros de va clsica (38%); y 4,435
kilmetros de va antigua.
Actualmente F.N.M. tiene aproximadamente 1,200 estaciones. De
esas, 60%
(aproximadamente 720 estaciones) tienen jefe de estacin y
generan ingresos. Solo en 125
estaciones se produce el 90% del trfico movilizado en la red.
Por el contrario, existen 350
estaciones (29.2% del total) en las que se produce nicamente
1.2% del trafico y no
reportan ingresos.
Principales lineamientos de poltica general en materia de vas
terrestres.
Los principales lineamientos de poltica general en materia de
vas terrestres, que se toman en
cuenta para la formulacin de proposiciones, pueden resumirse en
lo siguiente.
1. - Conservar en buen estado la red existente, para asegurar el
servicio eficaz y permanente.
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2. Terminar a ritmo adecuado, las obras iniciadas, buscando la
oportuna obtencin de los
beneficios previstos.
3. - Terminar al ritmo adecuado, las obras iniciadas, buscando
la oportuna obtencin de los
beneficios previstos.
4. - Construir nuevas carreteras y vas frreas que sirvan a
ncleos de poblacin actualmente
incomunicados y propicien la incorporacin de zonas capaces de
aumentar la produccin.
5. - Construir obras que mejoren los sistemas carretero y
ferroviario en zonas ya
comunicadas, cuando la demanda as lo requiera. Tal es el caso de
ampliaciones,
acortamientos, autopistas, libramientos ferroviarios y
electrificacin de vas, etc.
Lineamientos en cuanto al aspecto econmico.
En cuanto al aspecto econmico, el anlisis del funcionamiento de
una red se lleva a cabo
mediante la determinacin de los enlaces carreteros y
ferroviarios necesarios entre los polos
de concentracin de la produccin y los centros consumidores, segn
las siguientes
actividades:
a) Agrcolas
b) Ganaderas y Pesqueras
c) Industriales
d) Comerciales, Educacionales y Tursticas.
El primer paso consiste en fijar los polos de concentracin de
los diferentes productos
seleccionados en los estudios, sobre el uso actual y potencial
del suelo en Territorio
Nacional, con base en la informacin obtenida de publicaciones
estadsticas que en Mxico
provienen de las diferentes Secretaras, la cual se presenta en
cartas geogrficas.
En seguida se procede a la determinacin de los centros
representativos del consumo,
tomando en cuenta investigaciones por muestreo y censos tanto
industriales como de
poblacin. La diferencia entre el volumen de produccin y el
consumo de cada uno de los
distintos artculos analizados, define una corriente en el
sentido en que el consumo es mayor
que la produccin.
El esquema de enlaces resultante permite determinar las
proposiciones de redes deseables
en relacin con las actividades econmicas.
Finalmente, se realiza la sntesis dando como resultado una
proposicin de red que satisface
las necesidades de transporte a nivel nacional.
Con referencia a inversiones en carreteras, los efectos son
diferentes segn el medio
econmico en que se aplican. Es decir las consecuencias sern muy
distintas si la inversin se
realiza en una zona con cierto grado de desarrollo, o en otra en
la que apenas se inicie un
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proceso de incorporacin a la economa de mercado; ello determina
que la naturaleza
dominante de las consecuencias de invertir en carreteras, de
lugar al establecimiento de las
siguientes categoras en las operaciones:
TIPOS DE CAMINOS DE ACUERDO A SU UTILIDAD SOCIOECONMICA
Caminos de Integracin Nacional
Los caminos de integracin nacional son aquellos que sirven para
tener unido al territorio
nacional.
La evaluacin para programar la construccin de estos caminos
queda a criterio de los
gobernantes, que en su carcter de estadistas, deciden el monto a
invertir y las obras que se
deben realizar.
Caminos de Tipo Social
Los caminos de tipo social son aquellos que tienen como
finalidad incorporar al desarrollo
nacional a los ncleos sociales que han permanecido marginados
por falta de comunicacin. La
evaluacin de estos caminos se realiza por medio del costo por
habitante servido que se
calcula, dividiendo el costo de la obra entre el nmero de
habitantes en la zona de influencia
del camino. Ancho de corona de 4 a 6 metros.
ndice de Evaluacin = Costo de obra/No. de habitantes
Caminos para el Desarrollo
Los caminos que provocan el desarrollo de una zona, son aquellos
que nos sirven
principalmente para propiciar el auge agrcola, ganadero,
comercial, industrial turstico de la
zona de influencia, y su evaluacin econmica se realiza haciendo
uso del ndice de
productividad que se obtiene, dividiendo los beneficios entre el
costo de la obra, siendo los
primeros, la suma de los costos de la produccin que se obtiene
durante un cierto tiempo,
usualmente cinco aos. Este tipo de camino usualmente tiene una
corona entre siete (7) y
once (11) metros.
n a
Xi P
i
n=1
IP =
C
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En la que:
IP = ndice de productividad
a
Xi = Volumen de la produccin del bien i, en el ao a, en la zona
servida por la obra vial.
Pi = Precio del bien i.
C = Costo de construccin de la obra vial
Solo se consideran los productos derivados de actividades
primarias, principalmente
agrcolas, entre los que destacan los siguientes: maz, trigo,
arroz, caa de azcar, caf y
frutales.
Caminos entre Zonas Desarrolladas
Por ltimo, estn los caminos que comunican zonas desarrolladas y
se construyen para
disminuir los costos de operacin, propiciando el mejoramiento
del trnsito en los caminos
regionales. Estos caminos tienen como misin comunicar slo los
puntos que han alcanzado
mayor desarrollo; por lo tanto, sern directos, con lo que se
disminuyen las distancias de
recorrido. Con frecuencia son caminos con control de acceso;
dependiendo del trnsito,
pueden ser de 2, 4, o ms carriles, principalmente en el pas,
estn constituidas por las
llamadas autopistas que en general son caminos de cuota.
La evaluacin de estos caminos se hace a travs de la relacin
beneficio-costo, denominado
ndice de Recuperacin, que se calcula dividiendo los ahorros que
se tendrn al utilizarse la
nueva obra entre el costo de construccin.
Beneficios Actualizados
IR =
Costos Actualizados
B0 + B
1 (1/(1+a))+B
2(1/(1+a)
2
)+B3(1/(1+a)
3
)+...+Bn(1/(1+a)
n
)
IR =
C0 + C
1 (1/(1+a))+C
2(1/(1+a)
2
)+C3(1/(1+a)
3
)+...+Cn(1/(1+a)
n
)
En la que:
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IR = ndice de recuperacin.
Bi = Beneficio total en el ao i. (Ahorros en costos de traccin
tiempos de recorrido y la
supresin de perdidas motivadas por posibles congestionamientos
que se presentan al
rebasarse la capacidad del camino.)
Ci = Costo causado por la obra en el ao i. (Costo inicial,
conservacin y reconstruccin)
a = Tasa de actualizacin, considerada constante en el periodo
estudiado.
Los ahorros son de combustible, lubricantes, horas hombre
(operadores, pasajeros) y de
otros elementos menos tangibles como la comodidad y la
seguridad.
CLASIFICACIN DE CAMINOS POR SU ETAPA CONSTRUCTIVA Y
FINANCIAMIENTO
Algunas personas acostumbran denominar camino a las vas rurales,
mientras el trmino
carreteras se lo aplican a los caminos de caractersticas
modernas, destinadas al movimiento
de un gran nmero de vehculos. Aqu se usaran indistintamente los
dos trminos para indicar
lo mismo, segn la siguiente definicin:
LA CARRETERA SE PUEDE DEFINIR COMO LA ADAPTACIN DE UNA FAJA DE
MATERIALES
SOBRE LA SUPERFICIE TERRESTRE, QUE LLENE LAS CONDICIONES DE
ANCHO, DE
ALINEAMIENTO Y DE PENDIENTE PARA PERMITIR EL DESPLAZAMIENTO
ADECUADO DE LOS
VEHCULOS PARA LOS CUALES HA SIDO DISEADA
CLASIFICACIN POR SU ETAPA CONSTRUCTIVA ( transitabilidad)
Esta corresponde a las etapas de construccin de la carretera y
se divide en:
1) Terracera
Cuando se ha construido la seccin de proyecto hasta nivel de
subrasante, transitable en
tiempo de secas.
2) Revestida
Cuando sobre la subrasante se ha colocado ya una o varias capas
de materia granular y es
transitable en todo tiempo.
3) Pavimentada
Cuando sobre la subrasante se ha construido ya totalmente el
pavimento.
CLASIFICACIN POR SU FINANCIAMIENTO
Por el aspecto administrativo las carreteras se clasifican
en:
1) Federales
Cuando son costeadas ntegramente por la Federacin y se
encuentran por lo tanto a su
cargo.
2) Estatales
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Cuando son construidas por el sistema de cooperacin a razn del
50 % aportado por el
Estado donde se construye y el 50 % por la Federacin, estos
caminos quedan a cargo de
la Junta Local de Caminos (J.L.C.).
3) Vecinales
Cuando son construidos por la cooperacin de los vecinos
beneficiados, pagando estos un
tercio de su valor, otro tercio lo aporta la Federacin y el
tercio restante el Estado. Su
construccin y conservacin se hace por medio de la Junta Local de
Caminos.
4) De Cuota
Los cuales quedan a cargo de la dependencia oficial
descentralizada denominada Caminos y
Puentes Federales de Ingresos y Servicios Conexos, siendo
inversin recuperable a travs de
cuotas de paso.
5) Concesionados
Se otorgan por medio de una concesin a particulares y son
construidos y operados por
estos durante el tiempo que dura la concesin.
CLASIFICACIN TCNICA OFICIAL
Esta clasificacin permite distinguir en forma precisa la
categora fsica del camino, ya que
toman en cuenta los volmenes de trnsito sobre el camino al final
del periodo econmico (15
aos) y las especificaciones geomtricas aplicadas en Mxico.
La extinta Secretaria de Obras Publicas, clasifico tcnicamente a
las carreteras de la manera
siguiente:
1) TIPO A
a) Tipo A2, para un *TDPA de tres mil (3000) a cinco mil (5000)
vehculos (fig. I.3)
b) Tipo A4, para un TDPA de cinco mil (5000) a veinte mil
(20,000) vehculos (figs. I.1 y
I.2.)
2) TIPO B, para un TDPA de mil quinientos (1500) a tres mil
(3000) vehculos (fig. I.3)
3) TIPO C, para un TDPA de quinientos (500) a mil quinientos
(1500) vehculos (fig.I.3).
4) TIPO D, para un TDPA de cien (100) a quinientos (500)
vehculos (fig. I.3).
5) TIPO E, para un TDPA hasta de cien (100) vehculos (fig.
I.4).
*TDPA = Trnsito diario promedio anual (Nmero de vehculos que
pasan por un lugar dado
durante un (1) ao dividido entre el nmero de das del ao).
I.2 VOLMENES DE TRANSITO, VEHCULO DE DISEO Y CAPACIDAD
NECESARIA
I.2.1 TRANSITO
Al proyectar una carretera, la seleccin del tipo de camino, las
intersecciones, los accesos y
los servicios, dependen fundamentalmente de la demanda, es
decir, del volumen de trnsito
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que circular en un intervalo de tiempo dado, su variacin su tasa
de crecimiento y su
composicin.
Un error en la determinacin de estos datos ocasionar que la
carretera funcione durante el
perodo de previsin, bien con volmenes de trnsito muy inferiores
a aquellos para los que se
proyect que se presenten problemas de congestionamiento.
Segn la American Association of State Highway Transportation
Officials (AASSTHO), la unidad
general de medida para el volumen de trnsito en una va es el
trnsito diario promedio (TDP),
que se define como el volumen total durante un perodo de tiempo
dado (en das completos),
mayor que un da y menor que un ao, dividido entre el numero de
das de ese perodo. S el
perodo es de un ao entonces se llama Trnsito Diario Promedio
Anual (TDPA).
VOLUMEN DE TRANSITO
Es el nmero de vehculos que pasan por un tramo de carretera en
un intervalo de tiempo
dado; los intervalos ms usuales son la hora y el da y se tiene
el trnsito horario TH y el
trnsito diario TD.
DENSIDAD DE TRANSITO
Es el nmero de vehculos que se encuentran en una cierta longitud
de camino en un instante
dado.
TRANSITO PROMEDIO DIARIO
Es el promedio de los volmenes diarios registrados en un
determinado perodo. Los ms
usuales son el trnsito diario promedio semanal TDPS y el trnsito
diario promedio anual
TDPA.
TRANSITO MXIMO HORARIO
Es el mximo nmero de vehculos que pasan en un tramo del camino
durante una hora, para un
lapso establecido de observacin, normalmente un ao.
VOLMEN HORARIO DE PROYECTO
Volmen horario de trnsito que servir para determinar las
caractersticas geomtricas del
camino. Se representa como VHP.
VHP = TDPA(K)(D)
Donde:
K= factor; entre 0.8 y 0.12 para vas urbanas y entre 0.12 y 0.18
para vas rurales.
D= Factor de distribucin por sentidos comprendido ente 0.55
(reparto de 55:45 %) y
0.80 (reparto 80:20 %)
TRANSITO GENERADO
Es el volmen de trnsito que se origina por la construccin o
mejoramiento de la carretera
y/o por el desarrollo de la zona por donde cruza.
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TRANSITO DESVIADO O INDUCIDO
Es la parte del volumen de trnsito que circulaba antes por otra
carretera y cambia su
itinerario para pasar por la que se construye o se mejora.
I.2.2 DETERMINACIN DEL VOLUMEN DE TRANSITO
Para conocer los volmenes de trnsito en los diferentes tramos de
una carretera, se utilizan
como fuentes los datos obtenidos de los estudios de origen y
destino, los aforos por
muestreo y los aforos continuos en estaciones permanentes.
a) Estudios de origen y destino.
Su objetivo primordial es conocer el movimiento del trnsito
tomando en cuenta a los puntos
de partida y de trmino de los viajes, adicionalmente se obtienen
datos del comportamiento
del trnsito, tanto en lo que se refiere a su magnitud y
composicin como a los diversos tipos
de productos que se transportan.
El mtodo ms apropiado para estudios en carreteras es el de las
entrevistas directas, ya
que se obtiene en forma rpida y eficiente el origen y el
destino.
En estos estudios se registran las rutas de los diferentes tipos
de vehculos y los productos
o pasajeros que transportan en cada sentido, as como las
longitudes de recorrido.
b) Muestreos de trnsito.
Se instalan estaciones de aforo en toda la red, procurando que
stas capten el trnsito
representativo de cada tramo, sin influencia apreciable de
viajes suburbanos o de itinerarios
muy cortos, y a su vez registren un trnsito promedio diario con
base al perodo de una
semana, el cual, correlacionado con estaciones maestras, dar
como resultado un muestreo
razonablemente cercano al trnsito promedio diario anual. Estas
variaciones tienden a reducir
las correcciones ocasionadas por las variaciones
estacionales.
El conteo de los vehculos se realiza por medio de contadores
manuales o elctricos,
registrando estos volmenes cada hora, clasificndolos en (A)
vehculos ligeros, (B)
autobuses, (C) vehculos pesados.
c) Estaciones maestras.
Son estaciones permanentes, provistas de contadores automticos,
cuya finalidad, es
registrar las variaciones y comportamiento de las corrientes de
trnsito durante todo el ao.
El anlisis de los datos obtenidos para estimar el volumen de
trnsito tanto para carreteras
nuevas como para el mejoramiento de las existentes es en
general, privativo de cada
proyecto; sin embargo, se presentarn algunos de sus aspectos ms
comunes.
1) Obtencin del trnsito actual
El trnsito promedio diario semanal obtenido de la estacin de
muestreo debe corregirse,
para hacerlo representativo del TDPA, para lo cual se
seleccionar una estacin maestra con la
cual exista una correlacin aceptable; es decir, que el
comportamiento del trnsito en ambas
estaciones sea similar.
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Con base en la variacin del trnsito en la estacin maestra se
lleva a cabo la correccin de
los datos del muestro, para obtener el trnsito diario promedio
anual.
2) Clculo del transito desviado o inducido.
De los estudios de origen y destino se puede obtener el trnsito
desviado probable que
depender del ahorro que represente para los usuarios, el empleo
del camino en estudio, por
concepto de costos, longitud y tiempo de recorrido.
En virtud de que los estudios de origen y destino son semanales,
se deber hacer la misma
correccin que se trato en el inciso anterior.
3) Obtencin del trnsito generado
Se hace una cuantificacin de los productos que se generarn,
tanto agrcolas como
ganaderos, industriales, etc., y se calcula el nmero de vehculos
que sern necesarios para
su movimiento y adems se estudia el nmero de vehculos que se
necesitarn para
actividades comerciales, tursticas, etc.
Con la suma del trnsito inducido y el generado, se puede conocer
el TDPA para caminos
futuros.
La tendencia de incremento de estos caminos se puede deducir
tomando en cuenta la que
corresponda a los caminos ya construidos en la zona.
I.2.3 Vehculo de Diseo
Es un vehculo hipottico cuyas caractersticas se emplearn para
establecer los lineamientos
que regirn al proyecto geomtrico de caminos y
intersecciones.
Los vehculos que circulan por una carretera se pueden dividir en
vehculos tipo A en los que
se involucran todos los automviles, las camionetas pick up y los
que tengan un peso menor a
3 toneladas, los vehculos tipo B en el que quedan incluidos
todos los autobuses y los
vehculos tipo C, que son los camiones de carga con ms de tres
toneladas y que se
desglosan en grupos, ya que tienen gran variedad de
caractersticas, pues su peso total
puede variar desde 3 a 60 toneladas con diferentes combinaciones
en la posicin de sus ejes
y llantas.
La importancia de conocer el tipo de vehculo, su peso y la
posicin y numero de ejes y
ruedas, es la de poder estudiar la magnitud de los esfuerzos en
la estructura vial, proyectar
adecuadamente la seccin transversal, as como poder definir de
manera optima la geometra
de la seccin, el alineamiento horizontal y el alineamiento
vertical. Ver figs. I.5, I.6, I.7, 1.8,
1.9 y tabla I.1
I.2.4 CAPACIDAD
La capacidad de un camino, o de un carril, es el nmero mximo de
vehculos que pueden
circular por el durante un perodo de tiempo determinado y bajo
condiciones prevalecientes
tanto del propio camino como de la operacin del trnsito.
La capacidad de un camino depende de un cierto nmero de
condiciones:
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FIG. 1.5 Caractersticas del vehculo de proyecto DE-335
FIG. 1.6 Caractersticas del vehculo de proyecto DE-450
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FIG. 1.7 Caractersticas del vehculo de proyecto DE-610
FIG. 1.8 Caractersticas del vehculo de proyecto DE-1220
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FIG. 1.9 Caractersticas del vehculo de proyecto DE-15525
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Tabla 1.2 Caractersticas de los vehculos de proyecto
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La composicin del trnsito, los alineamiento horizontal y
vertical y el nmero y ancho de los
carriles, son unas cuantas de estas condiciones que, en conjunto
pueden designarse como
condiciones prevalecientes.
Nivel de servicio
Medida cualitativa que describe las condiciones de circulacin en
una corriente vehicular,
caracterizada generalmente por ciertos parmetros tales como la
velocidad y tiempo de
recorrido, la libertad para maniobrar, interrupciones de la
circulacin, comodidad y seguridad.
Se distinguen seis niveles de servicio, para la identificacin de
las condiciones existentes al
variar la velocidad y los volmenes de trnsito, en una carretera
(Fig. 1.10).
Los niveles de servicio designados con las letras de la A a la
F, del mejor al peor,
comprenden la clasificacin total de las operaciones de trnsito
que pueden ocurrir.
Nivel de servicio A corresponde a una condicin de flujo libre,
con volmenes de trnsito
bajos y velocidades altas.
Nivel de servicio B corresponde a la zona de flujo estable, con
velocidades de operacin que
comienzan a restringirse por las condiciones de trnsito.
Nivel de servicio C se encuentra en la zona de flujo estable,
pero las velocidades y
posibilidades de maniobra estn ms estrechamente controladas por
los altos volmenes de
trnsito.
Nivel de servicio D se aproxima al flujo inestable con
velocidades de operacin an
satisfactorias, pero afectadas considerablemente por los cambios
en las condiciones de
operacin.
Nivel de servicio E no puede describirse solamente por la
velocidad, pero representa la
operacin a velocidades an ms bajas que el nivel D, con volmenes
de trnsito
correspondientes a la capacidad. El flujo es inestable y pueden
ocurrir paradas de corta
duracin.
Nivel de servicio F corresponde a circulacin forzada, las
velocidades son bajas y los
volmenes superiores a los de la capacidad. En estas condiciones
generalmente se producen
colas de vehculos a partir del lugar en que se produce la
restriccin. Las velocidades se
reducen y pueden producirse paradas debidas al
congestionamiento.
I.3 TIPO DE PROYECTO Y FACTORES A CONSIDERAR: COSTOS DE
OPERACION, COSTOS
DE CONSTRUCCION Y MANTENIMIENTO.
De acuerdo a la demanda de trnsito, las especificaciones deben
clasificar a las obras para
que las caractersticas geomtricas que marcan a cada una de
ellas, estn de acuerdo a las
necesidades y los costos de operacin; para carreteras y
ferrocarriles, el factor econmico
rige las caractersticas de pendiente, curvatura, nmero de
carriles o vas paralelas, lo cual
est en ntima relacin al volumen de carga y tipo de maquinaria
utilizada.
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Fig. 1.2 Niveles de servicio
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En carreteras y ferrocarriles, la posicin de la rasante econmica
con respecto al terreno
natural, debe estudiarse cuidadosamente tomando en cuenta las
especificaciones, las
caractersticas topogrficas, las dimensiones y necesidades de las
obras de drenaje, las
condiciones geotcnicas, zonas de inundacin y muros de contencin;
principalmente en
ferrocarriles se debe decidir cul es la longitud ms econmica de
terraplenes, viaductos y
tneles.
En las vas terrestres es fundamental el estudio de los acarreos
de los materiales de
construccin, de tal manera que el costo de las terraceras sea
mnimo, para lo cual, se hace
uso de la curva masa, se toma en cuenta el equipo que es
necesario utilizar de acuerdo a la
distancia de acarreo, los tratamientos que se deben hacer o se
deben ejecutar al mover las
compensadoras.
De igual manera, una vez que se tengan los bancos de materiales
que se pueden ser utilizados
para la construccin de la capa subrasante y de pavimento, en el
caso de caminos o para
balasto en ferrocarriles, se debe hacer la seleccin de aquellos
que por sus tratamientos
necesarios y acarreos sean los que proporcionen los costos
menores.
Dentro del proyecto se deben tomar muy en cuenta las obras de
drenaje necesarias, que
hagan que los costos de conservacin sean mnimos, sin dejar a un
lado los costos de
construccin.
De lo anteriormente expuesto puede deducirse que el factor
econmico est presente desde
la planeacin, hasta la operacin de las vas terrestres.
Diferencias entre los costos en las vas frreas y las
carreteras
Las vas frreas y las carreteras tienen caractersticas tcnicas
bsicas, tanto en la
infraestructura como en los equipos, que trascienden a su
capacidad de transporte, consumo
de energa y, en general, a los costos de operacin. El
ferrocarril debido, entre otras causas,
a la menor resistencia que ofrecen las ruedas de acero sobre el
riel, en comparacin con el
auto transporte, en el que hay mayor friccin de las llantas
sobre el pavimento, tiene un mayor
rendimiento energtico. El transporte por va frrea, en el caso
del transporte de carga, es
alrededor de cuatro veces ms eficiente desde el punto de vista
del consumo de
combustible, que el transporte carretero, adems de permitir el
uso de distintas fuentes
primarias de energa. Ello, influye en menor contaminacin de aire
por tonelada de carga
manejada por ferrocarril en cantidades aproximadas a una sexta
parte de las emisiones txicas
producidas por vehculos automotores. El ferrocarril, debido a la
estructura de la va moderna,
est en condiciones de transmitir a las terraceras una mayor
carga por eje, que las que son
usuales en caminos, lo cual determina su mayor capacidad de
transporte en grandes
volmenes y pesos. En el Sistema Ferroviario Mexicano la carga
mxima autorizada, en las
lneas que no tienen restricciones por bajo calibre del riel o
baja resistencia de los puentes,
es de 27.2 toneladas por eje, en tanto en la red carretera, los
pavimentos son diseados
para soportar hasta 14 toneladas por eje. En la conservacin de
carreteras uno de los
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problemas ms graves que ocasiona el deterioro prematuro de las
carpetas y altos gastos de
mantenimiento, es la sobrecarga de las unidades.
Puede considerarse que el costo de una va frrea tiene una
inversin inicial entre un 30% y un
40% superior al de una carretera; sin embargo, ello queda muy
rpidamente compensado en
el caso del movimiento de carga, ya que el ferrocarril tiene un
costo de operacin mucho ms
reducido. Adems, una va sencilla de ferrocarril tiene el triple
de capacidad que una carretera
de dos carriles.
Los costos totales de transporte estn determinados por los
gastos, por el uso y
mantenimiento de la infraestructura, los combustibles,
materiales y mano de obra para el
mantenimiento del equipo y operacin de la misma, as como los
cargos por depreciacin de
los activos. Segn estudios realizados por ferrocarriles, cuyos
resultados se confirman con la
experiencia internacional, puede afirmarse que los costos de
operacin ferroviaria son en
general del orden de entre las dos terceras partes y las tres
cuartas partes, que los del auto
transporte de carga.
El ferrocarril en movimiento de carga es ms eficiente que la
carretera en cuanto al uso de
mano de obra. El promedio de toneladas netas por tren es
alrededor de 1,500, las cuales
son manejadas por una tripulacin de seis elementos; es decir,
una productividad directa por
puesto de 250 toneladas. En cambio en el caso del auto
transporte, en el mejor de los
casos, tratndose de los remolques ms grandes se requiere de un
operario por cada 30
toneladas; es decir, casi ocho veces menos que el ferrocarril.
En el transporte de pasajeros
la ventaja no es tan evidente. Un autobs requiere de un operario
por cada 40 pasajero, en
tanto que un tren de pasajeros, con 300 350 de ellos, lleva una
tripulacin de seis
personas, lo que equivale a 50 50 pasajeros por hombre
ocupado.
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20
II. CARACTERISTICAS GEOMETRICAS Y SELECCION DE TRAZO
II.1 CARACTERISTICAS GEOMETRICAS DE PROYECTO: NMERO DE CARRILES,
ANCHO DE
CORONA Y DE ACOTAMIENTO, PENDIENTE MXIMA, GRADO MAXIMO DE
CURVATURA Y
VELOCIDAD DE OPERACION.
Para manejar adecuadamente las especificaciones geomtricas de
una carretera, es necesario
conocer las caractersticas geomtricas de la seccin transversal
de sta.
La seccin transversal de un camino es un corte vertical en un
punto cualquiera de est, esta
integrada por: la corona, la subcorona, las cunetas, las
contracunetas, los taludes, las partes
complementarias y el terreno comprendido dentro del derecho de
va como se muestra en la
siguiente fig.II.1
CORONA
La corona es la superficie del camino terminado que queda
comprendida entre los hombros del
camino, o sean las aristas superiores de los taludes del
terrapln y/o las interiores de las
cunetas, en la seccin transversal esta representada por una lnea
y los elementos que la
definen son: la rasante, la pendiente transversal, la calzada y
los acotamientos.
1) Rasante
Es la lnea obtenida al proyectar sobre un plano vertical al
desarrollo del eje de la corona del
camino, en la seccin transversal esta representada por un
punto.
2) Pendiente Transversal
Es la pendiente que se da a la corona, normal a sus ejes; se
presentan 3 casos:
a) Bombeo
Es la pendiente que se da a la corona en las tangentes del
alineamiento horizontal, hacia uno y
otro lado de la rasante, para evitar la acumulacin de agua sobre
el camino.
b) Sobreelevacin
Es la pendiente que se da a la corona hacia el centro de la
curva para contrarrestar
parcialmente el efecto de la fuerza centrifuga de un vehculo, en
las curvas del alineamiento
horizontal.
c) Transicin del bombeo a la sobreelevacin
Se realiza al pasar de una seccin en tangente a otra en curva,
en la que se requiere por lo
tanto cambiar la pendiente de la corona del bombeo a la
sobreelevacin correspondiente a la
curva.
3) Calzada
Es la parte de la corona destinada al trnsito de vehculos y
constituida por uno ms
carriles, entendindose por carril a la faja de ancho suficiente
para la circulacin de una fila de
vehculos.
Normalmente el ancho de calzada se refiere al ancho en tangente
del alineamiento horizontal,
pero en las curvas es necesario dar un ancho adicional al que se
le denomina ampliacin.
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4) Acotamiento
Son las fajas contiguas a la calzada, comprendida entre las
orillas y los hombros del camino,
su ancho depende principalmente del volumen de trnsito y su
pendiente transversal es la
misma que la de la calzada.
SUBCORONA
La subcorona es la superficie que limita a las terraceras y
sobre la cual se apoyan las capas
del pavimento. En la seccin transversal esta representada por
una lnea.
Los elementos que definen a la subcorona son la subrasante, la
pendiente transversal y el
ancho.
1) Subrasante
Es la proyeccin sobre un plano vertical del desarrollo del eje
de la subcorona; en la seccin
est representada por un punto, cuya diferencia de elevacin con
la rasante nos da el espesor
de pavimento y el desnivel con respecto al terreno natural
determina el espesor de corte o
terrapln.
2) Pendiente transversal
Es la misma que la de la corona manteniendo uniforme el espesor
de pavimento.
3) Ancho
Es la distancia horizontal comprendida entre los puntos de
interseccin de la subcorona con
los taludes del terrapln, cuneta o corte.
CUNETAS Y CONTRACUNETAS
Las cunetas y contracunetas son obras de drenaje que por su
naturaleza quedan incluidas en la
seccin transversal.
1) Cunetas
Son zanjas que se construyen en los tramos en corte a uno o
ambos lados de la corona
contiguas a los hombros, con el objeto de recibir en ellas el
agua que escurre por la corona y
taludes de corte.
2) Contracunetas
Son zanjas generalmente de seccin trapezoidal, que se excavan
arriba de la lnea de ceros de
un corte, para intersectar los escurrimientos superficiales del
terreno natural.
TALUDES
El talud es la inclinacin de los cortes o de las terraplenes,
expresada numricamente por el
reciproco de la pendiente o explicado de otra manera, es la
superficie que en cortes queda
comprendida entre la lnea de ceros y el fondo de la cuneta; en
terraplenes, la que queda
comprendida entre la lnea de ceros y el hombro
correspondiente.
Los taludes de los cortes y de los terraplenes se fijan de
acuerdo con su altura y la
naturaleza del material que los forman.
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PARTES COMPLEMENTARIAS
Se denomina as a los elementos de la seccin transversal con los
cuales se trata de mejorar
la operacin y conservacin del camino. Dichos elementos son: las
guarniciones, los bordillos,
las banquetas y las fajas separadoras.
1) Guarniciones
Son elementos parcialmente enterrados, comnmente de concreto
hidralico, que se emplean
principalmente para limitar las banquetas, camellones, isletas y
delinear la orilla del pavimento.
2) Bordillos
Son elementos generalmente de concreto asflticos que se
construyen sobre los
acotamientos junto a los hombros de los terraplenes a fin de
encauzar el agua que se escurre
por la corona y que se descarga en lavaderos construidos sobre
el talud del terrapln.
3) Banquetas
Son fajas destinadas a la circulacin de peatones, ubicadas a un
nivel superior al de la corona
y a uno o ambos lados de ella. Son ms comunes en zonas urbanas y
suburbanas, en caminos
rara vez son necesarias.
4) Fajas Separadoras
Son las zonas que se construyen para dividir unos carriles de
trnsito de otros de sentido
opuesto, o bien para dividir carriles del mismo sentido. A las
primeras se les llama fajas
separadoras centrales y a las segundas fajas separadoras
laterales.
DERECHO DE VIA
El derecho de va de una carretera es la faja que se requiere
para la construccin,
conservacin, reconstruccin, ampliacin, proteccin y en general,
para el uso adecuado de
esa va. Su ancho ser el requerido para satisfacer esas
necesidades.
PENDIENTE
Es la relacin entre el desnivel y la distancia horizontal que
hay entre dos (2) puntos.
PENDIENTE GOBERNADORA
Es la pendiente que tericamente puede darse a las tangentes
verticales en una longitud
indefinida.
PENDIENTE MXIMA
Es la mayor pendiente de una tangente vertical que se podr usar
en una longitud que no
exceda a la longitud crtica correspondiente.
GRADO DE CURVATURA
ngulo subtendido por un arco de veinte (20) metros de
longitud.
GRADO MXIMO DE CURVATURA
Lmite superior del grado de curvatura que podr usarse en el
alineamiento horizontal de una
carretera con la sobreelevacin mxima a la velocidad de
proyecto.
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VELOCIDAD DE PROYECTO
Velocidad mxima a la cual los vehculos pueden circular con
seguridad sobre un tramo de
carretera y que se utiliza para su diseo geomtrico.
VELOCIDAD DE OPERACIN
Es la velocidad mxima a la cual los vehculos pueden circular en
un tramo de un camino, bajo
las condiciones prevalecientes del trnsito y bajo condiciones
atmosfricas favorables, sin
rebasar en ningn caso, la velocidad de proyecto del tramo.
En la tabla II.1 se muestra la clasificacin y caractersticas de
la carreteras de acuerdo a la
S.C.T.
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II.2 ASPECTOS TOPOGRFICOS: A NIVEL REGIONAL, DE RUTA Y DE
PROYECTO. MTODOS
FOTOGRAMETRICOS.
II.2.1 ESTUDIOS FOTOGRAMETRICOS
Los estudios fotogrametricos se realizan con la finalidad de
efectuar una localizacin ptima de
la carretera en proyecto, para esto es necesario realizar los
siguientes trabajos que son:
1) Recopilacin de Datos Previos
a) Faja de terreno que
debe fotografiarse a
ESC 1:50,000
b) Puntos obligados de
paso.
2) Reconocimiento Preeliminar c) Los posibles problemas
Geotcnicos y de cobertura
vegetal que se hallarn en
cada una de las rutas posi-
Eleccin de bles
Ruta d) Estudios econmicos
de rentabilidad de la
la obra
3) Fotografa area a escala 1:50,000
4) Estudio de rutas en fotos a escala 1:50,000
5) Interpretacin Foto geolgica
6) Reconocimiento de rutas
7) Evaluacin de Rutas
II.3 TRAZO PRELIMINAR Y TRAZO DEFINITIVO: EJE, SECCIONES
GEOMTRICAS,
VOLUMENES, CURVA MASA Y DATOS GEOTCNICOS. CRITERIOS DE
SELECCIN.
II.3.1 TRABAJOS PREELIMINARES
Antes de elaborar el Proyecto Geomtrico de una carretera es
necesario realizar algunos
trabajos y estudios preeliminares de una precisin tal, que
permitan definir las caractersticas
geomtricas de sta, las propiedades de los materiales que la
formarn y las condiciones de
las corrientes que cruza; estos estudios se pueden agrupar de la
siguiente manera:
II.3.2 PROYECTO DE TRAZO PREELIMINAR
Tiene como finalidad la obtencin de la mejor lnea de
anteproyecto
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1) Fotografa Area a escala 1:25,000
PROYECTO 2) Apoyo Terrestre y Arotriangulacin
TRAZO PREELIMINAR 3) Anteproyecto a escala 1:5000
Una vez que se han fijado los puntos obligados y los intermedios
que sean necesarios por la
topografa, se realiza el trazo preliminar, que es una poligonal
abierta que parte de un punto
denominado Km. 0+000.00 y proporciona los datos para obtener los
presupuestos
preliminares del camino.
La manera de llevar a cabo el trazo preliminar en campo se puede
resumir en los siguientes
pasos:
a) Seleccionar el punto de partida referenciandolo para que
pueda ser identificado fcilmente.
b) Establecer el rumbo azimut del punto de partida, para ello
hay que buscar un punto no
lejano (a no ms de 5.0 Km.) con el cual se pueda establecer la
posicin geogrfica
(coordenadas X y Y), y que en caso de que no exista este se
toman arbitrarias, para el azimut
rumbo inicial se utiliza el promedio de cinco (5) observaciones
astronmicas realizadas.
II.3.3 PROYECTO DE TRAZO DEFINITIVO
El proyecto de trazo lo obtenemos a travez de los siguientes
conceptos:
1) Apoyo Terrestre
2) Fotografa Area a escala 1:5000
3) Restitucin de planos para proyecto
Definitivo
PROYECTO TRAZO 4) Lnea Definitiva
DEFINITIVO 5) Reconocimiento del terreno por lneas
proyectadas
6) Estudio preliminar del Drenaje
7) Exploracin del suelo
II.3.4 ESTUDIOS TOPOGRAFICOS ( TRAZO DEFINITIVO )
Una vez realizados los estudios fotogrametricos se procede a
realizar los trabajos
topogrficos en campo necesarios para ubicar la lnea definitiva,
dichos trabajos son:
- Trazo
- Referenciacin
- Nivelacin
- Seccionamiento
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II.3.5 Trazo
El trazo del eje del camino consiste en la medicin angular y
longitudinal de la lnea, sobre la
que se fijan los PIS ( Puntos de Inflexin ) los cuales son
cambios de direccin que
presenta la lnea del camino. Al primer punto se le denomina
0+000.00 en caso de ser un
trazo nuevo, o ser la continuacin del kilometraje cuando sea la
ampliacin de un camino
existente.
Cada PI tendr que considera las curvas que se vayan a trazar las
cuales ya estn definidas
desde el proyecto; se marcarn los cadenamientos correspondientes
a cada 20 M y en
puntos importantes ( Ver fig. )
II.3.6 Referenciacin
El objeto de las referencias es el de ubicar la posicin de un
punto con relacin a otros
existentes, y se supone permanecern fijos durante la construccin
del camino.
Normalmente se dejan referenciados todos los puntos que definen
el trazo, tales como los PI,
PC, PT y varios PST procurando que estos ltimos disten entre si
ms de 500 M.
Como puntos de referencia podrn emplearse arboles corpulentos y
notables, cantiles,
torres de Iglesia, aristas de edificios, etc. El registro
utilizado usualmente se muestra a
continuacin.
II.3.7 Nvelacin
Habiendo trazado y referenciado la lnea definitiva en el campo,
se nivela para apoyar las
secciones de construccin y para poder tener el perfil del
terreno natural y proyectar la
subrasante la rasante.
La nivelacin es la operacin mediante la cual se determina la
diferencia de nivel entre dos
puntos o varios puntos.
En caminos se utiliza la generalmente la nivelacin de perfil y
se comprueba con la nivelacin
diferencial.
Ejemplo.
REGISTRO DE NIVELACION DE PERFIL
PUNTO + * LECTURAS - COTAS
visados INTERMEDIAS
BN1 0.361 100.361 100.000
0+000.000 0.850 99.511
0+020.000 0.910 99.451
0+040.000 1.450 98.911
0+060.000 1.630 98.731
0+080.000 1.780 98.581
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PL1 0.651 99.180 1.832 98.529
0+100.000 0.750 98.430
0+120.000 1.110 98.070
0+140.000 1.580 97.600
0+160.000 1.730 97.450
PL2 1.854 97.326
COMPROBACION. La comprobacin aritmtica se hara as:
0.361 + 0.651 = 1.012
1.832 + 1.854 = 3.686 BN1 - PL2
3.686 - 1.012 = 2.674 = 100 - 97.326
Cierre de la nivelacin. Si se ha hecho con la tolerancia debida
(1 cm a cada 1000 M en
caminos) se regresa con una nivelacin diferencial.
Para comprobar una nivelacin de perfil o para encontrar la
diferencia de niveles entre dos
puntos, se hace uso de la nivelacin diferencial.
II.3.8 Seccionamiento
Las secciones transversales son nivelaciones que se realizan
normales al eje de un camino a
cada 20 M y 20 30 M a cada lado segn las necesidades de proyecto
o de la seccin tipo
del camino.
La longitud que debe de levantarse a cada lado del eje variar
segn si el cuerpo del camino
sea un corte o un terrapln pues es necesario conocer la
distancia hasta donde llegarn
(patearn) los taludes.
El clculo es idntico al del nivel, se deben dibujar en papel
milimtrico y a escala 1:100
horizontal y vertical (ver forma).
REGISTRO DE SECCIONAMIENTO
LADO DERECHO
PUNTOS + * - COTAS
VISADOS
0+000.00 0.98 100.491 99.511
5.00 1.32 99.171
10.00 1.50 98.991
15.00 1.88 98.611
20.00 2.73 97.761
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REGISTRO DE SECCIONAMIENTO
LADO IZQUIERDO
PUNTOS + * - COTAS
VISADOS
0+000.00 0.98 100.491 99.511
5.00 1.10 99.391
10.00 0.85 99.641
15.00 0.32 100.171
20.00 0.10 100.391
REGISTRO DE NIVELACION DIFERENCIAL
PV + * - COTAS
BN1 0.325 100.325 100.000
PL1 0.462 99.150 1.637 98.688
PL2 1.824
--------- --------
0.787 3.461
Desnivel = 100.000 - 97.326 = 2.674
Comprobacin = 3.461 - 0.787 = 2.674
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III.- PROYECTO CARRETERO
III.1 ESTUDIOS BSICOS: GEOLOGA, GEOTCNIA, HIDROLOGA,
TOPOHIDRULICOS.
III.1.1 ESTUDIOS GEOLGICOS Y GEOTCNICOS
Inspeccin geolgica y geotcnica.
La inspeccin de un sitio consiste fundamentalmente en la
recopilacin de datos de geologa y
geotecnia, obtenidos de datos de campo y laboratorio.
Los datos geolgicos son necesarios primero, cuando se selecciona
en gabinete la ruta de un
camino en la etapa de anteproyecto, en seguida, en la etapa que
corresponde a la definicin
de las caractersticas geotcnicas del trazo de la lnea
definitiva, luego en la etapa de
construccin de la obra y finalmente estando la obra en
operacin.
En la etapa de anteproyecto, los datos geolgicos se obtienen
principalmente de fotografas
areas y planos geolgicos existentes.
Se debe hacer un reconocimiento de campo preliminar por uno
varios especialistas en
geologa y geotecnia, recorriendo el trazo del camino en
proyecto, realizando toma de
muestras y haciendo observaciones de las caractersticas
geolgicas generales, valindose de
los cortes y afloramientos naturales existentes a lo largo del
trazo del camino.
De este reconocimiento preliminar debe resultar un informe en el
que se establezcan cuales
deben ser y cual ser la secuencia de los estudios a detalle.
Exploracin y Muestreo.
Los mtodos de exploracin y muestreo en una obra vial pueden
dividirse en dos tipos:
1) Primer tipo
Se deben conocer las caractersticas de los materiales con que se
formarn las terraceras.
Este material se puede obtener: por prstamo lateral y por
prstamo de banco; en el primer
caso el material de los terraplenes se obtiene de excavaciones
laterales poco profundas a lo
largo del camino y a una distancia de 20 a 100 metros de
este.
En el segundo caso, casi siempre ms costoso, el material se
acarrea de algn lugar en donde
exista en la cantidad y calidad requeridas, se puede considerar
como un caso particular de
ste el de las terraceras compensadas longitudinalmente, en el
que se forma un terrapln con
material que proviene de un corte prximo.
La exploracin se lleva a cabo a lo largo del eje del camino
mediante la realizacin de pozos a
cielo abierto en el numero y profundidad adecuados, de los que
se extraen muestras alteradas
que permiten clasificar el suelo a fin de establecer su
posibilidad de utilizacin en el cuerpo de
la terracera, la separacin la fijar el experto en mecnica de
suelos de acuerdo a su criterio;
en caso de no fijarlo este en generalmente se fija como
separacin 500 m.
Con respecto a la exploracin para bancos, se localizan estos y
se eligen los ms
convenientes y se muestrean sus materiales a fin de fijar sus
caractersticas.
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APUNTES DE VIAS TERRESTRES
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33
2) Segundo tipo
Consiste en conocer las caractersticas del terreno de cimentacin
en el que la obra vial
estar colocada, se explorarn especialmente aquellas zonas en que
se recele la presencia de
problemas especficos (puente, obras de drenaje, pasos
superiores, etc.).
De lo anteriormente descrito, se ve de manera obvia la necesidad
que se tiene de contar en
la etapa de proyecto con los datos firmes, seguros y abundantes
respecto al suelo que se
est tratando. En realidad es en el laboratorio de mecnica de
suelos en donde el proyectista
ha de obtener los datos definitivos para su trabajo, por lo que
resultan as estrechamente
ligados el muestreo de los suelos y la realizacin de pruebas de
laboratorio.
Pruebas de laboratorio.
Todas las muestras obtenidas durante los trabajos de exploracin,
son mandadas al
laboratorio debidamente protegidas para evitar la prdida de
humedad y de su estructuracin
en caso de ser muestras alteradas. Para poder determinar las
propiedades ndice del suelo se
deben efectuar las siguientes pruebas de laboratorio:
- Contenido de agua
- Granulometra
- Limites de consistencia
- Clasificacin de suelos
- Peso volumtrico
Estas propiedades permiten la evaluacin de las relaciones
volumtrico - gravimtricas y la
clasificacin del suelo.
Informe geolgico y geotcnico.
En est etapa se recopilar todo el conjunto de estudios de campo
y laboratorio, recorrido e
inspecciones, anlisis y clculos que nos conducirn a la
elaboracin de los planos,
recomendaciones y conclusiones necesarias para establecer las
normas geotcnicas y los
procedimientos de construccin a que ha de ajustarse el
proyecto.
Se deber poner a disposicin del grupo encargado del proyecto,
toda la informacin
relevante sobre el terreno de cimentacin, tipos de materiales a
emplear y el provecho que
puede obtenerse de los disponibles, sealando su probable
comportamiento y los
tratamientos que se requieran en todos los suelos y rocas por
usar, as como los
procedimientos de construccin idneos a utilizar.
En este informe se distinguen tres etapas que son: zonificacin
fisiogrfica y litolgica, datos
de suelos para el clculo del diagrama de masas y bancos de
prstamos de materiales.
1) Zonificacin Fisiogrfica y Litolgica.
Con los datos de suelos recabados en campo de la zona en que se
construir el camino, se
procede a hacer un divisin de zonas de caractersticas similares
lo cual se hace en base a la
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APUNTES DE VIAS TERRESTRES
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34
fisiogrfica, tomando en cuenta caractersticas morfolgicas, los
aspectos litolgicos y de
suelos que permiten despus hacer una divisin de subzonas.
Cada una de estas subzonas deber ser descrita con detalle y
puesto que presentarn
caractersticas ms o menos homogneas tendrn la misma clasificacin
y recomendaciones.
2) Datos de suelos para el clculo del diagrama de masas.
Se presentan los datos de suelos para el correcto clculo de un
diagrama de masas, tan
importante para definir los procedimientos constructivos, el
aprovechamiento de los
materiales disponibles y el costo de un proyecto, depende en
mucho de las consideraciones
geotcnicas y de la informacin de este tipo que pueda ofrecerse a
los encargados del
proyecto geomtrico de la va.
3) Bancos de prestamos de materiales.
En general los materiales para formar las terraceras se obtienen
de 3 fuentes distintas.
El primero se utiliza el que se obtiene de la excavacin de un
corte para formar un terrapln
vecino; este procedimiento suele denominarse de compensacin
longitudinal y resulta
econmico en el sentido de que tiende a disminuir los volmenes de
desperdicio y a utilizar
todo el material removido.
El segundo procedimiento para la obtencin de los materiales para
la construccin es el
llamado de prstamo lateral, en el que se extrae el material
necesario de las excavaciones
paralelas al eje de la va adosadas a sta, generalmente dentro
del derecho de va.
El tercer mtodo para obtener materiales de construccin en las
vas terrestres es la
localizacin de un depsito o formacin natural, constituido por un
material de caractersticas
apropiadas, el cual se explota en forma masiva, para acarrearlo
y tenderlo en la va. A estos se
les denomina comnmente bancos de prstamos de materiales.
La capa subrasante y los materiales para subbase, base y carpeta
de pavimentos flexibles y los
materiales para concreto suelen provenir de bancos especialmente
localizados, los materiales
para construir capas ms bajas de las terraceras se obtienen
muchas veces de
compensaciones longitudinales de prestamos laterales, aunque
cada da es ms frecuente la
utilizacin de materiales de bancos adecuados, sobre todo cuando
por alguna razn, se desee
utilizar materiales de calidad superior.
III.1.2 ESTUDIOS DE HIDROLOGA.
Los datos hidrolgicos pueden ser desde las caractersticas
fisiograficas de la cuenca hasta
la informacin obtenida de estaciones climatolgicas cercanas, por
ejemplo:
- rea y forma de la cuenca (en forma aproximada)
- Orografa de la cuenca (plano, lomero, montaosa, etc.).
- Precipitacin de la cuenca
- Regin hidrolgica
- Caractersticas geolgicas de la cuenca
-
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35
- Longitud y pendiente del cauce
- Tipo de suelo de la cuenca
- Uso del suelo
- Tipo y densidad de drenaje en la cuenca
- Distribucin de vegetacin en la cuenca.
III.1.3 ESTUDIOS TOPOHIDRULICOS.
Una vez definido el trazo definitivo se deber realizar el
reconocimiento de la zona para
verificar los puntos de cruce con escurrideros, arroyos y
ros.
Una vez localizados los cruces se proceder a ubicarlos con
respecto al eje trazado de la
siguiente forma:
Cuando el arroyo y el eje del camino forman 90
- Normal en tangente
- Radial en curva circular
- Normal en curva espiral
Cuando el arroyo y el eje del camino forman un ngulo diferente a
90
- Esviajado en tangente
- Esviajado en curva circular
- Esviajado en curva espiral
Por lo que respecta a los esviajes, estos pueden estar
comprendidos entre 10 y 45,los
cuales pueden ser de esviaje derecho izquierdo, como se muestran
en la siguiente figura.
Eje de camino Eje de camino
Eje de Eje de la
de la obra obra
e e
ESVIAJE DERECHO ESVIAJE IZQUIERDO
-
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36
Una vez localizado el cruce se proceder a rectificar el eje del
arroyo, ya que por lo general
en la zona de cruce los cauces son sinuosos, tratando de no
variar en ms de 30 el cauce
original. Una vez hecho lo anterior se proceder a trazar y
nivelar el eje propuesto.
Es indispensable proporcionar por lo menos tres secciones
transversales representativas del
arroyo (aguas arriba, en el cruce con el trazo y aguas abajo),
con las que se localizan las
huellas del NAME.
II.2 PROYECTO GEOMETRICO
El proyecto geomtrico est basado tanto en las especificaciones
geomtricas, como en la
bsqueda de la mayor economa posible en la construccin, operacin
y mantenimiento de la
carretera, los elementos bsicos que lo integran son:
- Alineamiento Horizontal
- Alineamiento Vertical
- Secciones de Construccin
- Curva Masa
- Cantidades de Obra
III.2.2 ALINEAMIENTO HORIZONTAL
El alineamiento horizontal es la proyeccin sobre un plano
horizontal del eje de la corona del
camino.
Los elementos que integran el alineamiento horizontal son las
tangentes, las curvas circulares y
las curvas circulares con espirales de transicin.
a) Tangentes
Las tangentes son la proyeccin sobre un plano horizontal de las
rectas que unen a las curvas.
Al punto de interseccin de dos tangentes consecutivas se le
denomina PI, y al ngulo de
deflexin formado por la prolongacin de una tangente y la
siguiente se le representa por
; como las tangentes van unidas entre si por curvas, la longitud
de una tangente es la
distancia comprendida entre el fin de la curva anterior y el
principio de la siguiente. A
cualquier punto preciso del alineamiento horizontal localizado
en el terreno sobre una
tangente, se le denomina: punto sobre tangente y se le
representa por PST.
La longitud mxima de una tangente est condicionada por la
seguridad.
Las tangentes largas son causa potencial de accidentes debido a
la somnolencia que produce
al conductor mantener concentrada su atencin en punto fijos de
camino durante mucho
tiempo, o bien porque favorecen los deslumbramientos durante la
noche, por tal razn
conviene limitar la longitud de las tangentes, proyectando en su
lugar alineamientos ondulados
con curvas de gran radio.
La longitud mnima de tangente entre dos curvas consecutivas est
definida por la longitud
necesaria para dar la sobreelevacin y ampliacin a esas
curvas.
-
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37
b) Curvas Circulares
Estas curvas estn constituidas por un tramo de una sola
circunferencia, los elementos que
deben determinarse para trazarla en campo son los que se
muestran en fig. III.1
1) GRADO DE CURVATURA (Gc). Es el ngulo subtendido por un arco
de 20 M.
Gc = 1145.92/Rc
El grado mximo de curvatura que puede tener una curva es el que
permite a un vehculo
recorrer con seguridad la curva con la sobreelevacin mxima a la
velocidad de proyecto.
2) ANGULO CENTRAL ( c). Es el ngulo subtendido por la curva
circular. En curvas circulares
simples es igual a la deflexin de las tangentes
3) RADIO DE CURVATURA (Rc).
Rc = 1145.92/Gc
4) LONGITUD DE CURVA (Lc). Es la longitud del arco entre el PC y
el PT.
Lc = 20 c/Gc
5) SUBTANGENTE (ST). Es la distancia entre el PI y el PC PT,
medida sobre la prolongacin
de las tangentes.
ST = Rc tan c/2
6) EXTERNA (E). Es la distancia mnima entre el PI y la
curva.
E = Rc (sec c/2 - 1) ; sec = 1/cos
7) DEFLEXION A UN PUNTO CUALQUIERA DE LA CURVA ( ). Es el ngulo
entre la prolongacin
de la tangente entre el PC y la tangente en el punto
considerado.
= Gc l /20
8) CUERDA (C). Es la recta comprendida entre dos puntos de la
curva. Si esos puntos son el
PC y el PT, a esa cuerda resultante se le denomina Cuerda
Larga.
C = 2 Rc sen /2
para la cuerda larga
CL = 2 Rc sen c/2
9) ANGULO DE LA CUERDA ( ). Es el ngulo comprendido entre la
prolongacin de la
tangente y la cuerda considerada.
= Gc l / 40
para la Cuerda Larga
= Gc LC / 40
10) ORDENADA MEDIA (M). Es la longitud de la flecha en el punto
medio de la curva.
M = Rc sen ver c/2 ; sen ver = 1- cos
11) PUNTO DE INTERSECCION DE LAS TANGENTES (PI).
12) PUNTO EN DONDE COMIENZA LA CURVA CIRCULA SIMPLE (PC).
PC = PI - ST
13) PUNTO EN DONDE TERMINA LA CURVA CIRCULAR SIMPLE (PT).
PT = PC + Lc
-
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FIG. III.1 Curva circular simple
-
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39
Finalmente para conocer el cadenamiento del siguiente PI, al
valor del PT se le suma la
distancia entre los dos PIS y se le resta la subtangente de la
curva anterior (PI = PT + d -
ST).
c) Curvas circulares compuestas.
Estas curvas estn formadas por varios tramos de curvas con
radios diferentes.
Cada tramo se calcula como una curva simple y por geometra y
trigonometra se pueden
determinar todas las distancias y elementos de las tangentes
principales y intermedias y los
elementos necesarios para trazarlas en campo.
d) Curvas circulares con espirales de transicin (simtrica).
Cuando se pasa de un tangente a una curva circular es
conveniente que la disminucin del
radio de curvatura no sea brusco sino gradual, esto se logra con
el empleo de una curva
espiral; esta se puede definir como una curva cuyo radio de
curvatura disminuye continuamente
al aumentar la longitud de la curva.
Estas curvas constan de una espiral de entrada, una curva
circular simple y una espiral de
salida. Cuando las espirales de entrada y salida tienen la misma
longitud, la curva es simtrica,
en caso contrario es asimtrica. Los elementos que hay que
determinar para el trazo en
campo de la curva se muestran en la fig. III.2
1) GRADO DE CURVATURA DE LA CURVA CIRCULAR (Gc). Es el ngulo
subtendido por un
arco de 20 M.
Gc = 1145.92/Rc
2) LONGITUD DE LA ESPIRAL (Le). Es la longitud medida sobre la
curva entre el TE y el EC,
del CE al ET.
Le = 8 V S
donde:
V = Velocidad de proyecto en Kilmetros por hora
S = Sobreelevacin en valor absoluto y en decimales
La longitud mnima aceptable debe ser tal, que un vehculo que
circule a la velocidad de
proyecto tarde cuando menos 2.0 seg. en recorrerla, que a la
velocidad en el ascenso y
ancho de carril considerados representa una sobreelevacin de
0.07; sustituyendo en la
ecuacin anterior:
Le mn. = 0.56 V
3) DEFLEXION DE LA CURVA ( ). Es el ngulo comprendido entre las
tangentes de entrada y
de salida.
4) DEFLEXION DE LA ESPIRAL ( e). Es el ngulo comprendido entre
las tangentes a la espiral
en sus puntos extremos.
e = Gc Le / 40
-
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5) ANGULO CENTRAL ( c). Es el ngulo subtendido por la curva
circular.
c = - 2 e
6) LONGITUD TOTAL DE LA CURVA (LT). Es la suma de las longitudes
de las dos espirales de
transicin y de la longitud de la curva circular.
LT = 2 Le + Lc
7) COORDENADAS DEL EC O DEL CE (Xc,Yc).
Xc = (Le/100)(100-0.00305 e2
)
Yc = (Le/100)(0.582 e-0.0000126 e3
)
8) COORDENADAS DEL PC O DEL PT DE LA CURVA CIRCULAR (p,k).
p = Yc - Rc sen ver e
k = Xc - Rc sen e
9) SUBTANGENTE ( STe ). Es la distancia entre el PI y el TE ET
de la curva medida sobre la
prolongacin de la tangente.
Ste = k+( Rc+p ) tan /2
10) CUERDA LARGA (Cle). Es la recta que une el TE y CE ET y el
CE.
Cle = ( Xc2
+Yc2
)1/2
11) TANGENTE LARGA (TL). Es el tramo de subtangente comprendido
entre el TE ET y la
interseccin con la tangente a EC CE.
TL = Xc - Yc cot e
12) TANGENTE CORTA (TC). Es el tramo de la tangente a CE EC
comprendida entre uno de
estos puntos y la interseccin con la subtangente
correspondiente.
TC = Yc csc e
13) PUNTO DONDE TERMINA LA TANGENTE Y EMPIEZA LA ESPIRAL
(TE).
14) PUNTO DONDE TERMINA LA ESPIRAL Y EMPIEZA LA CIRCULAR
(EC).
EC = TE + Le
15) PUNTO DONDE TERMINA LA CURVA CIRCULAR Y EMPIEZA LA ESPIRAL
(CE).
CE = EC + Lc
16) PUNTO DONDE TERMINA LA ESPIRAL Y EMPIEZA LA TANGENTE (ET
).
ET = CE + Le
c) Sobreelevaciones y Ampliaciones
Cuando un vehculo pasa de un tramo en tangente a otro en curva,
se requiere hacerlo en
forma gradual tanto en sobreelevacin como en ampliacin.
Algunos problemas relacionados con la construccin, operacin y
conservacin de las
carreteras, han demostrado la necesidad de fijar una
sobreelevacin mxima de 12% en
aquellos lugares en donde no existen heladas ni nevadas y el
porcentaje de vehculos pesados
en la corriente de trnsito es mnimo, se usa 10% en los lugares
en donde sin haber nieve o
-
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41
FIG. III.2 Curva circular con espirales de transicin
hielo se tiene un gran porcentaje de vehculos pesados, se usa 8%
en zonas en donde las
heladas nevadas son frecuentes y finalmente se usa 6% en zonas
urbanas.
Por lo que respecta a las ampliaciones en curvas, cuando un
vehculo circula por una curva del
alineamiento horizontal, ocupa un ancho mayor que cuando circula
sobre una tangente y el
conductor experimenta cierta dificultad para mantener su vehculo
en el centro del carril por lo
que se hace necesario dar un ancho adicional a la calzada
respecto al ancho en tangente. A
este sobreancho se le llama ampliacin, la cual debe darse tanto
a la calzada como a la
corona.
1) Transicin del bombeo a la sobreelevacin
La transicin de bombeo a la sobreelevacin correspondiente a la
curva, se hace gradualmente
en toda la longitud de la espiral de transicin. Cuando la curva
circular no tiene espirales de
transicin, se recomienda dar parte de la transicin en las
tangentes y parte en la curva
-
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42
circular. Se ha determinado empricamente que las transiciones
pueden introducirse dentro de
la curva circular hasta en un cincuenta por ciento, siempre que
por lo menos la tercera parte
de la longitud de la curva quede con sobreelevacin completa.
La consideracin anterior limita la longitud mnima de la tangente
entre dos curvas circulares
consecutivas de sentido contrario que no tengan espirales de
transicin; esa longitud debe
ser igual a la semisuma de las longitudes de transicin de las
dos curvas.
La longitud mnima de transicin para dar la sobreelevacin puede
calcularse de la misma
manera que una espiral de transicin y numricamente sus valores
son iguales.
Su expresin ser:
Le = 8*V*S
Donde:
Le = Longitud de transicin en M.
V = Velocidad de proyecto en KM/Hr
S = Sobreelevacin en valor absoluto en decimales.
2) TABLAS PARA LA OBTENCION DE LA SOBREELEVACION Y
AMPLIACION.
La forma en que se usan es la siguiente:
10
Se elige la tabla correspondiente al tipo de camino que se este
proyectando.
20
Con el grado de curvatura y la velocidad de proyecto entramos a
la tabla elegida, la
interseccin de el rengln correspondiente a los Gc y la columna
de la velocidad de proyecto
nos dar la sobreelevacin, la longitud de transicin y ampliacin
correspondiente (ver tablas
III.1, III.2, III.3 y III.4).
3) Determinacin de los puntos auxiliares para el clculo de
sobreelevaciones y ampliaciones.
En el clculo de sobrelevaciones y ampliaciones se nos presentan
tres casos importantes para
la determinacin de los puntos auxiliares, los cuales se
presentan a continuacin:
10
En curvas circulares simples cuando la longitud de transicin
entre dos es menor que la
longitud de curva entre tres ( Le/2 LC/3 ) se satisface la
condicin de que cuando menos el
tercio medio de la curva quede con sobreelevacin mxima.
Los puntos auxiliares se obtienen de la siguiente manera:
TT1 = PC - (Le/2) N1 = TT1 - N
TT2 = PC + (Le/2) N2 = TT1 + N
TT3 = PT - (Le/2) N3 = TT4 - N
TT4 = PT + (Le/2) N4 = TT4 + N
N = (Le/Sc) X bombeo en tangente
Ver fig. III.3
20
En curvas circulares simples cuando la longitud de transicin
entre dos es mayor que la
longitud de curva entre tres ( Le/2 LC/3 ) no se satisface la
condicin anterior por lo tanto
los puntos auxiliares se obtienen de la siguiente manera:
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43
TABLA. III.1 Ampliaciones, sobreelevaciones y transiciones para
carreteras tipo A (A4S y A4)
-
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44
TABLA. III.2 Ampliaciones, sobreelevaciones y transiciones para
carreteras tipo B y A (A2)
-
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45
TABLA. III.3 Ampliaciones, sobreelevaciones y transiciones para
carreteras tipo C
-
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46
TABLA. III.4 Ampliaciones, sobreelevaciones y transiciones para
carreteras tipo E y D
-
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TT1 = TT2 - (Le) N1 = TT1 - N
TT2 = PC + (LC/3) N2 = TT1 + N
TT3 = PT - (LC/3) N3 = TT4 - N
TT4 = TT3 + (Le) N4 = TT4 + N
N = (Le/Sc) X bombeo en tangente
Ver fig. III.3
30
Cuando tenemos una curva circular con espirales de transicin no
es necesario hacer la
revisin anterior ya que en este caso la curva circular queda con
sobreelevacin mxima en
toda su longitud, es decir la transicin no se introduce en la
curva circular y los puntos
auxiliares se obtienen de la siguiente manera:
N1 = TE - N EC = TE + Le
N2 = TE + N CE = ET - Le
N3 = ET - N
N4 = ET + N
N = (Le/Sc) X bombeo en tangente
Ver fig. III.4
El siguiente Formato es el utilizado para el clculo de
sobreelevaciones y ampliaciones:
CAMINO: ________________________
TRAMO: ________________________
DE EST: __________ A EST:________
ORIGEN:_________________________ Hoja /
ESTACION G VEL.
PROY
SOBRE ELEVACIO
N
AMPLIA CION TRANS.
(M)
IZQ.(%) DER. (%) IZQ.(M) DER. (M)
-
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FIG. III.3 Sobreelevacin curva circular
-
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FIG. III.4 Sobreelevacin curva circular con espirales de
transicin
-
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NORMAS GENERALES
ALINEAMIENTO HORIZONTAL
1.- La seguridad al trnsito que debe ofrecer el proyecto, es la
condicin que de preferencia.
2.- La topografa condiciona especialmente los radios de
curvatura y velocidad de proyecto.
3.- La distancia de visibilidad se tomar en cuenta en todos los
casos, porque
frecuentemente requiere mayores radios que la velocidad.
4.- El alineamiento debe ser lo ms direccional posible y ser
consistente con la topografa.
5.- Debe evitarse el uso del grado mximo de curvatura permitido,
prefiriendo curvas suaves
(1 a 4 ), dejando los de curvatura mxima para las condiciones ms
crticas.
6.- Debe evitarse el uso de curvas compuestas, sobre todo donde
sea necesario proyectar
curvas forzadas, las curvas compuestas se pueden emplear siempre
y cuando la relacin entre
el radio mayor y el menor sea igual o menor a 1.5
7.- Se evitar el uso de curvas inversas que presenten cambios de
direccin rpidos, pues
dichos cambios hacen difcil al conductor mantenerse en su
carril, resultando peligrosa la
maniobra. Las curvas inversas deben proyectarse con una tangente
intermedia.
8.- Un alineamiento con curvas sucesivas en la misma direccin
debe evitarse cuando existan
tangentes cortas entre ellas, pero pueden proyectarse cuando las
tangentes sean mayores
de 300 m.
9.- Es conveniente limitar el empleo de tangentes muy largas,
pues la atencin de los
conductores se concentra durante largo tiempo en puntos fijos,
que motivan somnolencia,
especialmente durante la noche, por lo cual es preferible
proyectar un alineamiento ondulado
con curvas amplias.
-
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EJEMPLOS
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54
III.2.3 Alineamiento Vertical
El alineamiento vertical de un camino es la proyeccin sobre un
plano vertical del desarrollo
del eje de la subcorona, cuando el proyecto de ste es a nivel de
la subrasante se compone
de los siguientes elementos:
1) Tangentes
Las tangentes se caracterizan por su longitud y su pendiente y
estn limitadas por dos curvas
sucesivas. La longitud de una tangente es la distancia medida
horizontalmente entre el fin de la
curva anterior y el principio de la siguiente, al punto de
interseccin de dos tangentes
consecutivas se le denomina PIV; la pendiente de la tangente es
la relacin entre el desnivel y
la distancia entre dos puntos de la misma.
a) Pendiente gobernadora. Es la pendiente media que tericamente
puede darse a la lnea
subrasante para dominar un desnivel determinado.
b) Pendiente mxima. Es la mayor pendiente que se permite en el
proyecto, se emplear
cuando convenga desde el punto de vista econmico para salvar
ciertos obstculos locales
tales como cantiles, fallas, fuertes volmenes de corte
terrapln.
c) Pendiente mnima. Se fija para permitir el drenaje, en los
terraplenes puede ser nula, en los
cortes se recomienda 0.5% mnimo para garantizar el buen
funcionamiento de las cunetas, en
ocasiones la longitud de los cortes y la precipitacin pluvial en
la zona podr llevar a aumentar
esa pendiente.
d) Longitud critica de una tangente del alineamiento vertical.
Es la longitud mxima de una
tangente vertical con pendiente mayor que la gobernadora, pero
sin exceder la pendiente
mxima.
Los valores de la longitud crtica de las tangentes verticales
con pendientes mayores que la
gobernadora se obtendrn de la grfica mostrada en la fig.
(III.3).
2) Curvas verticales
Las curvas verticales son las que enlazan dos tangentes
consecutivas del alineamiento vertical,
para que en su longitud se efecte el paso gradual de la
pendiente de la tangente de entrada
a la tangente de salida. El punto comn de una tangente y una
curva vertical en el inicio de
est se representa como PCV y como PTV al punto comn de la
tangente y la curva al final de
est.
La curva tiene forma parablica y pueden tener concavidad hacia
arriba o hacia abajo,
recibiendo el nombre de curvas en columpio o en cresta
respectivamente. En las siguientes
figuras se ilustran los tipos representativos de curvas
verticales en cresta y en columpio; en
los tipos I y IV las pendientes de las tangentes de entrada y
salida tienen signos contrarios,
en los tipos II, III, V y VI tienen el mismo signo (ver Fig.
III.4).
-
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55
FIG. III.3 Longitud de la pendiente crtica de tangentes
verticales con pendiente mayor que la
gobernadora
-
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56
Fig. III.4 Tipos de curvas verticales en cresta y en
columpio
-
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57
a) Clculo de los elementos de la curva parablica.
Los elementos de una curva vertical son los mostrados en la
siguiente figura y se calculan de
la siguiente manera:
1) Criterio de drenaje. Se aplica al proyecto de curvas
verticales en cresta o en columpio,
cuando estn alojadas en corte. La pendiente en cualquier punto
de la curva, debe ser tal que
el agua pueda escurrir fcilmente, se ha encontrado que para que
esto ocurra se debe cumplir
que:
K = (L / A) 43
2) Criterio de seguridad. Se aplica a curvas en cresta y en
columpio. La longitud de la curva
debe ser tal, que en toda la curva la distancia de visibilidad
sea mayor igual que la de
parada. En la siguiente tabla se muestran los valores mnimos del
parmetro K.
Velocidad Valores del parmetro K ( M / % ) Longitud
de
proyecto
Curvas en cresta Curvas en columpio mnima
aceptable
KM/HR Carretera tipo Carretera tipo ( M )
E D,C,B,A E,D,C,B,A
30 4 3 4 20
40 7 4 7 30
50 12 8 10 30
60 23 14 15 40
70 36 20 20 40
80 -- 31 25 50
90 -- 43 31 50
100 -- 57 37 60
110 -- 72 43 60
Valores del parmetro K y Longitud minina de Curvas
verticales.
3) Clculo de curvas verticales. Se pueden aplicar las siguientes
ecuaciones para obtener las
elevaciones de la curva vertical.
L = K*A A = S2-S
1
C = Y N2
Y = A/(LC/2)
-
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58
donde:
L = Longitud de la curva vertical
K = Cte
A = Diferencia algebraica de las pendientes
S1 = Pendiente de entrada en por ciento
S2 = Pendiente de salida en por ciento
C = Correccin
Y = Constante
N = No. de estaciones de 20 M
-
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-
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III.2.4 Secciones de Construccin
Se llama asi a la representacin grfica de las secciones
transversales, que contienen
tanto los datos propios del diseo geomtrico como los
correspondientes al empleo y
tratamiento de los materiales que formarn las terracerias. Estan
definidas por el diseo
geomtrico y por el procedimiento de construccin a que deben
sujetarse las
terraceras.
El diseo geomtrico est definido por las especificaciones
aplicables al tipo de camino
que se este proyectando como son:
- Ancho de corona
- Ancho de calzada
- Ancho de acotamiento
- Espesor de corte terrapln
- Pendiente transversal
- Ampliacin en curva
- Longitud de transicion
- Espesor de pavimento
- Ancho de subcorona
- Talud de corte terraplen
- Dimensiones de las cunetas
Estos elementos ya se mencionaron en los captulos anteriores.
Con lo que respecta al
procedimien