DISENO GEOMETRICO DE CARRETERAS

Programa de Expertos en Diseño de Carreteras y Puentes

DOCENTE: LUIS ALBERTO AVILA BORJA

Foto: Ivan Contreras

Sucre-Bolivia

Contenido del cursoContenido del curso

Datos de esta presentación han sido tomados de material elaborado en la Unidad de Estudios y Proyectos del SEDCAM-CH y son propiedad de esta institución.

En el caso de otras imágenes y datos se indican las fuentes y han sido tomadas con autorización cuando se ha podido contactar las fuentes.

Contenido:

Introducción y AlineamientosIntroducción

• Teoría y practica del diseño de carreteras.

• Criterios de diseño: Criterios geométricos, geológicos y legales (derechos de vía).

• Aplicación de datos de sensores remotos y SIG.

• Demo de aplicación de Arc Gis y procesamiento de Imágenes Landsat.

• Clasificación de la red vial y normas de diseño.

• Triangulación y modelos de superficie.

Diseño de Alineamientos

• Definición de alineamiento de eje y otros tipos de alineamiento.

• Puntos de intersección y tangentes

• Diseño de curvas horizontales circulares.

• Definición de espirales de transición y espirales de combinación.

• Introducción al diseño de Flujo de peralte.

Contenido:

Secciones Transversales y Perfiles longitudinales

Secciones Transversales de carreteras

• Extracción de secciones transversales de un modelo de superficie DTM.

• Elementos de una sección transversal típica de carretera.

• Tipos de superficie (superficies de diseño, superficies originales y superficies actuales).

• Edición de secciones transversales.

Perfiles longitudinales

• Extracción de perfiles longitudinales a partir del alineamiento del eje.

• Diseño preliminar de alineamiento vertical del. Inserción de grillas para diseño.

• Edición de coordenadas de puntos de intersección verticales.

• Diseño de curvas verticales.

• Distancia de visibilidad de paso (passing) y distancia de frenado (stopping).

Contenido:

Análisis de plantillas y taludesSecciones Típicas

• Administración de secciones típicas.• Nodos, líneas y superficies de una sección típica.• Construcción grafica CAD de secciones típicas.• Códigos PT fundamentales.

Procesos de análisis de pendientes

• Biblioteca de Pendientes para almacenar diferentes tipos de pendientes. Pendientes simples y de banquina.

• Argumentos de condición para la aplicación de pendientes de acuerdo a profundidad y tipo de material.

• Asignación dinámica de secciones típicas y condiciones de pendiente por progresiva.

1. Introducción1. Introducción

Introducción

ANALISIS Y DISENO DE INGENIERIAANALISIS Y DISENO DE INGENIERIA DIBUJO E IMPRESION MANUAL DE PLANOSDIBUJO E IMPRESION MANUAL DE PLANOS

INGENIERIA ASISTIDA POR COMPUTADORA (CAE)

INGENIERIA ASISTIDA POR COMPUTADORA (CAE)

DIBUJO ASISTIDO POR COMPUTADORA (CAD)DIBUJO ASISTIDO POR COMPUTADORA (CAD)

INGENIERIA ASISTIDA POR COMPUTADORA (CAE) CON

ENTORNO CAD

INGENIERIA ASISTIDA POR COMPUTADORA (CAE) CON

ENTORNO CAD

Introducción

• El avance de la ciencia y la tecnología ha determinado la automatización de los procesos de diseño, control de ejecución y evaluación de proyectos de ingeniería; por lo cual el mercado laboral es cada vez más exigente y competitivo para los profesionales ingenieros.competitivo para los profesionales ingenieros.

• El advenimiento del software de Dibujo asistido por computadora (CAD por sus siglas en Ingles) ha iniciado toda una revolución en los procedimientos del dibujo técnico. Paralelamente se ha producido la automatización de complejos procedimientos de diseño de Ingeniería con software de diseño asistido por computadora.

Introducción

• Inicialmente los software CAE tenían una interfaz poco amigable y enfocada únicamente en las rutinas matemáticas; afortunadamente, rápidamente los software CAE incorporaron interfaces graficas poderosas la mayoría de las cuales son compatibles poderosas la mayoría de las cuales son compatibles con archivos CAD siendo los más populares los archivos dxf y dwg

• Finalmente la gran mayoría de los software modernos tienen un carácter hibrido CAD-CAE tal como es el popular software Eagle Point.

Porcentaje de caminos de Chuquisaca respecto al país

33.550,00

20.000

25.000

30.000

Bolivia Chuquisaca

6.6%13%6.2%

14.336,00 14.593,00

8861910

3.212

0

5.000

10.000

15.000

RED FUNDAMENTAL RED DEPARTAMENTAL RED MUNICIPAL

Distribucion de la red vial en Chuquisaca

600

800

Lon

git

ud

(K

m)

RED FUNDAMENTAL (Km.) RED DEPTAL (Km.) RED MUNICIPAL (Km.)

0

200

400

OROPEZA YAMPARAEZ ZUDAÑEZ AZURDUY TOMINA BELISARIO

BOETO

HERNANDO

SILES

LUIS CALVO NOR CINTI SUD CINTI

Lon

git

ud

(K

m)

125

179

81,3

116

76

6180

120

160

200

COSTO REFERENCIALES DE CARRETERAS SEDCAM(en miles de U.S. $)

Fuente: Elaboración propia con datos del Ing. Elvin Zambrana SEDCAM CH.

0,820

40

montanoso

25% roca, 75% comun

montanoso

75% roca, 25% comun

valle 25% roca,

75% comun

valle 75% roca,

25% comun

mejoramiento

terr. montanoso

mejoramiento

terr. Ondulado

Mantenimiento

APERTURA MEJORAMIENTO

MONTANOSO ONDULADA

Panorama Institucional y normativo

• Red Fundamental: ABC

• Red Departamental. GAD: SEDCAM

• Red Municipal.

Normas técnicas?SNCABC

SEDCAM-CH

Panorama Institucional

Actualmente, las áreas de intervención del SEDCAM CH son variadas; realiza:

• Mantenimiento de carreteras de la Red Departamental

• Construcción y mejoramiento

• Estudios a diseño final y planes de desarrollo vial.• Estudios a diseño final y planes de desarrollo vial.

El trabajo del SEDCAM en los últimos años, ha estado enfocado en el mantenimiento de la Red Departamental y los proyectos de inversión confiados en su ejecución por la Gobernación de Chuquisaca.

Factores que determinan el diseño geométrico

• Economía: menores costos

Minimizar longitudes

Minimizar volúmenes de movimiento de tierrastierras

• Geología

• Afectaciones y aspectos legales

Aplicación de datos de sensores remotos y SIG

DEM, conocimiento básico de ArcGis

3D Analyst; Surface Analyst, Slope Raster de pendientes

Definir raster de evaluación de costos y restricciones: Menores pendientes, zonas estables, restricciones ambientales

Spatial Analyst; Distance; CostWeighted

Establece un Raster costo_distanciacuyos valores son directamente proporcionales a la distancia de cada punto respecto del punto inicial multiplicado por la pendiente evaluada en dicho punto

Spatial Analyst; Distance; Shortest Path Evalúa la ruta mas corta al punto de destino analizando cada punto del Raster costo_distancia

Aspectos previos a la realización del Diseño Geométrico

• Levantamiento de una poligonal cerrada o abierta con verificación.

• Geología a detalle. Mapeo geológico de detalle.detalle.

• Evaluación del sistema de drenaje.

• Trabajo de campo de evaluación de las alternativas.

Triangulación y modelos digitales del terreno

• Levantamiento topográfico, triangulación, poligonales y modelos digitales

• Aplicación de software.

• Aspectos de la práctica topográfica• Aspectos de la práctica topográfica

2. Diseño geométrico2.1. Alineamientos2.1. Alineamientos

Diseño geometrico Horizontal:Alineamientos

Contenido

• Definición de alineamiento de eje y otros tipos de alineamiento.

• Puntos de intersección y tangentes• Puntos de intersección y tangentes

• Diseño de curvas horizontales circulares.

• Definición de espirales de transición y espirales de combinación.

• Introducción al diseño de Flujo de peralte.

Alineamientos

• Los alineamientos representan la geometría horizontal bidimensional de un eje central determinado

• El alineamiento de eje central es la geometría en la que se basa las secciones transversales.

• No obstante, existen diversos tipos de alineamientos • No obstante, existen diversos tipos de alineamientos adicionales que controlan la geometría de offset a partir del eje central.

• Se puede definir alineamientos para el derecho de via, borde de plataforma (para el diseno de sobreanchos), alineamiento forzado de cabeceras de talud, etc.

AlineamientosPuntos de Intersección (PI) y tangentes

• El alineamiento de eje central de carreteras de montaña tanto en construcción como en mejoramiento se define preliminarmente a partir de Puntos de Intersección (PI) y tangentes.de Puntos de Intersección (PI) y tangentes.

PI 1

PI 2

PI 3

Geometría de curvas circulares

Geometría de curvas espirales

Espirales de combinación

Alineamiento de derecho de via

Variantes y ecuaciones de estación

Flujo de peralte

Flujo de peralte

Flujo de peralte

Velocidad de diseño y normas

Códigos PT y Alineamientos

• 0 Denota un punto en una sección transversal que no está asignado a propiedades especiales.

• -1 Se usa para indicar un punto opcional de rotación para peralte distinto del que usan los Tipos 1, 2 y 3.

• 1 Se usa para representar el punto en una sección típica que está controlado por el Alineamiento de Eje Central y el Perfil de Eje Central.

• 2 Denota los límites de peralte al usar el peralte automático. Los Códigos PT -6 a -3 están disponibles para producir el mismo tipo de peralte que el Código PT 2 para autopistas con divisiones.

• 3 y 4 Se usa para indicar la Base de Pendiente Delantera y la Base de Pendiente de Corte o el • 3 y 4 Se usa para indicar la Base de Pendiente Delantera y la Base de Pendiente de Corte o el inicio o final del segmento de zanja. Se usa durante el comando Correr Diseño al procesaruna pendiente controlada de ancho o una pendiente controlada ROW o al activar la opción Rellenar Zanjas.

• 1000 y 1001 Representan los puntos de encuentro izquierdo y derecho respectivamente.

• 1002 y 1003 Estos códigos se colocan en el punto de corte de una pendiente de Zona Limpia durante el procesamiento del comando Correr Diseño.

• -16 a -13 Estos códigos se usan para indicar los cuatro puntos de Límite de Peralte en una sección típica de autopista con divisiones. Producen un peralte de subsuperficie como el Código PT -2, pero pero pueden ser usados como Códigos PT de Alineamiento especiales paraensanchar o angostar geometría de sección típica geometría de sección típica.