INTRODUCCINEl diseo geomtrico es la parte ms importante del proyecto de una carretera, estableciendo, con base en los condicionantes o factores existentes, la configuracin geomtrica definitiva del conjunto tridimensional que supone, para satisfacer al mximo los objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad, la seguridad, la comodidad, la integracin en su entorno, la armona o esttica, la economa y la elasticidad.La funcionalidad vendr determinada por el tipo de va a proyectar y sus caractersticas, as como por el volumen y propiedades del trnsito, permitiendo una adecuada movilidad por el territorio a los usuarios y mercancas a travs de una suficiente velocidad de operacin del conjunto de la circulacin.La seguridad vial debe ser la premisa bsica en cualquier diseo vial, inspirando todas las fases del mismo, hasta las mnimas facetas, reflejada principalmente en la simplicidad y uniformidad de los diseos.La comodidad de los usuarios de los vehculos debe incrementarse en consonancia con la mejora general de la calidad de vida, disminuyendo las aceleraciones y, especialmente, sus variaciones que reducen la comodidad de los ocupantes de los vehculos. Todo ello ajustando las curvaturas de la geometra y sus transiciones a las velocidades de operacin por las que optan los conductores a lo largo de los alineamientos.La integracin en su entorno debe procurar minimizar los impactos ambientales, teniendo en cuenta el uso y valores de los suelos afectados, siendo bsica la mayor adaptacin fsica posible a la topografa existente.La armona o esttica de la obra resultante tiene dos posibles puntos de vista: el exterior o esttico, relacionado con la adaptacin paisajstica, y el interior o dinmico vinculado con la comodidad visual del conductor ante las perspectivas cambiantes que se agolpan a sus pupilas y pueden llegar a provocar fatiga o distraccin, motivo de peligrosidad. Hay que obtener un diseo geomtrico conjunto que ofrezca al conductor un recorrido fcil y agradable, exento de sorpresas y desorientaciones.La economa o el menor costo posible, tanto de la ejecucin de la obra, como del mantenimiento y la explotacin futura de la misma, alcanzando siempre una solucin de compromiso con el resto de objetivos o criterios.La elasticidad suficiente de la solucin definitiva para prever posibles ampliaciones en el futuro.

1. OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTOTrazar y calcular todos los elementos necesarios para el diseo geomtrico de una carretera.2. OBJETIVOS ESPEIFICOS Plantear las posibles alternativas por lo menos tres con diferentes pendientes, y de estas escoger la ptima. Trazado del eje Curvas Horizontales Perfil Longitudinal Rasante Curva vertical Secciones Transversales reas Volmenes

CAPITULO 1CLASIFICACION DEL PROYECTOCLASIFICACIN POR SU FUNCINa) Carreteras del Sistema Nacional, correspondiente a las Rutas Nacionales (RN)b) Carreteras del Sistema Departamental (CD)c) Caminos Troncales Vecinales; yd) Caminos Rurales Alimentadores1.2.2 CLASIFICACIN POR EL TIPO DE RELIEVE Y CLIMACarreteras en terrenos: planos, ondulados, accidentados y muy accidentados; se ubican indistintamente en la Costa (poca lluvia), Sierra (lluvia moderada) y Selva (muy lluviosa).

VEHICULOS DE DISEOLas caractersticas que se deben de tomar en cuenta para el diseo de una vialidad son las geomtricas y las de operacin. Las primeras se refieren a todo lo que son las dimensiones y el radio de giro, mientras que las segundas van a estar regidas por la relacin peso/potencia. Al mezclar estas particulares con otras referentes al conductor, se podra saber aspectos importantes como por ejemplo la capacidad de aceleracin, de desaceleracin y la estabilidad que vaya a tener el vehiculo.Los vehculos se pueden clasificar en ligeros y pesados. Esta clasificacin esta regida por el numero de ejes que poseen y por la capacidad de carga que tienen. La tabla 3.1 muestra los distintos tipos de vehculos que existen.El proyecto geomtrico toma en cuenta ciertas medidas, las cuales se enuncian y explican en la figura 3.1 y en la tabla 3.2Los vehculos que mas transmitan por el distribuidor corresponden a los Ap, Ac, B y C3. Las caractersticas de estos son las que se tomaran en cuenta para realizar el anteproyecto.El radio de giro es el radio de la circunferenca definida por la trayectoria de la rueda delantera externa del vehiculo, cuando este efectue un giro. Las trayectorias que siguen las ruedas tanto delantera externa y la trasera interna, sirven para disear las ampliaciones en las curvas horizontales en un proyecto.

CARACTERISTICAS TOPOGRAFICAS Y MORFOLOGICASPara llevar a cabo el diseo y localizacin de una va, es necesario considerar varios factores que influyen en la planeacin, construccin y desarrollo de la misma, de estos factores existe uno muy importante el cual se refiere a las caractersticas del terreno, siendo estas:

La topografa o conformacin de la superficie terrestre.Las caractersticas fsicas y geolgicas.Los usos del terreno en le rea que atraviesa la va.Estas caractersticas ayudan a determinar la seleccin de la ruta y la localizacin de la va, es decir para establecer en que forma va ir la va con relacin al terreno y este estudio es necesario desde la planeacin de la va.Posteriormente se harn las especificaciones propias del terreno asignado.La topografa o conformacin de la superficie terrestre.Este factor es esencial para la localizacin fsica de la va, ya que esto afecta los alineamientos horizontales, las pendientes, distancias de visibilidad y las secciones transversales. Desde el punto de vista topogrfico, el Ministerio de Transporte, clasifica los terrenos en cuatro categoras:Terreno plano.Terreno ondulado.Terreno montaoso.Terreno escarpado.A partir de esta clasificacin el terreno asignado para el diseo lo consideramos en general montaoso, debido a que presenta pendientes medias superiores al 13%, esto se tomo de las pendientes obtenidas en los perfiles de las lneas que representaban la mxima pendiente.

Las caractersticas fsicas y geolgicas.Esta caracterstica se refiere a la posibilidad que tiene los terrenos en presentar deslizamientos o inundaciones, estas condiciones del terreno y otras tantas permiten la localizacin de controles negativos o controles positivos, los cuales favorecen o perjudican el diseo, justamente por esto es muy importante considerarlos.En el caso de nuestro estudio aun no se puede tener en cuneta este factor ya que no tenemos acceso a la zona ni a los posibles estudio que se le hayan realizado.El uso del terreno.Este factor es tambin muy importante debido a que le uso que tenga el terreno o la actividad econmica que se desarrolle, puede influenciar el diseo de la carretera, por le efecto que pueda tener el trnsito o el movimiento de peatones, por todo esto es sumamente importante este factor ya que pueden existir diversas formas de hacer el diseo justo para la zona en que se trabaja.

Para el diseo que estamos desarrollando no vamos a trabajar mucho en este factor ya que resulta complejo hacer los estudios pertinentes.

CAPITULO 2DISEO GEOMETRICO HORIZONTALEs la proyeccin sobre un plano horizontal del eje de proyecto de un camino.Este se compone de tangentes horizontales y curvas circulare, las tangentes se definen por su longitud y su rumbo, las curvas estn definidas por su grado de curvatura y por su longitud.PARAMETROS USADOS EN LOS TRAMOS DE PROYECTO Las tangentes Deben cumplir con la longitud mnima especificada, la longitud mxima no tiene lmite, sin embargo, cuando estas son muy largas, pueden resultar peligrosas, porque provocan somnolencia en el conductor, esto podr evitarse sustituyndolas por otras de menos longitud unidas por curvas suaves. En el caso de curvas circulares, se deben elegir de tal manera que se ajusten lo mayor posible a la configuracin del terreno y que el movimiento de tierras sea mnimo, en general, el grado de curvatura ser el menor posible para permitir la fluidez del trnsito, pero sin perder de vista el costo de la construccin. El alineamiento debe ser tan direccional como sea posible, sin dejar de ser consistente en la topografa. Un alineamiento que se adapte al terreno es preferible a otro con tangentes largas pero con repetidos cortes y terraplenes.VELOCIDAD DE PROYECTO (VP)Se define como aquella velocidad a la cual un conductor de habilidad media, con razonable atencin, puede recorrer el camino con entera seguridad.La velocidad de diseo es muy importante para establecer las caractersticas del trazado en planta, elevacin y seccin transversal del camino. Definida la velocidad del diseo para la circulacin del trnsito automotor, se proceder al diseo del eje del camino, siguiendo el trazado en planta compuesto por tramos rectos (en tangente) y por tramos de curvas circulares y espirales; y similarmente del trazado vertical, con tramos en pendiente rectas y con pendientes curvilneas, normalmente parablicas.

RADIOS MINIMOS EN FUNCION DE LA VELOCIDAD DE PROYECTO

CUADROS DE INFORMACION RELEVANTE

CALCULO DE PERALTADOS Y SOBREANCHOSPERALTESSe denomina peralte a la sobre elevacin de la parte exterior de un tramo del camino en curva con relacin a la parte interior del mismo, con el fin de contrarrestar la accin de la fuerza centrfuga, las curvas horizontales deben ser peraltadas.El peralte mximo tendr como valor mximo normal 8% y como valor excepcional 10%. En carreteras afirmadas bien drenadas en casos extremos podra justificarse un peralte mximo alrededor de 12%.

SOBREANCHOSLa calzada se sobre ancha 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.En el Cuadro se presentan los sobre anchos requeridos para calzadas de doble carril.

Para velocidades de diseo menores a 50 km/h no se requerir sobre ancho cuandoEl radio de curvatura sea, mayor a 500 m, Tampoco se requerir sobre ancho Cuando las velocidades de diseo estn comprendidas entre 50 y 70 km/h y el radio de curvatura sea mayor a 800 m.

CAPITULO 3

DISEO GEOMETRICO VERTICAL

En el 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.

Al igual que el diseo en planta el eje del alineamiento vertical est constituido por una serie de tramos rectos denominados tangentes verticales, enlazados entre s por curvas verticales. El alineamiento a proyectar estar en directa correlacin con la topografa del terreno natural.CURVAS VERTICALES SIMETRICAS La cota de cualquier punto de la curva vertical puede calcularse con la siguiente expresin.

Para obtener las cotas de la curva deben sustraerse o adicionarse los valores de y segn la curva sea cncava o convexa.Para evitar errores en los clculos interesa tomar en cuenta los signos de las pendientes para ello basta que la ecuacin (1) se escriba de la siguiente forma.

Haciendo que (A= n-m), y refiriendo las cotas de la curva vertical a la cota de la TCV, para cualquier punto de la curva se tiene.

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.

PARAMETROS USADOS EN LOS TRAMOS DEL PROYECTO

Para el alineamiento vertical es importante aclarar que la subrasante es la lnea que hay que tomar como referencia. La posicin de esta, va a depender de diversos factores como: La condicin topogrfica del terreno influye en diversas formas al definir la sibrasante. En terrenos planos la altura de la subrasante ser regulada generalmente por el drenaje. En lomero se adoptan subrasantes onduladas, mientras que en terrenos montaosos, estar regida por la topografa. Se debe buscar una subrasante suave con cambios graduales. Los valores de diseo son la pendiente mxima y la longitud critica. Deben evitarse vados formados por curvas verticales muy cortas pues no representa un perfil seguro. As mismo no se debe colocar dos curvas verticales sucesivas y en la misma direccin. Es preferible tener un perfil escalonado a una pendiente sostenida, ya que de esta manera se controla ms la velocidad. Cuando la longitud del desnivel motiva largas pendientes uniformes, es conveniente adoptar un carril adicional en la seccin transversal. Cuando se trata de salvar desniveles apreciables, deber procurarse disponer las pendientes ms fuertes al comenzar el ascenso. Donde las intersecciones a nivel ocurren en tramos de camino con pendientes de moderadas a fuertes, es deseable reducir la pendiente a travs de la interseccin.

DISTANCIA DE VISIBILIDAD Y SOBREPASO

Distancia de visibilidad es la longitud continua hacia delantedel camino, que es visible al conductor del vehculo.En diseo se consideran dos distancias, la de visibilidad suficiente para detener elvehculo, y la necesaria para que un vehculo adelante a otro que viaje a velocidad inferior, en el mismo sentido.Estas dos situaciones influencian el diseo de la carretera en campo abierto y serntratadosen esta seccin considerando alineamiento recto y rasante de pendiente uniforme. Los casos con condicionamiento asociados a singularidades de planta o perfil se tratarn en las secciones correspondientesDISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA.Distancia de Visibilidad de Parada, es la mnima requerida para que se detenga un vehculo que viaja a la velocidad de diseo, antes de que alcance un objetivo inmvil que seencuentraen su trayectoria.Se considera obstculo aqul de una altura igual o mayor a 0,15 m, estando situados los ojos del conductor a 1,15 m.,sobrela rasante del eje de su pista de circulacin.Todos lospuntos de una carretera debern estar provistos de la distancia mnima de visibilidad de parada.Si en una seccin de carretera o camino resulta prohibitivo lograr la Distancia Mnima de Visibilidad de Parada correspondiente a la Velocidad de Diseo, se deber sealizar dicho sector con lavelocidad mximaadmisible, siendo ste un recurso extremo a utilizar slo en casos muy calificados y autorizados por el MTC. DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PASODistancia de Visibilidad de Paso, es la mnima que debe estar disponible, a fin de facultar al conductor del vehculo a sobrepasar a otro que se supone viaja a una velocidad 15 Kph. menor, concomodidady seguridad, sin causar alteracin en la velocidad de un tercer vehculo que viaja en sentido contrario a la velocidad directriz, y que se hace visible cuando se ha iniciado la maniobra de sobrepaso.Cuando no existen impedimentosimpuestospor el terreno y que se reflejan por lo tanto en el costo de construccin, la visibilidad de paso debe asegurarse para el mayor desarrollo posible del proyecto.Se deber evitar que se tengan sectores sin visibilidad de adelantamiento en longitudes superiores a las de laTabla 205.01, segn la categora de la carretera.TABLA 205.01LONGITUD MXIMA SIN VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO EN SECTORESCONFLICTIVOSCategora de VaLongitud

Autopistas y multicarril1 500 m

1ra. Clase2 000 m

2da. Clase2 500 m

Los sectores con Visibilidad Adecuada para adelantar debern distribuirse lo ms homogneamente posible a lo largo del trazado. En un tramo de carretera de longitud superior a 5 Kms, emplazado en una topografa dada, se procurar que los sectores con visibilidad adecuada para adelantar, respecto del largo total del tramo, se mantengan dentro de los porcentajes que se indican en laTabla 205.02.TABLA 205.02PORCENTAJE DE LA CARRETERA CON VISIBILIDAD ADECUADA PARA ADELANTARCondiciones Orogrficas% Mnimo% Deseable

Llana50> 70

Ondulada33> 50

Accidentada25> 35

Muy accidentada15> 25

PENDIENTES MAXIMAS Y MINIMAS ADOPTADAS EN EL PROYECTO

En los tramos en corte se evitar preferiblemente el empleo de pendientes menores a 0.5%. 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 igual o superior a 2%.

En general, se considera deseable no sobrepasar los lmites mximos de pendiente que estn indicados en el Cuadro N 3.3.3a.

En tramos carreteros con altitudes superiores a los 3,000 msnm, los valores mximos del Cuadro N 3.3.3a para terreno montaoso o terreno escarpados se reducirn en 1%.

Los lmites mximos de pendiente se establecern teniendo en cuenta la seguridad de la circulacin de los vehculos ms pesados, en las condiciones ms desfavorables de la superficie de rodadura.

En el caso de 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%. Se determinar la frecuencia y la ubicacin de estos tramos de descanso de manera que se consigan las mayores ventajas y los menores incrementos del costo de construccin.

En general cuando en la construccin de carreteras se emplee pendientes mayores a 10%, el tramo con esta pendiente no debe exceder a 180 m. Es deseable que la mxima pendiente promedio en tramos de longitud mayor a2000 m no supere el 6%, las pendientes mximas que se indican en el Cuadro N 3.3.3a son aplicables. En curvas con radios menores a 50 debe evitarse pendientes en exceso a 8%, debido a que la pendiente en el lado interior de la curva se incrementa muy significativamente.

CAPITULO 4

SECCION TRANVERSALES TIPO DE PROYECTO

En lasfigurassiguientessemuestran detalle de subrasante enseccionestpicas (Figura 302.01g), asimismo sepresentaun esquema de presentacin y detalles en secciones (Figura 302.02g).Finalmente se muestrandosgrficosrelacionando la orografa y estratigrafa del terreno donde se emplazar la carretera (Figura 302.03g).FIGURA 302.01g ... Secciones Transversales

FIGURA 302.02g ESQUEMA DE SECCIONES TRANSVERSALES

FIGURA 302.03g

SECCION TRANSVERAL DE PAQUETE ESTRUCTURAL PROPUESTO

El paquete estructural es un conjunto de capas de tierra de diferentes espesores el cual esta calculado para resistir tod el peso de los vehculos que transitaran por las carreteras.

Este paquete estructural esta conformado por la Sub rasante, capa sub base, capa base y la carpeta de rodadura, tal como se muestra e la siguiente figura.

TRAMOS DE SECCION DE TERRAPLENESEl proceso constructivo de un terrapln comprende diversas etapas y operaciones encaminadas a conseguir las caractersticas resistentes y estructurales exigidas a cada capa, y que aseguren un correcto funcionamiento del mismo. La calidad de un terrapln depende en gran medida de su correcta realizacin, es decir, de la apropiada colocacin y posterior tratamiento de los diferentes materiales empleados en su construccion.Una mala ejecucin puede ocacionar diversos problemas que afectaran a la funcionalidad de la carretera. Asi, una humectacin o compactacin deficiente provocara asentamientos excesivos del terrapln que fisuraran y alabearan la superficie de roradura; la incorrecta ejecucin del cimiento en una ladera puede provovar problemas de inestabilidad, ocacionando el colapso y desmoronamiento de la obra.

Dentro del proceso de construccion de este tipo de obras, pueden distinguirse diversas fases de ejecucin:

Operaciones previas de desbroce de la vegetacin existente, remocin de la capa superficial del terreno, escarificacin y precompactacion. Construccion del terrapln propiamente dicho, compuesta por tres operaciones cclicas, aplicables a cada capa de terrapln: Extendido de la capa de suelo. Humectacin a la humedad optima proctor. Compactacin del terrapln. Terminacin del terrapln, que comprende operaciones de perfilado y acabado de taludes y de la explanada sobre la que se asentara el firme.

TRAMOS DE SECCION EN CORTE

CAPITULO 5

OBRAS DE ARTE

DISEO DE ALCANTARIILAS TIPO

TIPO Y UBICACIN.El tipo de alcantarilla deber de ser elegido en cada caso teniendo en cuenta el caudal a eliminarse, la naturaleza y la pendiente del cauce; y el costo en relacin con la disponibilidad de los materiales.

La cantidad y la ubicacin sern fijadas en forma de garantizar el drenaje, evitando la acumulacin excesiva de aguas. Adems, en los puntos bajos del perfil debe proyectarse una alcantarilla de alivio, salvo solucin alternativa.

COMPUTOS DE TUBOS

Condiciones Generales

Los tubos sern de material de buena calidad. Los tubos de cermica concreto podrn proyectarse con juntas abiertas o perforaciones que permitan la entrada de agua en su interior. Los de plstico, de material corrugado, o de fibras bituminosas debern ir provistos de ranuras u orificios para el mismo fin que el sealado anteriormente. Los de concreto poroso permitirn la entrada del agua a travs de sus paredes.

En las tuberas con juntas abiertas, el ancho de estas juntas oscilar entre 1 cm y 2 cm. Los orificios de las tuberas perforadas se dispondrn, preferentemente, en la mitad inferior de la superficie del tubo y tendrn un dimetro entre 8 mm y 10 mm.

En la figura 4.2.2.1, se indica la disposicin que deben satisfacer los orificios de Tuberas perforadas en la mitad inferior de la superficie del tubo.

Los tubos de concreto poroso tendrn una superficie de absorcin mnima del 20 % de la superficie total del tubo y una capacidad de absorcin mnima de 50 litros/ minuto por decmetro cuadrado de superficie, bajo una carga hidrosttica de 1 kg/cm2.

MUROS DE CONTENCION TIPO HORMIGON CICLOPEO

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

A las conclusiones que se pueden llegar del proyecto anteriormente descrito son las siguientes: El presente proyecto fue muy importante para la mejor comprensin de todos los acpites que se avanzaron en el semestre en la materia. Adems de plasmar los conocimientos adquiridos. La realizacin del proyecto nos ayudo a mejorar nuestros conocimientos en cuanto a la materia y sobre todo ayudarnos a utilizar de mejor manera nuestro criterio en cuanto al diseo geomtrico de una carretera y escoger entre los diversos mtodos de clculo el ms adecuado y as satisfacer las necesidades de diseo de una carretera La proposicin de las alternativas de trazado en funcin al plano topogrfico con curvas de nivel se la realizo la primera con una sola pendiente de 4%, la segunda con diferentes pendientes menores a 10%, la tercera tambin con diferentes pendientes pero se opt por la que tena menor distancia y la que tena un corte y un relleno equilibrado. En el presente proyecto solo llegamos a tener dos curvas una que es la curva simple, y la segunda curva con espirales de transicin. De la cual se calcul todos sus elementos y con las tablas de Barnett se determin la longitud de la espiral (Le), el radio de curvatura (Rc) para una velocidad de diseo de 40km/h. Una vez establecida la progresiva de inicio (PK 0+920), efectuamos el clculo de las progresivas y coordenadas cada 20m en rectas y cada 10m en curvas hasta el punto final B. Finalmente este proyecto nos ayuda a saber cmo debemos tener cuidado en cuanto a nuestro diseo geomtrico de la carretera ya que estas obras son generadoras de progreso constituyndose en un eslabn mas en la evolucin social de una comunidad Esta materia es muy importante porque nos da la pauta para cualquier diseo de una carretera proporcionando un camino por el cual se podr transitar con mayor comodidad y de esta manera mejorar las condiciones de vida de la poblacin