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MEJORAMIENTO DE CAMINO VECINAL COCHABAMBA SAN JOS EL MOLINO SANTA ISOLINA ALTO EL MARCO Y MARCACIRCA; DISTRITO DE COCHABAMBA, PROVINCIA DE CHOTA CAJAMARCA

5.1.- GENERALIDADESPara el desarrollo del Diseo Geomtrico nos basaremos del Manual de Diseo Geomtrico de Carreteras la cual denominaremos DG 2001, proyectando la carretera con las mnimas consideraciones para una pista pavimentada.5.2.- CLASIFICACIN VEHICULAR5.2.1.- SEGN SU FUNCIN

De acuerdo a la DG 2001 Seccin 101 tenemos la siguiente clasificacin:

Sistema Nacional

Sistema Departamental

Sistema Vecinal

De acuerdo a la descripcin de nuestra va se clasificar como Carretera de Terciara o de Sistema Vecinal.5.2.2.- SEGN SU DEMANDA:Segn el manual DG 2001 Seccin 102 tenemos la siguiente Clasificacin: Autopistas (Mayor a 4000 Veh./da; control total de accesos) Carreteras Duales o Multicarril (> a 4000 Veh./da; control parcial de accesos) Carreteras de Primera Clase (4000 2001 Veh./Da) Carreteras de Segunda Clase (2000 400 Veh./Da) Carreteras de Tercera Clase (menos de 400 Veh./Da) Trochas CarrozablesDe acuerdo al IMD proyectado para el tramo en Estudio de trfico el cual es de 11 Veh. /da harn que nuestra Carretera se clasifique como Carretera de Tercera Clase por tener un IMD < 400 Veh./da.

De acuerdo al Manual para el Diseo de Caminos No Pavimentados de Bajo Volumen de Transito en su Cuadro N1, tenemos:

T4: Son aquellas de una calzada de 6.00 a 7.00 m, cada calzada contiene 2 carriles, soportan un IMD de 201 400 Veh./da.

T3: Son aquellas de una calzada de 5.50 a 6.60 m, cada calzada contiene 2 carriles, soportan un IMD de 101 200 Veh./da.

T2: Son aquellas de una calzada de 5.50 a 6.00 m, cada calzada contiene 2 carriles, soportan un IMD de 51 100 Veh./da.

T1: Son aquellas de una calzada de 3.50 a 6.00 m, cada calzada puede contener 1 a 2 carriles, soportan un IMD de 16 50 Veh./da.

T0: Son aquellas de una calzada de 3.50 a 4.50 m, cada calzada contiene 1 carril, soportan un IMD menores a 15 Veh. /da.

Guindonos para nuestro Diseo Geomtrico de la carretera tenemos, que por trabajar con un IMD < 200 Veh/da de acuerdo a los manuales de Diseo de Bajo Volumen de Transito se podr clasificar como una carretera de tipo T0.

5.2.3.- SEGN CONDICIONES OROGRFICAS:De acuerdo a la DG 2001 Seccin 103 tenemos:

Carreteras Tipo 1 (Incl. Transversal del terreno 10%)

Carreteras Tipo 2 (Incl. Transversal del terreno entre 10 - 50%)

Carreteras Tipo 3 (Incl. Transversal del terreno entre 50 - 100%)

Carreteras Tipo 4 (Incl. Transversal del terreno > 100%)

Segn la topografa que se tiene en la zona la cual es accidentada ondulada, podremos clasificarla como una Carretera Tipo 2.

5.3.- CRITERIOS Y CONTROLES BSICOS PARA EL DISEO

5.3.1.- Vehculos de DiseoDe acuerdo a la DG 2001 Seccin 202 presentado en el Anexo II (Estudio de Diseo Geomtrico), nos indica las caractersticas de los vehculos de diseo, las cuales condicionan los distintos aspectos del dimensionamiento geomtrico y estructural de una carretera. As, por ejemplo: El ancho del vehculo adoptado incide en el ancho del carril de las bermas y de los ramales.

La distancia entre los ejes influye en el ancho y los radios mnimos internos y externos de los carriles en los ramales.

La relacin de peso bruto total/potencia guarda relacin con el valor de pendiente admisible e incide en la determinacin de la necesidad de una va adicional para subida y, para los efectos de la capacidad, en la equivalencia en vehculos ligeros.

De acuerdo a lo analizado en el estudio de trfico, predominan la circulacin de Vehculos Ligeros por la va pero adems tambin se tiene Vehiculo de carga pesada los cuales transportan productos como arroz, frejoles; siendo el vehculo de mayores dimensiones el Camin 2E(C2) el cual elegiremos como Vehculo de Diseo.

Figura.5.01

Dimensiones:

Altura = 4.20 m

Ancho = 2.60 m

Largo = 12.00 m

Long. Entre ejes = 5.10m

5.3.2.- Velocidad Directriz o de Diseo

Es la velocidad escogida para el diseo de una carretera, adems que todas las diferentes caractersticas geomtricas de una carretera estn muy vinculadas con sta, ya que de ellas depende la seguridad del trnsito.Cuadro 5.01CLASIFICACIN DE LA RED VIAL PERUANA Y SU RELACION CON LA VELOCIDAD DEL DISEO

(Tabla 104.01-DG 2001)

CLASIFICACINSUPERIORPRIMERA CLASESEGUNDA CLASETERCERA CLASE

TRAFICO VEH/DIA (1)> 40004000 - 20012000-400< 400

CARACTERSTICASAP (2)MCDCDCDC

OROGRAFA TIPO12341234123412341234

VELOCIDAD DE DISEO:

30 KPH

40 KPH

50 KPH

60 KPH

70 KPH

80 KPH

90 KPH

100 KPH

110 KPH

120 KPH

130 KPH

140 KPH

150 KPH

Ap: Autopista

DC: Carretera de 2 Carriles

MC: Carretera Multi Carril o Dual

: Rango de Seleccin de Velocidad

De acuerdo a la clasificacin realizada en al Cuadro 5.01 el cual se basa en las tablas de la DG 2001; para una Carretera de 3ra Clase - Tipo 2, podremos seleccionar entre 30 a 40 Km./h, tomando la velocidad de 40 Km./h para el tramo del proyecto, ya que esta velocidad es la que ms se ajusta al terreno, evitando tomar radios mas grandes lo cual nos hara invadir terreno y tenerlos que expropiarlos, incrementndose el costo de la obra, adems la Norma nos permite realizar esta variacin de velocidades de acuerdo a la Seccin 204.07 entre tramos sucesivos no se deben presentar diferencias en las velocidades de diseo superiores a los 20 Km./h.

5.4.- SECCIN TRANSVERSAL5.4.1.- ELEMENTOS DE LA CARRETERA

Los elementos de una seccin transversal son: ancho de zona o derecho de va, calzada superficie de rodadura, bermas, carriles, cunetas, taludes y elementos complementarios. 5.4.2.- DERECHO DE VA O FAJA DE DOMINIOSe considerar Derecho de Va al rea de terreno en que se encuentra el camino y sus obras complementarias, los servicios y zona de seguridad para los usuarios y las previsiones para futuras obras de ensanche y mejoramiento. Cuadro 5.02ANCHO MNIMO DE FAJA DE DOMINIO

(TABLA 303.03-DG2001)

Tipo de CarreteraMnimo Deseable (m)Mnimo Absoluto (m)

Autopistas5030

Multicarriles o Duales3024

Dos Carriles (1ra. y 2da. Clase)2420

Dos Carriles (3ra. Clase)2015

Cuadro 5.03ZONA DE PROPIEDAD RESTRINGIDA A CADA LADO DEL DERECHO DE VA

(TABLA 303.04-DG2001)ClasificacinZona de Propiedad Restringida (m)

Autopistas35

Multicarril o Duales25

Dos Carriles (1ra. y 2da. clase)15

Dos Carriles (3ra. clase)10

Segn el Cuadro 5.02 tomaremos un Ancho Mnimo Absoluto de 15 m como derecho de va tomando 7.50 m a cada lado del eje, adems tendremos 10 m como Zona de propiedad restringida a cada lado del derecho de Va, basndonos en que tenemos una Carretera de Tercera Clase de 2 Carriles, segn el cuadro 5.03.5.4.3.- CALZADA

Nos refiere a Calzada como una superficie de la va, sobre la cual transitan los vehculos, esta puede ser compuesta por uno o varios carriles de circulacin.En los tramos en recta la seccin transversal de la calzada presentar inclinaciones transversales (bombeo) desde el centro hacia cada uno de los bordes, para facilitar el drenaje superficial y evitar el empozamiento del agua.

Cuadro 5.04ANCHO DE CALZADA DE DOS CARRILES

(TABLA 304.01-DG2001)

CLASIFICACINSUPERIORPRIMERA CLASESEGUNDA CLASETERCERA CLASE

VEH/DIA (1)> 40004000 - 20012000-400< 400

CARACTERSTICASAP(2)MCDCDCDC

OROGRAFA TIPO12341234123412341234

VELOCIDAD DEDISEO:

30 KPH6,006,00

40 KPH6,606,606,606,00

50 KPH7,007,006,606,606,606,60

60 KPH7,207,207,007,007,207,207,007,007,007,006,606,606,606,60

70 KPH7,207,207,207,207,007,007,207,207,007,007,007,007,007,00

80 KPH7,207,207,207,207,207,207,207,207,207,207,207,007,007,00

90 KPH7,207,207,207,207,207,207,207,00

100 KPH7,207,207,207,207,207,207,00

110 KPH7,307,307,30

120 KPH7,307,307,30

130 KPH7,30

140 KPH7,30

150 KPH

Segn el Cuadro 5.04, para una Carretera de Tercera Clase, con una Orografa Tipo 2 para las Velocidad Directriz de 40 Km./hr. Tendremos un Ancho mnimo de Calzada igual a 6.00m.

5.4.4.- BOMBEO

Consideraremos al bombeo como la inclinacin mnima transversal que debe de tener una calzada con el propsito de evacuar las aguas superficiales originadas por precipitaciones de la zona, influyendo para el ngulo de su inclinacin el tipo de superficie de rodadura y la cantidad de agua a evacuar.

Cuadro 5.06BOMBEOS DE CALZADA

(TABLA 304.03-DG2001)Tipo de SuperficieBombeo (%)

Precipitacin: < 500 mm/aoPrecipitacin:> 500 mm/ao

Pavimento Superior2,02,5

Tratamiento Superficial2,5 (*)2,5 3,0

Afirmado3,0 3,5 (*)3,0 4,0

(*) En climas definidamente desrticos se pueden rebajar los bombeos hasta un valor lmite de 2%.De acuerdo al Cuadro 5.06 podremos estar considerando tanto para Afirmado como para Tratamiento Superficial Bicapa de un Bombeo de 2.0%, debido a que tenemos precipitaciones mayores a 500 mm/ao y considerando adicionalmente que la va se encuentra ubicada en zonas de climas desrticos.5.4.5.- PERALTE

La siguiente expresin nos podr determinar el valor del Peralte:

Donde:

P: Peralte mximo asociado a VV: Velocidad directriz o de diseo (Kph)

R: Radio mnimo absoluto (m)

f: Coeficiente de friccin lateral mximo asociado a V

Normalmente resultan justificados radios superiores al mnimo, con peraltes inferiores al mximo, que resultan ms cmodos tanto para los vehculos lentos (disminuyendo la incidencia de f negativos) como para vehculos rpidos (que necesitan menores f). Si se eligen radios mayores que el mnimo, habr que elegir el peralte en forma tal que la circulacin sea cmoda tanto para los vehculos lentos como para los rpidos.De acuerdo al Cuadro 5.07 extrado de la Tabla 402.01g del Manual DG 2001 tenemos los valores del Coeficiente de Friccin sern:Cuadro 5.07COEFICIENTE DE FRICCIN MAXIMA

(Extrado de TABLA 402.01g-DG2001)Velocidad

(Km./h)Coeficiente de Friccin Mx.

400.17

500.16

600.15

700.14

800.14

900.13

1000.13

1100.12

1200.11

Los valores mximos del peralte, son controlados por algunos factores como:Condiciones climticas, orografa, zona (rural urbana) y frecuencia de vehculos pesados de bajo movimiento, en trminos generales se utilizarn como valores mximos los siguientes:Cuadro 5.08valores de peralte mximo

(TABLA 304.04-DG2001)Peralte Mximo (p)Ver Figura del Manual DG 2001

AbsolutoNormal

Cruce de reas Urbanas6,0 %4,0 %304.03

Zona rural (Tipo 1, 2 3)*8,0 %6,0 %304.04

Zona rural (Tipo 3 4)12,0 %8,0 %304.05

Zona rural con peligro de hielo8,0 %6,0 %304.06

De acuerdo al Cuadro 5.08 para una zona Rural Tipo 2 de nuestra carretera podremos tomar como Peralte Mximo Absoluto el valor de 8% y como Peralte Mximo Normal 6%.

Para determinar los valores de los Peraltes para cada radio utilizaremos la Grfica 304.04 del Manual DG 2001, siendo para nuestra tesis la Figura 5.02.

Figura.5.025.4.5.1.- Proporcin del peralte a desarrollarse en tangenteDe acuerdo al cuadro 5.09 presentado a continuacin de acuerdo a la DG 2001 nos norma respecto a las proporciones en la cual estar ubicada la transicin del Peralte.Cuadro 5.09PROPORCIN DE PERALTE A DESARROLLARSE EN TANGENTE(TABLA 304.05-DG2001)

P < 4.5%4.5% < P < 7%P > 7%

0,5p0,7p0,8p

5.4.5.2.- Desarrollo de Peralte entre Curvas Sucesivas.

Entre 2 curvas del mismo sentido deber existir un tramo en tangente mnimo.

Cuadro 5.11

TRAMO EN TANGENTE ENTRE CURVAS DEL MISMO SENTIDO

(TABLA 304.06-DG2001)V (Kph)30405060708090100110120130140

Lr min. (m)40557085100110125140155170190210

Para el proyecto tendremos:

V = 40 Km./Hr ( Lrmn. = 55 m.

5.4.5.3.- Peraltes Mnimos

Las curvas con radios mayores que los indicados en el Cuadro 5.12 para cada velocidad directriz mantendr el peralte de 2%.

Cuadro 5.12

VALORES DE RADIOS CON PERALTE MNIMO

(TABLA 304.07-DG2001)Velocidad Directriz(Km/h)Peralte 2% para curvas con radio mayor de m.

30330

40450

50650

60850

701150

801400

901700

1002000

1102400

> 1203000

Luego para el proyecto ser:

V = 40 Km./Hr ( Rmn. = 450 m.

Cuadro 5.13

VALORES DE RADIO POR ENCIMA DE LOS CUALES NO ES

INDISPENSABLE PERALTE

(TABLA 304.08-DG2001)V (Km/h)30405060708090> 100

R (m)10001400180023002800340041005000

Luego para el proyecto ser:

V = 40 Km./Hr ( R = 1,400 m.

5.4.5.4.- Transicin de Peralte

La variacin del peralte requiere una longitud mnima, de forma que no se supere un determinado valor mximo de la inclinacin que cualquier borde de la calzada tenga con relacin a la del eje del giro del peralte.

A efectos de aplicacin de la presente Norma, dicha inclinacin se limitar a un valor mximo (ipmx) definido por la ecuacin:

ipmax = 1,8 - 0,01.VSiendo:

ipmx:Mxima inclinacin de cualquier borde de la calzada respecto al eje de la misma (%).

V:Velocidad de diseo (Kph).

La longitud del tramo de transicin del peralte tendr por tanto una longitud mnima definida por la ecuacin:

Siendo:

Lmn :Longitud mnima del tramo de transicin del peralte (m).

pf :Peralte final con su signo (%)

pi :Peralte inicial con su signo (%)

B :Distancia del borde de la calzada al eje de giro del peralte (m).

5.4.6.- TALUDESLos taludes para las secciones en corte y relleno variarn de acuerdo a la estabilidad de los terrenos en que estn practicados; la altura admisibles del talud y su inclinacin se determinarn en lo posible, por medio de ensayos y clculos tomando en cuenta la experiencia del comportamiento de los taludes de corte ejecutados en rocas o suelos de naturaleza y caractersticas geotcnicas similares que se mantienen estables ante condiciones ambientales semejantes.

Figura 5.035.4.6.1.- TALUDES DE CORTE

Los taludes de corte dependern de la naturaleza del terreno y de su estabilidad, pudiendo utilizarse (a modo referencial) las relaciones de corte en talud:

Cuadro 5.14VALORES referenciales para taludes en corte

(TABLA 304.10-DG2001)Clasificacin de Materiales de corteRoca FijaRoca SueltaMaterial Suelto

Suelos GravososSuelos Limo-arcillos o ArcilloSuelos Arenosos

Altura de CorteMenor de 5.00 m1:101:6 1:41:1 1:31 : 12 : 1

5.00 10.00 m1:101:4 1:21:011 : 1*

Mayor de 10.00 m1:081:02***

(*) Requerimiento de Banquetas y/o Anlisis de Estabilidad

De acuerdo al Cuadro 5.14, para una Altura de Corte menor a 5.00 m, nos da los valores referenciales, como se trata de un suelo Limo-arenosos se considerar un Talud de Corte 1:1 (H:V).

5.4.6.2.- TALUDES PARA TERRAPLENESLos taludes de relleno igualmente estarn en funcin de los materiales empleados, pudiendo utilizarse (a modo de taludes de relleno referenciales):

Cuadro 5.15TALUDES para terraplenes(TABLA 304.11-DG2001)MaterialesTalud (V:H)

Altura (m)

< 5.005.00 10.00> 10.00

Material Comn (limos arenosos)1 : 1,51 : 1,751 : 2

Arenas Limpias1 : 21 : 2,251 : 2,5

Enrocados1 : 11 : 1,251 : 1,5

Para controlar los sectores con taludes inestables para el caso de este tipo de vas se disearn soluciones de bajo costo, para lo cual se evala y define soluciones mediante:

De acuerdo al Cuadro 5.15, para una Altura de Relleno menor a 5.00 m y para un tipo de Suelo Limo arenoso se considerar un Talud de Relleno de 1:1.5 (V:H).

5.5.- DISEO GEOMTRICO EN PLANTA (ALINEAMIENTO HORIZONTAL)El alineamiento horizontal deber permitir la operacin ininterrumpida de los vehculos, tratando de conservar la misma velocidad directriz en la mayor longitud de carretera que sea posible.

5.5.1.- TRAMOS EN TANGENTE

Cuadro 5.18LONGITUD DE TRAMOS EN TANGENTE(TABLA 402.01-DG2001)Vd (Km/h)L min.s(m)L min.o(m)L mx.(m)

304284500

4056111668

5069139835

60831671002

70971941169

801112221336

901252501503

1001392781670

1101533061837

1201673332004

1301803622171

1401953902338

1502104202510

L min.s= Longitud mnima (m) para trazados en S L min.o= Longitud mnima (m) para el resto de casosL mx.= Longitud mxima (m). Vd= Velocidad de diseo (Km./h)V = 40 Km./HrL min.s = 56 mL min.o = 111 m

L mx. = 668 m

5.5.2.- CURVAS HORIZONTALES

En su forma ms simplificada, el eje en planta de una carretera est constituido por una serie de lneas rectas y curvas. Las lneas rectas se llaman tramos rectos o simplemente tangentes y las curvas, que une dos tangentes que se cortan se llaman tramos curvos. Las curvas circulares son, arcos de crculo que forman la proyeccin horizontal de las curvas empleadas para unir dos tangentes consecutivas. Se expresan ya sea por su radio o por el ngulo subtendido por su arco o cuerda de 10 a 20 m.

Las curvas circulares se clasifican en:

Curvas Simples: Arco circular que une dos tangentes.

Curvas Compuestas: Curva circular formada por dos o ms curvas circulares contiguas y de diferente radio que cruzan hacia el mismo lado. A los puntos de tangencia se les llama PCC que significa Punto de Curvatura Compuesta.

Curvas Inversas o Reversas: Es una curva formada por dos curvas que tiene sus centros en lados opuestos a la tangente comn, siendo sus radios iguales o diferentes. El punto en contacto se llama PCR, que significa Punto de Curvatura revertida.

5.5.2.1.- Elementos de Curva Simple

FIGURA 5.04Cuadro 5.19RADIOS MNIMOS Y PERALTES MXIMOS PARA DISEO DE CARRETERAS(TABLA 402.02-DG2001)Ubicacin de la VaVelocidad de Diseo (Kph) mx.%Radio Mnimo (m)

rea Urbana (AltaVelocidad)304,0035

404,0060

504,00100

604,00150

704,00215

804,00280

904,00375

1004,00495

1104,00635

1204,00875

1304,001110

1404,001405

1504,001775

rea Rural (conpeligro de Hielo)306,0030

406,0055

506,0090

606,00135

706,00195

806,00255

906,00335

1006,00440

1106,00560

1206,00755

1306,00950

1406,001190

1506,001480

rea Rural(Tipo 1,2 3)308,0030

408,0050

508,0085

608,00125

708,00175

808,00230

908,00305

1008,00395

1108,00505

1208,00670

1308,00835

1408,001030

1508,001265

rea Rural(Tipo 3 4)3012,0025

4012,0045

5012,0070

6012,00105

7012,00150

8012,00195

9012,00255

10012,00330

11012,00415

12012,00540

13012,00665

14012,00815

15012,00985

Para el Proyecto:V = 40 Km/Hr, Carretera Tipo 2 ( Rmn = 55 m

5.5.2.2.- Elementos de Curva Compuesta

Figura 5.05PI = Punto de Interseccin de las Tangentes.

PC = Principio de la curva compuesta.

PT = Fin de la curva compuesta o Principio de Tangente.

PCC = Punto Comn de curvas.

R1 = Radio de la curva de menor curvatura o mayor radio.

R2 = Radio de la curva de mayor curvatura o menor radio.

O1 = Centro de la Curvatura de Mayor Radio.

O2 = Centro de la curvatura de Menor Radio.

= ngulo de Deflexin principal.

1 = ngulo de Deflexin principal de la curva de mayor radio.

2 = ngulo de Deflexin principal de la curva de mayor radio.

T1 = Tangente de la curva de mayor radio.

T2 = Tangente de la curva de menor radio.

TC = Tangente corta de la curva circular compuesta.

TL = Tangente larga de la curva circular compuesta.

5.5.2.3.- Elementos de Curvas Inversas o Reversas

Las curvas circulares reversas de radio muy pequeo, debido a los cambios de curvatura que introducen en el trazado dificultan la marcha de los vehculos, creando una situacin azarosa y errtica para los conductores. As el punto PRC de inflexin las partes exteriores de las dos curvas deberan estar sobre elevadas, una por pertenecer al arco A-PRC y la otra al arco PRC-B, y no es posible sobre elevar ambas a la vez.

Estas curvas son discutibles y se evitarn en las vas de grandes velocidades, pues como ya se indic, no hay posibilidad de peraltarlas el lado exterior de PRC, adems crea problemas de drenaje en la va.

5.5.2.4.- ngulos de DeflexinTradicionalmente, el clculo y la localizacin de las curvas circulares simples en el terreno, se realizan por el mtodo de los ngulos de Deflexin. Se denomina ngulo de Deflexin de una curva, al ngulo formado entre cualquier lnea tangente a la curva y la cuerda dirigida desde el punto de tangencia a cualquier otro punto P sobre la curva, tal como lo muestra la siguiente figura.

El caso que presenta la figura es el ms general que se presenta durante la topografa, en el cual al traerse un abscisado desde un cierto origen, se llega al PC con un abscisa fraccionaria, por dar un ejemplo consideremos que en el Km. 2+423.876. El primer punto de la curvatura debe situarse en la abscisa redonda inmediatamente superior a la del a la del PC, la cual depende de la cuerda unidad que se este utilizando. As por ejemplo, para c = 5m es el Km. 2+425, para c = 10m es el Km. 2+430 y para c = 20m es el Km. 2+440. La distancia del primer punto al PC es la diferencia entre su abscisa redonda y la del PC que para el ejemplo es 1.124m, 6.124m y 16.124 respectivamente. Esto mismo se presenta antes del PT.

Como puede observarse, se han originado cuerdas de menor longitud que la cuerda unidad, las cuales se denominan sub cuerdas, y cuyas deflexiones correspondientes se deben calcular proporcionalmente al valor de la cuerda unidad c. De all que es necesario determinar la Deflexin por metro d as:

Para las diferentes cuerdas unidad de 5m, 10m y 20m, las deflexiones expresadas en grados por metro son:

Tambin estas deflexiones pueden ser expresadas en minutos por metro:

Conocida la deflexin por metro, la deflexin por sub cuerdas es:

Deflexin por sub-cuerda = (Long. sub-cuerda) .(Deflexin por metro)

Deflexin de una curva circular

Figura 5.06

Deflexin para: P1

Deflexin para: P2

Deflexin para: P3

Deflexin para: P4

Otro mtodo de Clculo es el de Normales a la Tangente

Este mtodo, segn la figura 5.07, consiste en calcular la normal y, dados el Radio R, la distancia x y el ngulo , as tenemos:

Figura 5.07

En el triangulo rectngulo OAP:

(OP)2 = (OA)2 + (AP)2, esto es,

R2 = (R-y)2 + x2 , R-y = (R2 x2)0.5De donde:

y = R (R2 x2)0.5Adems tambin se obtiene:

5.5.3.- SOBREANCHOS

La calzada se sobreancha en las curvas para conseguir condiciones de operacin vehicular comparable a la de las tangentes. En las curvas el vehculo de diseo ocupa un mayor ancho que en los tramos rectos, as mismo, a los conductores les resulta ms difcil mantener el vehculo en el centro del carril.

Cuadro 5.20

VALORES DEL SOBREANCHO(TABLA 402.04-DG2001)RV = 30 KPHV = 40 KPHV = 50 KPHV = 60 KPHV = 70 KPHV = 80 KPH

Calc.Recom.CalcRecom.CalcRecom.CalcRecom.Calc.Recom.Calc.Recom.

(m)(m)(m)(m)(m)(m)(m)(m)(m)(m)(m)(m)

252.782.8

282.52.5

302.352.4

352.052.1

371.952

401.821.9

451.641.71.791.8

501.51.51.641.7

551.381.41.511.5

601.281.31.411.4

701.121.21.241.31.361.4

80111.111.11.231.2

900.910.91.0111.121.1

1000.830.90.930.91.0311.131.1

1200.720.80.810.80.90.90.991

1300.670.70.760.80.850.90.941

1500.60.60.680.70.760.80.850.90.930.9

2000.480.50.550.60.620.60.690.70.760.80.830.8

2500.40.40.470.50.530.50.590.60.660.70.720.7

3000.350.40.410.40.470.550.520.50.580.60.640.6

3500.310.30.370.40.420.40.470.50.530.50.580.6

4000.280.30.330.40.380.40.430.40.480.50.530.5

4500.310.30.350.40.40.40.450.40.50.5

5000.330.30.370.40.420.40.460.5

5500.350.40.40.40.440.4

6000.330.30.370.40.420.4

6500.360.40.40.4

7000.340.30.380.4

8000.350.4

9000.330.3

DESARROLLO DE SOBREANCHOS

Segn la Seccin 402.07.07 del Manual DG 2001, la longitud normal para desarrollar el sobre ancho ser de 40m, Si la curva de Transicin es mayor o igual a 40m, el inicio de la transicin se ubicar 40m antes del principio de la curva circular. Si la curva de transicin es menor a 40m, el desarrollo, el desarrollo del sobreancho se ejecutar en la longitud de la curva de transicin disponible.

5.5.4.- Curvas de Transicin

Las curvas de transicin tienen por finalidad evitar las discontinuidades en la curvatura del trazo, El uso de estos elementos, permite que un vehculo, circulando a la velocidad de diseo, se mantenga en el centro del carril. Esto no ocurre por lo general, al enlazar directamente una recta con una curva circular, ya que en tales casos el conductor adopta instintivamente una trayectoria de curvatura variable que lo aparta del centro de su carril incluso lo puede hacer invadir el adyacente, con el peligro que ello implica. Por tanto, como elemento de curvatura variable en curvas de transicin, o como elemento de trazado, se emplear la clotoide.

La ecuacin paramtrica de la clotoide esta dada por

A = R . LA =Parmetro de la clotoide, caracterstico de la misma. Define la magnitud de la clotoide.

La variacin de sta, genera una familia de clotoides que permite cubrir una gama infinita de combinaciones de radio de curvatura y de desarrollo asociado.

R =Radio de curvatura en un punto cualquiera (m)L =Longitud de la curva entre el punto de inflexin (R = Infinito) y el punto de radio R.

En el punto origen

L = 0 (R =

a la vez que cuando

L = (R = 0

Por otro lado:

radianes

=L / 2 A=0.5 L / R

Grados cent =31.831 L / R

1 rad = 63.662g.

Figura 5.08

Figura 5.09Eleccin del Parmetro para una Curva de Transicin

El criterio empleado para relacionar el parmetro de una clotoide con la funcin que ella debe cumplir en una Curva de Transicin en carreteras, se basa en el clculo del desarrollo requerido por la clotoide para distribuir a una tasa uniforme (J m/seg3), la aceleracin transversal no compensada por el peralte, generada en la curva circular que se desea enlazar.

V: Velocidad de Diseo (KPH) R: Radio de Curvatura (m)

J: Tasa Uniforme (m/s3)

P: Peralte correspondiente a V y R (%)Cuadro 5.21

VARIACIN DE LA ACELERACION TRANSVERSAL POR UNIDAD DE TIEMPO

(TABLA 402.06-DG2001)V (Km./h)V < 8080 < V < 100100 < V < 120120 < V

J (m/s3)0,50,40,40,4

Jmx (m/s3)0,70,80,50,4

Cuadro 5.22

LONGITUD DE CURVA DE TRANSICIN MNIMA

(TABLA 402.07-DG2001)VelocidadRadio Mn.JPeralteMx.A

Min.Longitud de Transicin (L)

CalculadaRedondeada

KPHmm/seg3%mmm

30240,512262830

30260,510272830

30280,58282830

30310,56292730

30340,54312830

30370,52322830

40430,512403740

40470,510413640

40500,58433740

40550,56453740

40600,54473740

40660,52503840

50700,512554345

50760,510574345

50820,58604445

50890,56624345

50980,54664445

501090,52694445

601050,512724950

601130,510755050

601230,58784950

601350,56814950

601490,54865050

601670,52904950

701480,512895455

701610,510935455

701750,58975455

701930,561015355

702140,541075455

702410,521135355

801940,4121217575

802100,4101267675

802290,481327675

802520,461397775

802800,441467675

803150,421557675

902550,4121438080

902770,4101498080

903040,481557980

903360,461637980

903750,441738080

904250,421848080

VelocidadRadio Min.JPeralteMx.A

Min.Longitud de Transicin (L)

CalculadaRedondeada

KPHmm/seg3%mmm

1003280,4121648285

1003580,4101718285

1003940,481798185

1004370,461898285

1004920,442008185

1005820,422148185

1104140,4121858390

1104540,4101938290

1105010,482038290

1105600,462158390

1106350,442298390

1107330,422468390

1205400,4121997375

1205970,4102097375

1206670,482217375

1207560,462367475

1208720,442537375

12010310,422757375

1307000,4122086265

1307830,4102206265

1308870,482346265

13010240,462526265

13012100,442746265

13014790,423036265

1409080,4122084850

14010290,4102214750

14011870,482384850

14014030,462594850

14017150,442864850

14022050,423244850

Cuadro 5.23

RADIOS SOBRE LOS CUALES SE PUEDEPRESCINDIR DE LA CURVA DE TRANSICIN

(TABLA 402.08-DG2001)V (Kph)30405060708090100110120130140

R (m)801502253254506007509001200150018002000

La anterior tabla no significa que para radios superiores a los indicados se deba suprimir la curva de transicin; ello es optativo y depender en parte del sistema de trabajo en uso.

5.5.5.- VISIBILIDAD

La visibilidad es la longitud continua hacia delante del camino, que es visible para que pueda maniobrar el conductor del vehculo. En el diseo se consideran dos distancias, la de Visibilidad para que pueda detener el vehculo, y la necesaria para que un vehculo adelante a otro que viaje a velocidad inferior, en el mismo sentido.

5.5.5.1.- Visibilidad de ParadaLa Distancia de visibilidad de Parada, viene hacer la longitud mnima requerida para que se detenga un vehculo que viaja a cierta velocidad, antes de que alcance un objeto que se encuentra en su trayectoria y est en estado inmvil. Para efecto de la determinacin de la Visibilidad de Parada se considera que el objetivo inmvil tiene una altura de 0.60 m y que los ojos del conductor se ubican a 1.10 m por encima de la rasante del camino.

Figura 5.10De acuerdo a la figura 5.10 podremos determinar las distancias de parada en funcin de la diferencia Algebraica de las Pendientes, esta grfica est basada de la Figura 402.05 del Manual DG 2001.

Figura 5.115.5.5.2.- Visibilidad de Adelantamiento

La Distancia de Visibilidad de Paso es la necesaria para que un vehculo pueda adelantar a otro que marcha por su misma va de circulacin a menor velocidad, sin peligro de colisin con el transito que pueda venir en direccin opuesta por la va que eventualmente utiliza para la maniobra de adelantar, a fin de dar al conductor del vehculo a sobrepasar se le deber de considerar una diferencia de velocidades 15 Km./h, para que este pueda pasarlo con comodidad y seguridad, sin causar alteracin en la velocidad de un tercer vehculo que viaja en sentido contrario a la Vd, y que se hace visible cuando se ha iniciado la maniobra de sobrepaso. Segn la Figura 6.17 del Manual de DG2001 tenemos:

Figura 5.12

Figura 5.13La distancia de Visibilidad de Adelantamiento ser:

Vd = 40 Km./ Hr ( Da = 170 m

5.5.5.3.- Visibilidad en Curvas Horizontales

La visibilidad es afectada por obstculos laterales tales como, casas, paredes, rboles, muros, o laderas, hacindose necesario el considerar la Visibilidad para realizar los giros.

Banquetas De Visibilidad

Cuando en una curva horizontal, sea esta circular o provista de espiral de transicin, no se cumple con el requisito mnimo de visibilidad, es decir que en determinada seccin no se puede establecer la existencia de distancia de visibilidad de parada en el eje de la va interior de circulacin, que es el caso ms desfavorable, el procedimiento para hacer que sta exigencia se cumpla, consiste en la construccin de una banqueta de visibilidad, que es simplemente un mayor corte del talud interior de la cura, que permitir ampliar la visibilidad en la curva.

De modo general en el diseo de una curva horizontal, la lnea de visibilidad deber ser por lo menos igual a la distancia de parada correspondiente, y se mide a lo largo del eje central del carril interior de la curva; a la vez el mnimo ancho que deber quedar libre de obstrucciones a la visibilidad ser el calculado por:

M = Ordenada Media o ancho mnimo libre.R = Radio de la curvatura horizontalS = Distancia de Visibilidad

En el Manual DG 2001- Figura 402.07 (en la tesis Figura 5.14), controla ste requisito determinando las dimensiones de Despeje requerido para obtener una visibilidad horizontal.

Figura 5.14

Figura 5.155.6.- Diseo Geomtrico en Perfil (Alineamiento Vertical)

5.6.1.- perfil longitudinalPara el desarrollo de diseo vertical, el perfil longitudinal conforma la rasante, la misma que est constituida por una serie de rectas enlazadas por arcos verticales parablicos, a los cuales dichas rectas son tangentes.

Para fines de proyecto, el sentido de las pendientes se define segn el avance del kilometraje, siendo positivas aqullas que implican un aumento de cota y negativas las que producen una prdida de cota.

Las curvas verticales entre dos pendientes sucesivas permiten conformar una transicin entre pendientes de distinta magnitud, eliminando el quiebre brusco de la rasante. El diseo de estas curvas asegurar distancias de visibilidad adecuadas.

El sistema de cotas del proyecto se referir en lo posible al nivel medio del mar, para lo cual se enlazarn los puntos de referencia del estudio con los B.M. de nivelacin del Instituto Geogrfico Nacional.

5.6.2.- CURVAS VERTICALES

Para los tramos consecutivos de rasante, estos sern enlazados con curvas verticales parablicos cuando su diferencia algebraica de sus pendientes sea de 1%, para carreteras con pavimento de tipo superior y de 2% para los dems tipos de carretera.

Las curvas verticales sern proyectadas de modo que permitan, cuando menos, la visibilidad en una distancia igual a la de visibilidad mnima de parada, y cuando sea razonable una visibilidad mayor a la distancia de visibilidad de paso.

5.6.2.1.- CURVAS VERTICALES CONVEXAS

La longitud de las curvas verticales convexas, viene dada por las siguientes expresiones:

5.6.2.1.1.- Visibilidad de parada

Para determinar los valores de longitud de Curva Vertical se podr utilizar las siguientes ecuaciones dependiendo de la Distancia de Parada:

Dp < LDp L

Donde, para todos los casos:L:Longitud de la curva vertical (m)

Dp: Distancia de visibilidad de parada (m)

A:Diferencia algebraica de pendientes (%)

h1: Altura del ojo sobre la rasante (m)

h2:Altura del objeto sobre la rasante (m)

En la Figura 5.16 (Figura 403.01 de la DG 2001), se presenta los grficos para resolver las ecuaciones planteadas, para el caso ms comn con h1 = 1070 mm y h2 = 150 mm.

5.6.2.1.2.- Visibilidad de Paso (Da).

Para determinar los valores de longitud de Curva Vertical se utilizarn las mismas formulas anteriores; usando como h2 = 1.30m y h1 = 1.07m, tenemos:

Da < LDa L

Donde:

Da:Distancia de visibilidad de Paso (m)

L:Longitud de la curva vertical (m)

A:Diferencia algebraica de pendientes (%)

La Figura 5.17 muestra la solucin grfica de las ecuaciones presentadas:

5.6.2.2.- CURVAS VERTICALES CNCAVAS

Para hallar el valor de la longitud de las Curvas verticales cncavas, utilizaremos las siguientes expresiones:

D < LD L

D:Distancia entre el vehculo y el punto donde con un ngulo de 1, los rayos de luz de los faros, interseca a la rasante.

Del lado de la seguridad se toma D = Dp, el resultado de la aplicacin de estas formulas se demuestra en la Figura 5.18Adicionalmente, considerando que los efectos gravitacionales y de fuerzas centrfugas afectan en mayor proporcin a las curvas cncavas, a fin de considerar este criterio, se tiene que:

V: Velocidad Directriz (Kph)

L: Longitud de la curva vertical (m)

A: Diferencia algebraica de pendientes (%)

5.6.3.- PENDIENTES

5.6.3.1.- PENDIENTES MNIMAS

De acuerdo al Manual de Diseo Geomtrico 2001, en su Seccin 403.04.01 nos indica que los valores mnimos para pendiente longitudinal, estn determinados por las condiciones de drenaje. En las secciones de terrapln o relleno, puede haber pendientes a nivel cuando el bombeo y las cunetas, con suficiente pendiente, son los encargados del drenaje de la superficie del pavimento. No obstante, bajo las mejores condiciones es preferible tener una pendiente mnima de cuando menos 0.3% con objeto de asegurar un drenaje adecuado.

Podr hacerse uso de rasantes horizontales en los casos en que las cunetas adyacentes puedan ser dotadas de la pendiente necesaria para garantizar el drenaje y la calzada cuente con un bombeo superior a 2%.

5.6.3.2.- PENDIENTES MXIMAS

De acuerdo a lo que nos recomienda el Manual DG 2001 en la seccin 403.04.02, respecto a la eleccin de la pendiente, se deber de tener en cuenta diversos factores para se tal eleccin, se procurar utilizar las menores pendientes compatibles con la topografa en que se emplaza el trazado. Carreteras con un alto volumen de trnsito justifican econmicamente el uso de pendientes moderadas, pues el ahorro en costos de operacin y la mayor capacidad de la va compensan los mayores costos de construccin.

El proyectista tendr, en general, que considerar deseable los lmites mximos de pendiente que estn indicados en el Cuadro 5.24.

En zonas superiores a los 3000 msnm, los valores mximos del Cuadro 5.24, se reducirn en 1% para terrenos montaosos o escarpados.

En carreteras con calzadas independientes las pendientes de bajada podrn superar hasta en un 2% los mximos establecidos.

Cuadro 5.24

PENDIENTES MXIMAS (%)(TABLA 403.01-DG2001)

CLASIFICACINSUPERIORPRIMERA CLASESEGUNDA CLASETERCERA CLASE

TRAFICO VEH/DIA > 40004000 - 20012000-400< 400

CARACTERSTICASAP (2)MCDCDCDC

OROGRAFA TIPO12341234123412341234

VELOCIDAD DEDISEO:

30 KPH

40 KPH10,0012,00

50 KPH9,008,009,0010,00

60 KPH7,007,008,009,008,008,00

70 KPH6,006,007,007,006,006,007,007,006,007,008,009,008,008,00

80 KPH5,005,005,005,006,006,006,007,006,006,007,007,006,007,007,007,00

90 KPH4,505,005,005,005,005,006,006,006,006,006,006,006,007,00

100 KPH4,504,505,005,005,006,005,005,006,00

110 KPH4,004,004,505,005,006,005,006,00

120 KPH4,004,004,00

130 KPH3,504,00

140 KPH3,50

150 KPH

Para el Diseo de nuestra carretera podremos considerar una Pendiente mxima de 12.00 % para ambas velocidades, debido a que nos encontramos entre los rangos de Carretera de 3ra Clase Con Orografa Tipo 2 y una velocidad Directriz de 40 Km./Hr.

Adicionalmente el manual nos indica cuando se tenga el caso de un ascenso continuo y cuando la pendiente sea mayor del 5% se proyectar, ms o menos cada tres kilmetros, un tramo de descanso de una longitud no menor de 500 m., con pendiente no mayor de 2%.

5.7.- HOJA RESUMEN DE CARACTERSTICAS GEOMTRICAS

Carretera Segn:

Su funcin:Terciaria o de Sistema Vecinal

Su demanda:Carretera de Tercera Clase

Su volumen de Trnsito:Tramo SAN JOS EL MOLINO SANTA ISOLINA ALTO EL MARCO Y MARCACIRCA : T2Su condicin Orogrfica:Tipo 2Vehculo de Diseo:C2 (Camin de 2 ejes)

Velocidad Directriz:

Tramo SAN JOS EL MOLINO SANTA ISOLINA ALTO EL MARCO Y MARCACIRCA :40 Km/Hr.

Faja de Va:

Ancho Mnimo Deseable: 20 m.

Ancho Mnimo Absoluto:15 m.

Zona de Propiedad Restringida:10 m.

Ancho de Calzada:

3.50 5.50 m.

Bombeo:

2.0 %

Peralte:

Mximo Absoluto: 12.0%

Mximo Normal: 8.0%

Radios Mnimos con Peralte Mnimo (2.0%)

Tramo SAN JOS EL MOLINO SANTA ISOLINA ALTO EL MARCO Y MARCACIRCA :450 m.

Valores de Radio por encima de los cuales no es indispensable peralte

Tramo SAN JOS EL MOLINO SANTA ISOLINA ALTO EL MARCO Y MARCACIRCA : 1,400 m.

Taludes:

De Corte:1 : 1 (H : V)

De Relleno:1 : 1.5 (V : H)

ngulos de Deflexin Mximos para los que no se necesita Curva Horizontal

Tramo SAN JOS EL MOLINO SANTA ISOLINA ALTO EL MARCO Y MARCACIRCA :

215.

Radios Mnimos con Peraltes Mximos (8.0 %)

Tramo SAN JOS EL MOLINO SANTA ISOLINA ALTO EL MARCO Y MARCACIRCA :

R= 55 m.

Radios sobre los cuales se puede prescindir de Curva de Transicin

Tramo SAN JOS EL MOLINO SANTA ISOLINA ALTO EL MARCO Y MARCACIRCA :

R= 150 m.

Visibilidad de Adelantamiento:

Tramo SAN JOS EL MOLINO SANTA ISOLINA ALTO EL MARCO Y MARCACIRCA :

Da= 170 m.

Pendiente Mxima:12.0% EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Figura 5.16

Figura 5.17

Figura 5.18

71

_1241164476.unknown

_1241169625.unknown

_1241170200.unknown

_1260208428.unknown

_1241198952.unknown

_1241169632.unknown

_1241170199.unknown

_1241164674.unknown

_1241164680.unknown

_1241164584.unknown

_1241164313.unknown

_1241164436.unknown

_1241126478.unknown

_1241164208.unknown

_1241111625.unknown