Plantilla Formato TEG

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DE EDUCACIN SUPERIORInstituto Universitario PolitcnicoSantiago Mario

DISEO DE UNA VIA

Presentado por: Prez, Andrs C.I. 16.148.007

Prof. Regalado

Caracas, Octubre 2013

INDICE GENERALpp. INTRODUCCINivCAPTULO I51.ALCANCE DE UN PROYECTO VIAL51.1.Justificacin econmica del Proyecto (Beneficio/Costo)51.2.Seleccin de la ruta51.3.Clasificacin de la va71.4.Anteproyecto81.5.Proyecto definitivo91.6.Construccin101.7.Mantenimiento (preventivo, correctivo y de emergencia)11CAPTULO II132.CONCEPTOS TRIDIMENSIONALES DE UNA VIA132.1.Seleccin de rutas132.2.Evaluacin de rutas142.3.Lnea de pendiente uniforme142.4.Trazado de la lnea de pendiente152.5.Alineamiento horizontal162.6.Alineamiento vertical162.7.Perfil longitudinal162.8.Secciones transversales173.NORMAS Y CRITERIOS TCNICOS DE DISEO19CAPITULO IV214.PRINCIPIOS BSICOS DEL DISEO DE UNA VIA214.1.Caractersticas de las carreteras secundarias214.2.Condiciones predominantes en las carreteras segn su categora de diseo224.3.Curvas Horizontales224.4.Geometrizacin de una curva circular234.5.Ecuaciones de una curva circular244.6.Elementos geomtricos del diseo de curvas verticales254.7.Criterios para determinar la longitud de una curva vertical (Lcv)364.8.Criterios por seguridad374.8.1.Por visibilidad de frenado374.8.1.1.Velocidad mnima de frenado394.8.2.Por visibilidad de paso394.8.2.1.Visibilidad mnima de paso39CONCLUSIONES41BIBLIOGRAFA42

INTRODUCCIN

Desde el inicio de la vida del ser humano ha contemplado la necesidad de comunicarse por tierra, por lo cual fue evolucionando diversos mtodos para la construccin de vas, desde aquellas a base de piedra y aglomerante hasta nuestra poca con mtodos perfeccionados basndose en la experiencia que conducen a grandes autopistas de pavimento flexible o rgido.

En el mbito profesional de la ingeniera civil una de las actividades ms relevantes es la del diseo de una va. En este tipo de proyectos se deben cumplir con una serie de parmetros en lo que respecta al diseo de las mismas para que se cumplan adecuadamente con las metas para los cuales sern diseadas.

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ii

CAPTULO I1. ALCANCE DE UN PROYECTO VIAL1.1. Justificacin econmica del Proyecto (Beneficio/Costo)En esta etapa se analizan todos los factores que permitan justificar la inversin por realizar. Estos son los siguientes: La factibilidad tcnica y econmica de la va en proyecto. La armona del proyecto con los factores sociales y ambientales del entorno. La superacin de un nivel de servicio deficiente, actual o previsible, en la vialidad existente. La adecuacin de las facilidades de transporte con el orden cronolgico del desarrollador previsto en el ordenamiento territorial vigente Estrategia de defensa o soberana nacional. Cualquier otro factor que justifique la inversin.

1.2. Seleccin de la rutaEn la seleccin de ruta los objetivos son los siguientes:

Definir el carcter de la va, entre las que tenemos:

Clasificacin Administrativa Clasificacin Funcional Clasificacin segn su geometra

Identificar el corredor por la cual se va a desarrollar el proyecto, de acuerdo a los planes previstos en el ordenamiento territorial vigente. Analizar, entre las varias rutas posibles dentro del corredor seleccionado, la localizacin econmica ms ventajosa, en relacin a los aspectos topogrficos, geolgicos, ambientales y de drenaje presentes en la zona. Tambin se debe identificar se la posible interferencia con desarrollos existentes o proyectados y las ventajas o desventajas que las rutas que se analizan, aporten a dichos desarrollos. Identificar los controles de diseo, tales como sitios de puente, poblaciones y desarrollos agrcolas, entre otros. Establecer las caractersticas geomtricas esenciales a utilizar en el proyecto, tales como la velocidad de diseo, rango de los radios de curvatura, pendientes mximas y su distribucin a lo largo del proyecto. Definir la seccin transversal ms adecuada, de acuerdo al nivel de servicio escogido para el ao de diseo y en funcin del volumen del trnsito esperado. Identificar los problemas importantes en relacin al drenaje y plantear las posibles soluciones. Recomendar las especificaciones y mtodos ms apropiados para la obtencin de la informacin topogrfica necesaria. Definir el alcance del levantamiento geolgico de superficie y los datos esenciales que este debe aportar. Definir el alcance del Estudio de Impacto Ambiental necesario, de acuerdo a las caractersticas del entorno. Determinar la conveniencia de realizar un estudio preliminar en todo o en parte del trayecto que se analiza. Cualquier otro aspecto importante que pueda influir en las caractersticas esenciales del proyecto.

1.3. Clasificacin de la vaEl Consejo Nacional de Vialidad (CONAVIAL) elabor la clasificacin en base a las caractersticas Socio-Econmicas de los viajes que se efectan o han de efectuarse a travs de una carretera o tramo de la misma. El criterio de clasificacin usado actualmente en la prctica tiene como base la longitud de los viajes. A continuacin se presentan las clases adecuadas:

a) Troncales: Sistemas de carreteras que contribuirn a la integracin nacional y al desarrollo econmico del pas, a la vez que proveern la interconexin regional y la comunicacin internacional. Las carreteras de este sistema absorbern altos volmenes de trnsito entre los centros poblados de mayor importancia del pas.b) Locales: Son carreteras de inters regional, pues permiten la comunicacin entre centros poblados y vas de mayor importancia y renen el trnsito proveniente de ramales y sub-ramales.c) Ramales: Sistema vial que contempla otros medios de comunicacin, tales como carreteras principales, ferrocarriles y aviones. Intercomunicara centros poblados de menor importancia y proveer accesos de estos a carreteras principales. Dentro del sistema de carreteras secundario, tendrn la funcin de recolectar el trnsito proveniente de fundos, sitios aislados, centros de produccin y drenarlos hacia vas del sistema primario. Son de inters local.d) Sub-ramales: Este sistema proveer acceso a fundos y otras explotaciones y adems cumple con la finalidad de incorporar al pas de regiones completamente aisladas.

1.4. AnteproyectoEl anteproyecto se debe elaborar con la siguiente informacin:

I. El diseo de las secciones transversales tpicas y sus transiciones, de acuerdo a los volmenes de transito estimados para el ao de diseo y el nivel de servicio adoptado para tal ao. Las pendientes de los taludes se adoptaran de acuerdo a los datos geotcnicos obtenidos en el Levantamiento Geolgico de Superficie.II. El diseo grfico de la planta de la va, con todas sus caractersticas geomtricas esenciales, incluidas las intersecciones, sectores de entrecruce, estacionamientos, reas de servicio y otras facilidades. III. El diseo grfico del perfil longitudinal, debidamente coordinado con el alineamiento horizontal. La identificacin de los tramos de pendiente crtica y su tratamiento, transiciones y cualquier otra caracterstica.IV. Estimacin de los volmenes de movimiento de tierras, sus desbalances y las distancias de acarreo resultantes. Identificacin preliminar de los mtodos de excavacin y relleno ms adecuados, de acuerdo al Levantamiento Geolgico de Superficie.V. Localizacin y estimacin de la capacidad de los sitios de prstamo o de bote que resulten necesarios y el clculo de las correspondientes distancias de acarreo.VI. Seleccin, ubicacin y dimensionamiento de las obras de drenaje, apoyado en los estudios hidrolgicos e hidrulicos necesarios realizados para ese fin.VII. Estimacin preliminar de cantidades de obra.

1.5. Proyecto definitivoEste proyecto debe producir todos los documentos indispensables que posibiliten evaluar, contratar, licitar y construir el proyecto.

El proyecto definitivo debe incluir lo siguiente:

1) Definicin precisa de la o las secciones transversales tpicas, con los detalles del tratamiento de la divisoria, espacios laterales, drenajes superficiales, taludes, defensas, iluminacin y cualquier otro detalle pertinente.2) Definicin matemtica del eje o de los ejes de la planta, de manera que puedan ser replanteados en el terreno.3) Definicin matemtica de las cotas de rasante de la superficie de rodamiento, correspondiente a los ejes de la planta.4) Definicin de los detalles de las obras de arte menores, como alcantarillas de cajn, cabezales para alcantarillas, cotas de entrada y salida de las mismas, muros en ala, tanquillas, torrenteras y muros de pie de terrapln, entre otros.5) Dimensionamiento geomtrico de las obras de arte mayores, como puentes, viaductos, bvedas bajo terraplenes muy altos, tneles, muros, pantallas y obras similares. Este dimensionamiento debe hacerse de conjunto con los proyectos estructurales correspondientes.6) Cubicacin del movimiento de tierras. Clculo de sus compensaciones y transportes. Cubicacin de los sitios de prstamos y de botes necesarios y diseo de su conformacin final, incluido el drenaje de dichos sitios.7) Cmputos de las cantidades de obra segn las normas vigentes COVENIN, incluidas las expropiaciones y bienhechuras afectadas.

8) Cualquier otra informacin que se considere conveniente a los fines de la comprensin del proyecto.

1.6. Construccin Es el conjunto de todas las obras de infraestructura a ejecutar, que permiten desarrollar un proyecto vial. Est relacionada con actividades generales que constituyen el proceso constructivo, tales como la apertura de la plataforma, construccin de accesos, excavaciones, cortes y rellenos, manejo de escombros y desechos e implementacin de buzones de descarga, instalacin de campamentos, almacenes, talleres, sealizacin, obras de arte.

Actividades durante la etapa de construccin:

Mejoramiento de la subrasante. Conformacin de sub-base. Conformacin de base y capa de rodadura. Adecuacin, conformacin y construccin de bermas. Construccin de obras de drenaje y subdrenaje. Construccin de obras de estabilizacin. Instalacin y operacin de plantas de trituracin de materiales ptreos durante el tiempo que dure el proyecto. Instalacin de campamentos, talleres y depsitos durante el tiempo que dure el proyecto de construccin. Disposicin de sobrantes.

1.7. Mantenimiento (preventivo, correctivo y de emergencia)Son aquellas acciones encargadas de preservar las condiciones iniciales de cada va o en su defecto de corregir dadas las fallas presentes en la va.

El mantenimiento no solo preserva la va sino que previene su deterioro, por esta razn no se le debe interpretar como una poltica temporal, sino como una inversin y una garanta contra futuras reparaciones costosas.

Para ello es importante conocer la variable de diseo, tales como:

Caractersticas de la subrasante. Estructuras del pavimento:a. Espesores.b. Calidad de los materiales.c. Drenaje.d. Nivel de falla.e. Repeticin de carga.f. Confiabilidad estadstica.

1.7.1. Mantenimiento preventivoConsiste en aquella acciones que se ejecutan para proteger el pavimento y corregir fallas incipientes en su estado inicial de evolucin.

1.7.2. Mantenimiento correctivo

Se refiere a acciones ejecutadas para corregir o repara fallas que afecten el nivel de servicio prestado por el pavimento, o presentan peligro para los usuarios. Si la condicin del pavimento alcanza un alto grado de deterioro, las acciones de

mantenimiento menor se hacen costosas y pocas efectivas, difcilmente pueden mejorar la condicin integral de la va, y solo se logra mantenerla en una condicin deficiente a un altsimo costo. Estos dos aspectos, tanto el nivel de calidad, como el costo del mantenimiento rutinario son indicadores de falla y de que el pavimento requiere acciones de mantenimiento mayor.

1.7.3. Mantenimiento de emergencia

Las acciones de mantenimiento de emergencia son aplicadas a un tramo de va, o al menos a una seccin importante de la misma. Son actividades programadas y ejecutadas para el mejoramiento sustancial del pavimento.

CAPTULO II2. CONCEPTOS TRIDIMENSIONALES DE UNA VIA2.1. Seleccin de rutasSe debe recopilar toda la informacin disponible necesaria para poder llevar a cabo el estudio de las posibles rutas. Esta informacin puede constar de:

Fotografas areas Restituciones aerofotogrmetricas a escala reducida Mapas y planos topogrficos existentes de la regin Estudios de trnsito de vas aledaas Datos meteorolgicos

Esta informacin, dependiendo de su naturaleza, puede ser obtenida en diferentes instituciones como el IGVSB, el INAMEH, y las diferentes oficinas de planeacin departamental o municipal. Luego basado en esta informacin se procede a hacer un reconocimiento general sobre todo el rea con el fin de tener una idea sobre aspectos tan importantes como la topografa predomnate, la geologa general, hidrografa y usos del suelo. Este reconocimiento puede llevarse a cabo por medio de sobrevuelos, recorridos a pie o en el medio de transporte disponible dependiendo de la magnitud e importancia del proyecto y del tipo de topografa.

2.2. Evaluacin de rutasSe puede originar que la ruta apropiada sea muy obvia y no halla la necesidad de evaluar otras, tal es el caso cuando la topografa es relativamente plana o la longitud de la va sea muy corta, pero, si se han determinado varias rutas se llevar a cabo una serie de anlisis que se detallan a continuacin:

Determinar puntos de control secundario: posibles cruces favorables de corrientes de agua, depresiones de las cordilleras, vas existentes, pequeas poblaciones, bosques, puntos de fallas o pantanos que deben ser evitados. Hallar pendientes longitudinales y transversales predominantes. Determinar caractersticas geolgicas. Ubicar fuentes de materiales (canteras). Determinar posibles sitios para la disposicin de desechos slidos (botaderos). Establecer cantidad, clase y direccin de los diferentes cursos de agua. Establecer condiciones climticas o meteorolgicas. Observar desde el punto de vista del alineamiento horizontal cual puede arrojar un trazado ms suave

2.3. Lnea de pendiente uniformeLa lnea de pendiente es aquella lnea que, pasando por los puntos exigidos del proyecto, mantiene la pendiente uniforme determinada y que de corresponder con el eje de la va, ste no aceptara cortes ni rellenos, motivo por la cual tambin se conoce con el nombre de lnea de ceros.

Es una lnea que ir a nivel del terreno natural, sigue la forma de ste, convirtindose en una lnea de mnimo movimiento de tierra. A si que, cualquier eje vial de diseo que trate de seguirla lo ms cerca posible, ser un eje econmico, desde este punto de vista.

2.4. Trazado de la lnea de pendienteEn la isometra del terreno natural con curvas de nivel cada cinco (5) metros, considrese los puntos A y B sobre las curvas de nivel sucesivas 205 y 210. La pendiente de la lnea recta AB, que los une es: Pendiente de AB= tan = BC/AC. Luego, si se quiere mantener una lnea de pendiente uniforme igual a tan , la distancia horizontal necesaria para pasar de una curva de nivel a otra ser:

Fig.1 TRAZADO DE LA LNEA DE PENDIENTE

Por lo tanto, tambin puede decirse que: A = Equidistancia / p

2.5. Alineamiento horizontal El alineamiento horizontal es la proyeccin del eje de la va sobre un plano horizontal y est compuesto por rectas y curvas horizontales; las rectas se caracterizan por su longitud y direccin; los cambios de direccin de las rectas se suavizan con las curvas horizontales, las cuales se caracterizan por su curvatura y su longitud.

En el diseo del alineamiento horizontal se utilizan las curvas circulares (radio de curvatura constante) y las curvas de transicin (radios de curvatura variable).

2.6. Alineamiento vertical El alineamiento vertical es la proyeccin sobre un plano vertical del desarrollo del eje de la subcorona. Al eje de la subcorona en alineamiento se le llama subrasante.

2.7. Perfil longitudinalEs la interseccin del terreno con un plano vertical que contiene al eje longitudinal y nos sirve para representar la forma altimtrica del terreno. Los puntos del terreno por levantar quedan definidos durante el estacado del eje del proyecto, por lo cual, la distancia horizontal acumulada desde el origen del kilometraje es un dato conocido, que esta materializado en terreno, prximo a cada estacado. Se llama estacado, a un conjunto de seales o estacas clavadas para indicar la

posicin del eje del trazado, las que se colocan generalmente a distancia o intervalos iguales dependiendo de la naturaleza de la obra. La determinacin de las cotas del estacado se hace mediante una nivelacin geomtrica, ligada y cerrada contra el sistema altimtrico de transporte de cota.

2.8. Secciones transversalesLa secciones transversales de una carretera en un punto de sta, es un corte vertical normal al alineamiento horizontal, el cual permite definir la disposicin y dimensiones de los elementos que forman la carretera en el punto correspondiente a cada seccin y su relacin con el terreno natural. (Fig. 2)

Para agrupar los tipos de carreteras se acude a normalizar las secciones transversales, teniendo en cuenta la importancia de la va, el tipo de trnsito, las condiciones del terreno, los materiales por emplear en las diferentes capas de la estructura de pavimento u otros, de tal manera que la seccin tpica adoptada influye en la capacidad de la carretera, en los costos de adquisicin de zonas, en la construccin, mejoramiento, rehabilitacin, mantenimiento y en la seguridad de la circulacin.

Fig.2

CAPITULO III3. NORMAS Y CRITERIOS TCNICOS DE DISEOLas Normas que siguen representan generalmente los valores lmites aceptables en los proyectos de carreteras que elabore el Ministerio de Transporte y Comunicaciones. Los requisitos y condiciones contenidos en ellos no deben, sin embargo, entenderse como inflexibles, por lo cual se podrn usar, cuando ello sea econmicamente y tcnicamente razonable, valores diferentes a los aqu establecidos.

El uso de requisitos menores a los establecidos en las presentes Normas, slo podr hacerse mediante autorizacin especial y escrita, del Ministerio de Transporte y Comunicaciones.

En cuanto sean aplicables se recomienda el uso de los siguientes manuales y especificaciones: MOP, Manual de Mantenimiento Vial, 1971. MOP, Especificaciones para la Construccin de Carreteras, 1975. MOP, Normas de Iluminacin, 1975. Congreso Panamericano de Carreteras, Manual Interamericano de Sealizacin Vial, 1975.

Entre los criterios tcnicos de diseo tenemos: Topografa y caractersticas fsicas: la topografa y las caractersticas fsicas de una regin, geologa, subsuelo, cursos de agua, edificaciones, uso de la tierra, etc., condicionan de manera muy especial la localizacin de las vas que han de atravesarla o que han de desarrollarse dentro de ella y condicionan, asimismo, la determinacin del tipo de esas vas y sus caractersticas geomtricas.

Velocidad: la velocidad con que los vehculos circularan por una carretera es uno de los factores principales del proyecto, pues con la velocidad estn relacionados muchos de los elementos que integran la va, como son el alineamiento, el peralte, la visibilidad, etc. Velocidad de Proyecto: es la velocidad escogida para proyectar y relacionar los elementos geomtricos de una va. Representa la mxima que podra alcanzar el conductor promedio en condiciones ptimas de circulacin. La seleccin de la velocidad de proyecto para una carretera depende principalmente de las condiciones econmicas, del tipo de va, de las condiciones topogrficas y ambientales, y de las caractersticas futuras del trnsito. Velocidades normales de Proyecto: para los diferentes tipos de vas se fijan las velocidades de proyecto indicadas en la siguiente tabla:TIPO DE VIA Y CONDICIN TOPOGRFICA

VELOCIDAD (km/h)

Autopistas en llano90 - 120

Autopistas en montaa80 - 110

Carreteras en llano90 - 120

Carreteras en terrenos ondulados80 - 100

Carreteras en terrenos montaosos 50 80

CAPITULO IV4. PRINCIPIOS BSICOS DEL DISEO DE UNA VIA4.1. Caractersticas de las carreteras secundariasLas caractersticas de las carreteras secundarias pueden agruparse bajo varios conceptos:

Operacin: Volmenes de trnsito bajos Predominio de velocidad bajas Porcentaje elevado de vehculos pesados Poca importancia del tiempo de recorrido y de los costos de operacin Ausencia de vehculos de dimensiones o peso muy grandes

Ambiente: Topografa difcil Poca informacin de las condiciones fsicas Climatologa variable Pocos problemas de derecho de va

Diseo: Adaptacin a la topografa Adaptacin a las condiciones geotcnicas Simplicidad del diseo Variabilidad de los standards a lo largo del recorrido

Construccin: Mnimo movimiento de tierra Uso de materiales locales Poca previsin de mantenimiento Posibilidad de firme sin pavimento

4.2. Condiciones predominantes en las carreteras segn su categora de diseoCon el fin de facilitar la clasificacin de las carreteras desde el punto de vista del diseo se incluye aqu en la siguiente tabla:

Velocidad (km/h)Volumen (veh/da)Indice de Curvidad (grados/km)

CARRETERAS PRINCIPALES50 - 120 > 200< 400

CARRETERAS SECUNDARIAS 60 200 400

Tabla. 1 4.3. Curvas HorizontalesLas curvas horizontales o circulares se definen como arcos de circunferencia de un solo radio que son utilizados para unir dos alineamientos rectos de una va. Estas curvas pueden ser:

Simples:Cuyas deflexiones pueden ser derechas o izquierdas acorde a la posicin que ocupa la curva en el eje de la va.

Compuestas:

Es curva circularconstituida conuna oms curvassimples dispuestasuna despusde laotra lascuales tienenarcos decircunferencias distintos.

Inversas:Secolocaunacurvadespusdelaotraensentidocontrarioconlatangente comn.4.4. Geometrizacin de una curva circular Los elementos de una curva circular estn dada por la siguiente figura (Fig.3):

Fig.3

4.5. Ecuaciones de una curva circularLas ecuaciones de una curva circular son:

ngulodedeflexin[]: El queseformaconlaprolongacindeunode los alineamientos rectos y el siguiente. Puede ser a la izquierda o a la derecha segn si est medido en sentido anti -horario o a favor de las manecillas del reloj, respectivamente. Es igual al ngulo central subtendido por el arco ().

Tangente [T]: distancia desde el punto de interseccin de las tangentes (PI). Los alineamientos rectos tambin se conocen con el nombre de tangentes, si se trata del tramo recto que queda entre dos curvas se le llama entretangencia hasta cualquiera de los puntos de tangencia de la curva (PC o PT).

Radio [T]: El de la circunferencia que describe el arco de la curva.

Cuerda larga [CL]: Lnea recta que une al punto de tangencia donde comienza la curva (PC) y al punto de tangencia donde termina (PT).

Externa [CL]: Distancia desde el PI al punto medio de la curva sobre el arco.

Ordenada Media [M] o Flecha [F]: Distancia desde el punto medio de la curva hasta el punto medio de la cuerda larga.

Longitud de la curva [Lc]: Distancia desde la PC hasta el PT recorriendo el arco de la curva, o bien, una poligonal abierta formada por una sucesin de cuerdas rectas de una longitud relativamente corta.

4.6. Elementos geomtricos del diseo de curvas verticales4.6.1. Alineamiento vertical

Criterios Generales

En el perfil longitudinal de una va, se entiende por rasante el alineamiento vertical que define las cotas de superficie acabada del pavimento, referidas a un eje definido.Cuando una va se va a construir por etapas, el perfil longitudinal debe indicar la rasante final de la obra y su relacin con las rasantes de las etapas constructivas contempladas.

La ubicacin de este eje de referencia en la seccin transversal tpica, depende del tipo de va que se proyecta. Los casos ms frecuentes son los siguientes: En vas sin divisoria, o con divisoria de barrera angosta, (Igual o menor a 3 m), la rasante se ubica en el eje de simetra de la seccin, que generalmente es el eje que define el alineamiento horizontal. En carretera con divisorias de barrera anchas o con divisoria deprimida, la rasante se ubica en el borde de cada calzada ms prximo a la divisoria. En vas y rampas de un solo sentido de circulacin, es recomendable ubicar la rasante en el borde izquierdo de la calzada, correlativo al sentido de la circulacin.

Pendiente

Las pendientes, su longitud y ubicacin con respecto al alineamiento horizontal y la transicin entre pendientes diferentes, son los aspectos ms importantes en relacin al alineamiento vertical. Segn el sentido creciente de las progresivas de un proyecto, se adopta la convencin de signos siguientes:

Las pendientes que suben, adoptan el signo positivo + Las pendientes que bajan, adoptan el signo negativo -

Por su estrecha vinculacin, es necesario tratar las pendientes y su longitud de forma conjunta.

Longitud crtica

Para el anlisis de los efectos de la pendiente en la marcha de los vehculos pesados, se toma como promedio una potencia de 180 kg/kW y un peso total de 18 toneladas mtricas.

La prdida de velocidad de un vehculo pesado en una cuesta, produce dos efectos adversos:

1.- Aumenta los costos de operacin, al aumentar los tiempos de viaje e incrementa el consumo de combustibles. 2.- Afecta desfavorablemente el nivel de servicio de la va, al obligar a los vehculos livianos a disminuir su velocidad de operacin y a intentar numerosas maniobras de adelantamiento, no siempre posibles.

En general, no debe sobrepasarse la longitud crtica. Cuando sea necesario establecer cuestas muy largas, se debern observar los siguientes procedimientos generales:

1.- La cuesta debe proyectarse escalonada, de manera que los tramos de pendiente fuerte tengan intercalados tramos de pendiente suave que permitan a los vehculos pesados recuperar en parte su velocidad de operacin. 2.- Cuando en una cuesta deba incluirse un tramo con longitud crtica, este debe situarse en la parte ms baja de la cuesta. 3.- En una cuesta muy larga conviene mejorar el alineamiento horizontal del tramo inmediato al comienzo de ella, para facilitar a los vehculos pesados comenzar a subir con un buen impulso. 4.- Debe extremarse el diseo geomtrico de modo que haya distancias de visibilidad de paso a intervalos prudentes. 5.- Deben determinarse los trayectos donde sean necesarios canales adicionales a la derecha de la calzada, para la circulacin de vehculos muy lentos.

No hay mucha diferencia entre la marcha de los vehculos pesados y los livianos, cuando van cuesta abajo. En general, los conductores de los vehculos pesados utilizan su caja de velocidades para controlar su velocidad y evitar accidentes por causa de fallas en los sistemas de frenos. De hecho, esta es una maniobra exigida tanto por las autoridades como por los propietarios de lneas de transporte de carga.

Canales adicionales

Los canales adicionales se agregan a la derecha de la calzada, en la direccin del trnsito, para la circulacin de los vehculos muy lentos, a fin de aminorar su influencia en el nivel de servicio de la va.

Estos canales se agregan tanto en las calzadas de subida como en las de bajada de acuerdo a condiciones propias en cada caso. Deben estar bien sealizados y demarcados.

1.- Canales adicionales en subida

Los canales adicionales en subida deben empezar en la progresiva donde la velocidad de operacin de los vehculos pesados se aproxima a la condicin crtica. En general, esta situacin no comienza al pie de la cuesta, porque dichos vehculos conservan por un trecho el impulso inicial. El ancho del canal adicional debe ser igual al adyacente en la calzada de la va. El hombrillo puede reducirse algo, pero no debe ser nunca menor de 1,20 m. El comienzo del canal adicional no tiene porqu ser ahusado. Un cambio de ancho brusco a la derecha es ms perceptible que uno ahusado.

El canal adicional de subida debe colocarse en todo el trayecto donde exista la situacin de velocidad crtica, usualmente hasta la cima de la cuesta. Su salida debe tratarse como la de una incorporacin, con provisin de faja de aceleracin, de acuerdo a lo estipulado en los Dispositivos a Nivel (Capitulo XVII, Normas para el Proyecto de Carreteras MTC. 1997).

Canales adicionales en bajada

Los canales adicionales de bajada tienen una seccin transversal semejante a los de subida.

Generalmente deben comenzar en la parte alta de la cuesta y se extienden a lo largo de toda ella. Tanto su entrada como su salida deben ser ahusadas, conforme a las normas para las entradas y salidas de intersecciones, expuestas en Dispositivos a Nivel (Capitulo XVII, Normas para el Proyecto de Carreteras MTC. 1997).

Pendientes mximas

Las pendientes mximas admisibles en una carretera, dependen de la velocidad de diseo, de la composicin del trnsito y del tipo de terreno atravesado. De acuerdo al tipo de terreno, las pendientes mximas recomendables son las siguientes:

Terreno llanode 2% a 3%

Terreno onduladode 3% a 7%

Terreno montaosode 5% a 12%

Tabla. 2 Pendientes mximas

El lmite inferior de los rangos de pendiente anotados, debe usarse preferentemente en autopistas y vas expresas. El lmite superior debe usarse solamente en vas secundarias.

En algunos casos, en vas locales de montaa, se pueden usar pendientes ms fuertes, hasta 20%. No obstante, se debe considerar que en vas secundarias muy pendientes, en muy corto tiempo, los costos de mantenimiento pueden superar cualquier ahorro logrado en el costo de construccin inicial.

Pendientes mnimas

Las pendientes mnimas que pueden utilizarse, dependen de las facilidades del drenaje superficial de la calzada.

En terrenos muy llanos, con carreteras en terrapln, sin cunetas o brocales laterales, la pendiente puede ser nula, cuando la calzada tiene un bombeo adecuado. Sin embargo, cuando en este tipo de va las curvas son peraltadas, la transicin del peralte crea en la semicalzada exterior un punto de pendiente transversal nula, en el cual el agua no fluye. En dichos puntos, la pendiente longitudinal debe ser por lo menos de 0,25%, preferiblemente de 0,5%.

En sectores en trinchera, como las cunetas tienen la misma pendiente que la va, la pendiente mnima debe ser 0,5%, para que puedan escurrir bien las aguas por ellas. Cuando las cunetas son de tierra o con enrocado, la pendiente mnima debe estar entre 0,5% y 1%.

Curvas verticales

Para enlazar las pendientes de un perfil longitudinal se utilizan curvas verticales, que son arcos de la parbola cuadrada de la forma general y = ax2 + b.

Esta curva ofrece dos ventajas:

1.- La variacin de las pendientes en la parbola, entre dos tangentes consecutivas, es linealmente proporcional a la longitud de la proyeccin horizontal de la curva.

2.- Las cotas sobre la curva pueden calcularse en una forma sencilla.

Rata de variacin de la pendiente

El criterio principal para adoptar la longitud de una curva vertical es la rata de variacin de la pendiente de sus tangentes, la cual se obtiene con la siguiente expresin:

En esta expresin, las pendientes pueden expresarse en fraccin o en %, con tal de que sus resultados se usen en forma consistente. En estas Normas, los valores de k se calculan con las pendientes en %.

En un tramo de va, con caractersticas geomtricas semejantes, la rata de variacin k debe ser igual para todo el tramo.

Sin embargo, por comodidad en el clculo y la construccin, las longitudes de curva vertical resultantes suelen redondearse a mltiplos de 10 o 20 m. En estos casos, la rata de variacin k resultante debe ser parecida a la rata adoptada para el tramo y su variacin debe corresponder solamente al redondeo realizado.

En las curvas verticales, en las cuales las pendientes de las tangentes en sus extremos son de signo contrario, se produce un punto de cota mxima o mnima.

En tal punto, como la pendiente de la tangente a la parbola es nula, se produce un drenaje superficial defectuoso cuando estos puntos (altos o bajos) se encuentran en trinchera o si la seccin transversal tpica contempla cunetas o brocales laterales.

En estos casos, se deben tomar las siguientes medidas:

1.- En los puntos altos el agua no fluye. Con el objeto de minimizar este problema, debe usarse una k menor o igual a 44 en estos puntos. Con este valor de k, se alcanza una pendiente de 0,5% a slo 22 m a ambos lados del punto mximo.

2.- En los puntos bajos, el agua se acumula. Esos puntos bajos deben ser evitados, a menos que el agua pueda ser evacuada mediante alguna obra de arte. En este caso la curva vertical debe tener una rata de variacin k menor o igual a 20.

3.- Cuando los puntos de cota mxima o mnima coinciden con el punto donde la pendiente transversal es nula en las transiciones de los peraltes, el agua se encharca en la superficie de la calzada. Esta coincidencia no es admisible.

La rata de variacin k debe ser proporcional a la velocidad de diseo. No debe ser menor de 8, para evitar una sensacin de quiebre a los conductores.

Dos curvas verticales convexas consecutivas, separadas por un tramo de pendiente continua, producen el efecto de joroba, que es desagradable. Para eliminar esta sensacin, el tramo de pendiente continua debe tener, por lo menos, una longitud equivalente al recorrido en 5 segundos segn la velocidad de diseo. En todo caso, es preferible sustituir ambas curvas verticales por una sola.

Longitud mnima de las curvas verticales

Cuando la diferencia de pendientes es igual o menor a 1%, no es necesario enlazarlas con una curva vertical.

Cuando la diferencia de pendientes es mayor a 1%, la longitud mnima de las curvas verticales se establece segn el criterio siguiente:L = 0,60V

en el cual L est en metros y V es la velocidad de diseo en kph. Los valores resultantes se redondean por exceso a un mltiplo de 10 m, con lo cual resultan las siguientes longitudes mnimas.

VELOCIDAD DE DISEO KPH405060708090100110120

LONGITUD MNIMA DE CURVATURA VERTICAL303040505060607080

Tabla.3 Longitud mnima de curvas verticales

Donde sea factible, deben usarse longitudes mayores, respetando los rangos de 144k por razones de drenaje, cuando aplique

4.6.2. Geometrizacin de una curva vertical

En la siguiente figura (Fig. 4) se muestra la geometrizacin de una curva vertical:

Fig.4 Curva vertical

4.6.3. Elementos de la curva vertical

Los elementos de la curva vertical son los siguientes:

PIV: Punto de interseccin de las tangentes.PCV: Punto en donde comienza la curva verticalPTV: Punto en donde termina la curva verticaln: Punto cualquiera sobre la curvaP1: Pendiente de la tangente de entrada en porcentaje (%)P2: Pendiente de la tangente de salida en porcentaje (%)P: Pendiente en un punto cualquiera de la curva en porcentaje (%)A: Diferencia algebraica entre las pendientes de la tangente de entrada y de salidaL: Longitud de la curvaE: Extremaf: Flechal: Longitud de la curva a un punto cualquierat: Desviacin respeto a la tangente de un punto cualquieraK: Variacin de la longitud por unidad de pendiente, K= L/AZ0: Elevacin del PCVZn: Elevacin de un punto cualquiera

4.7. Criterios para determinar la longitud de una curva vertical (Lcv)

4.7.1. De comodidad

Este criterio se aplica al diseo de curvas verticales cncavas, en donde la fuerza centrfuga que aparece en el vehculo al cambiar de direccin, se suma al peso propio del vehculo. Generalmente queda englobado siempre por el criterio de seguridad.

4.7.2. Criterios de apariencia

Este criterio est referido a una cuestinesttica, la longitud de cualquier curva vertical tiene que ser tal, que al recorrerla no demore menos de 2.5 seg.

4.7.3. Criterios de drenaje

Se aplicas al diseo de curvas verticales convexas o cncavas, cuando estn alojadas en corte. Para advertir al diseador la necesidad de modificar las pendientes longitudinales de las cunetas.

4.7.4. Normas Venezolanas

MTC Especificaciones para la construccin de carreteras 1997 MTC Normas de Iluminacin 1972-74 MTC Manual Interamericano de Dispositivo para el control del trnsito en calles y carreteras 1991. MTC Manual de Mantenimiento Vial 1986. MTC Normas para los Estudios Geotcnicos de carreteras 1976. Normas de Proyecto para Carreteras. NORVIAL.

4.8. Criterios por seguridad4.8.1. Por visibilidad de frenadoSe dice que en un determinado punto de la carretera hay visibilidad de frenado, cuando la visibilidad en dicho punto es suficiente para que el conductor de un vehculo que se desplaza a cierta velocidad, pueda detenerlo antes de alcanzar a un obstculo fijo que percibe se encuentra en su va.

Para los clculos relativos a visibilidad de frenado se considera que sobre la superficie de la va, la altura de ojo del conductor es de 1,15 m y que la altura del obstculo es de 0,15 m.

Fig.5 Longitud mnima de curvas verticales convexas con visibilidad de frenado

Fig.6 Longitud mnima de curvas verticales cncavas con visibilidad de frenado

4.8.1.1. Velocidad mnima de frenadoLa visibilidad de frenado debe ser siempre, para las varias velocidades del proyecto, mayor que los valores mnimos que se indican en la siguiente tabla: VELOCIDAD (km/h)405060708090100110120

DISTANCIA (m)50607590110130155180210

4.8.2. Tabla. 4 Por visibilidad de pasoSe dice que en un determinado punto de la carretera hay visibilidad de paso, cuando la visibilidad en dicho punto es suficiente para que el conductor de un vehculo pueda adelantarse a otro, que transita por el mismo canal a una velocidad menor, sin peligro de interferencia con un tercer vehculo que circula en sentido contrario y que se haga visible al conductor del primero, cuando ste inicia la maniobra de paso. La visibilidad de paso slo se considera en carreteras de dos canales.4.8.2.1. Visibilidad mnima de pasoLa visibilidad de paso se mide desde la posicin de los ojos del conductor que efecta la maniobra de paso, a 1,15 m de altura, hasta un obstculo con una altura de 1,37 m sobre la superficie de la va.

Los valores mnimos que deben satisfacer la visibilidad de paso para las varias velocidades de proyecto, se indican en la siguiente tabla:VELOCIDAD (km/h)405060708090100110120

DISTANCIA (m)270340420490550610700750830

Tabla. 5

Fig.7 Longitud mnima de curvas verticales convexas con visibilidad de paso

CONCLUSIONES

En todo diseo para una va, el requisito que debe tener prioridad es la facilitacin de la seguridad al trnsito. El objetivo es conseguir que el conductor circule cmodamente por las distintas vialidades evitando, en lo menos posible, que le afecten factores externos como por ejemplo: el clima, el uso del suelo, los medios de comunicacin, el trnsito y la va.

El tipo de infraestructura vial, las particularidades geomtricas, la apariencia y la uniformidad de las soluciones, harn que el conductor pueda circular con el menor riesgo posible ante situaciones climticas especiales como lluvias intensas y problemas de trnsito como combinarse en un flujo de vehculos ligeros y pesados en una interseccin de tamao reducido y con puntos de congestionamiento.

BIBLIOGRAFA

lvaro T., Nieto. (2000). Topografa. Colombia: Escuela Colombiana de IngenieraMTC Manual de Mantenimiento Vial 1986MTC Normas para el Proyecto de Carreteras. Cap. I, Condiciones Generales, 1997Normas para el Proyecto de Carreteras, NORVIAL.

Wolf P., Ghilan C., (2010). Topografa. Alfaomega.

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