Trabajo Diseño Geometrico de Vias 2011

ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES

INSTITUCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

PROGRAMA INGENIERIA CIVIL

DISEÑO GEOMETRICO DE VIAS


INFORME PROYECTO

Presentado por:

Javier Danilo Páez Herrera


INGENIERIA CIVIL

BOGOTÁ D.C

2011





INTRODUCCION

El diseño geométrico es la parte más importante dentro de un proyecto de construcción o

mejoramiento de una vía, pues allí se determina su configuración tridimensional, es decir,

la ubicación y la forma geométrica definida para los elementos de la carretera; de manera

que ésta sea funcional, segura, cómoda, estética, económica y compatible con el medio

ambiente.

En el presente proyecto desarrollaremos toda la parte elemental en la construcción y diseño

de una carretera de acuerdo a los criterios implementados en el manual del INVIAS 2008

y como complemento a ello se utilizaran otros textos de apoyo para el desarrollo del

proyecto.





GENERALIDADES DEL PROYECTO

Reglamentación:

Ministerio de Transporte: Regulación de todo el Transporte Nal.

INCO: Vías en Concesión

INVIAS: Red Vial Nacional

Gobernaciones: Vías Departamentales

Legislación:

Ley 105 de 1993: Disposiciones Básicas sobre el Transporte, se redistribuyen recursos y

competencias entre la Nación y las Entidades Territoriales, se reglamenta la planeación del

sector transporte y se dictan otras disposiciones.

Resolución 001400 de junio de 2000: Reglamenta los “Criterios Geométricos para El

Diseño de Carreteras”.

Resolución 000744 del 4 de Marzo de 2009: Por la cual se actualiza el Manual de Diseño

Geométrico para Carreteras”.

CLASIFICACION DE CARRETERAS

Según su Competencia:

Carreteras Nacionales.

Carreteras Departamentales.





Carreteras Veredales o Vecinales

Según sus Características:

Autopistas.

Carreteras Multicarriles

Carreteras de dos Carriles

Según el tipo de terreno:

Plano: Máxima pendiente 3%

Ondulado: Máxima pendiente 3% - 6%

Montañoso: 6% - 8%

Escarpado: >8%

Según su Función:

Carreteras principales o de Primer Orden.

Secundarias o de Segundo Orden.

Carreteras Terciarias o de Tercer Orden

Según sus velocidad de diseño

Establecido de acuerdo al manual de diseño Geometrico de Carreteras INVIAS -Tabla 2.1

CLASIFICACION DE PROYECTOS

Proyectos de construcción:

Conjunto de todas las obras de infraestructura a ejecutar en una vía





Proyectos de mejoramiento:

Cambio de especificaciones y dimensiones de la vía

Proyectos de rehabilitación:

Reconstruir o recuperar las condiciones iniciales de la vía

Proyectos de mantenimiento rutinario:

Conservación continua (a intervalos menores de un año) de las zonas

laterales, y a intervenciones de emergencias en la carretera

Proyectos de mantenimiento periódico:

Realización de actividades de conservación a intervalos variables,

relativamente prolongados (3 a 5 años) , destinados primordialmente a

recuperar los deterioros de la capa de rodadura

VELOCIDAD:

El elemento básico para el diseño geométrico de carreteras y parámetro de cálculo de la

mayoría de los diversos componentes del proyecto.

VELOCIDAD DE DISEÑO:

Velocidad guía o de referencia que permite definir las características geométricas mínimas

de todos los elementos del trazado. La Velocidad de diseño se debe otorgar la máxima

prioridad a la seguridad de los usuarios.

Velocidad de Diseño del Tramo Homogéneo (VTR):

Para garantizar la consistencia de la velocidad, se debe identificar a lo largo del corredor

tramos homogéneos a los que se les puede asignar la misma velocidad, para nuestro

proyecto la velocidad asignada del tramo homogéneo de acuerdo a las condiciones del

terreno y las características de la carretera y al tramo escogido en nuestra cartografía

CARRETERA SECUNDARIA





Tipo de terreno: Ondulado de acuerdo a las pendientes establecidas en el

cálculo del Xo entre el 3% y el 6%

Velocidad de Diseño del tramo homogéneo: 60 Km/h

Fuente. Manual del Invias

Velocidad especifica de los elementos que integran el trazado en planta y perfil:

Velocidad tope a la que viajan los conductores en función de las restricciones u

oportunidades que ofrezca el trazado de la carretera, estado de la superficie de la calzada,

las condiciones climáticas, la intensidad del tráfico y las características del vehículo. Ve es

la velocidad máxima más probable con que sería abordado cada elemento geométrico y es

con la que se debe diseñar ese elemento. Dimensionar, para recorrer en condiciones de

máxima seguridad:

Elementos geométricos





Curvas

Entretangencias en planta y perfil

DESARROLLO DEL PROYECTO

FUENTE. http://www.boyacacultural.com/index.php

UBICACIÓN

El municipio de Paz de Rio se encuentra ubicado al Norte del departamento de Boyacá,

conformado principalmente por las cuencas del rio Chicamocha y el rio Soapaga, que a su

vez se encuentran surtidas por los diferentes quebradas, chorros y Zanjones

http://www.boyacacultural.com/index.php





LIMITES

Por el Norte Municipios de Sativa Norte y Sativa Sur

Por el Sur Socha, Beteitiva, Tasco

Al Oriente Sativa Sur y Socha al Occidente con el municipio de Belén y Tutaza

CONDICIONES DE DISEÑO

De acuerdo al análisis del terreno y las rutas establecidas en el proyecto se puede

establecer en el cálculo de las longitudes resistentes el tipo de terreno ya que sus

pendientes están entre el 3% y el 6% se determina que es un terreno ondulado de acuerdo

a lo que cita el Manual de Diseño Geométrico de carreteras del INVIAS.

TERRENO ONDULADO

Tiene pendientes transversales al eje de la vía entre seis y trece grados (6° - 13°). Requiere

moderado movimiento de tierras durante la construcción, lo que permite alineamientos más

o menos rectos, sin mayores dificultades en el trazado y en la explanación. Sus pendientes

longitudinales se encuentran entre tres y seis por ciento (3% - 6%).

Conceptualmente, este tipo de carreteras se definen como la combinación de

alineamientos horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir sus

velocidades significativamente por debajo de las de los vehículos livianos, sin que esto los

lleve a operar a velocidades sostenidas en rampa por tiempo prolongado.

Esta desarrollado en los puntos de referencias A y B los cuales están ubicados en

coordenadas 1.144.758 ESTE y 1.147.999,00 NORTE





Fuente. Elaboración Propia

LINEA DE CEROS

La línea de pendiente es aquella línea que, pasando por los puntos obligados del proyecto,

conserva la pendiente uniforme especificada y que de coincidir con el eje dela vía, este no

aceptaría cortes ni rellenos, razón por la cual también se le conoce con el nombre de línea de

ceros. Es una línea que al ir a ras del terreno, sigue la forma de este, convirtiéndose en una línea

de mínimo movimiento de tierra. Por lo tanto, cualquier eje vial de diseño que trate de seguirla lo

más cerca posible, será un eje económico, desde este punto de vista.

SELECCIÓN DE LA RUTA

Para la selección de la ruta se establecieron tres posibles rutas.

LOCALIZACION MUNICIPIOS DE PAZ DEL RIO

VELOCIDAD DE TRAMO HOMOGENEO 60 Km/h (Tabla 2.1 INV)

TIPO DE TERRENO Ondulado (Pendiente 3% y 6%)

FUNCION Carretera Veredal

TIPO DE SUPERFICIE PAVIMENTO ASFALTICO

COEFICIENTE DE TRACCION 35 k

CARACTERISTICAS





DEMARCACION DE LOS PUNTOS A Y B

EVALUACION DE RUTAS

Con el fin de realizar una evaluación preliminar más precisa, es necesario elaborar un perfil

longitudinal de las rutas, así mismo se realiza por el método de BRUCE la evaluación de las tres

rutas y se establece el cálculo del Xo (longitud resistente de la carretera).

La evaluación preliminar de las tres rutas se hará con base en la comparación de sus longitudes,

desniveles y pendientes, utilizando el método de Bruce. Para tal efecto, se supone que las vías a

través de estas rutas serán pavimentadas en concreto y que la pendiente recomendada es del

3%-6% de acuerdo al tipo de terreno. Esta dada de la siguiente manera





RUTA I

a-b Xo 5077

b-A 5245 suma + 0 pos neg

suma - -40 0 -35,2

longitud resistenteDESN.PERJUDICIAL sumatoria exesos

1 1 2

1 2 2915 2915 425 0,0 0 0 0

2 3 2915 2910 420 -1,2 -5 0 -5

3 4 2910 2905 425 -1,2 -5 0 -5,1

4 5 2905 2900 425 -1,2 -5 0 -5,1

5 6 2900 2895 420 -1,2 -5 0 -5

6 7 2895 2890 425 -1,2 -5 0 -5

7 8 2890 2885 425 -1,2 -5 0 -5

2885 2880 440 -1,1 -5 0 -5

2880 2875 440 -1,1 -5 0 -5

3845

DISTANCIA PENDIENTEALTURA





RUTA II

PENDIENTES POR ENCIMA DEL 8%

ruta II pendiente maxima 8 k

1 1 2

1 2 2915 2910 60 -8,3 -5 0 -5

2 3 2910 2905 95 -5,3 -5 0 -5

3 4 2905 2900 525 -1,0 -5 0 -5

4 5 2900 2895 130 -3,8 -5 0 -5

5 6 2895 2890 125 -4,0 -5 0 -5

6 7 2890 2885 70 -7,1 -5 0 -5

7 8 2885 2880 80 -6,3 -5 0 -5

8 9 2880 2875 45 -11,1 -5 0 -5

9 10 2875 2870 125 -4,0 -5 0 -5

10 11 2870 2865 115 -4,3 -5 0 -5

11 12 2865 2870 1010 0,5 5 5 0

12 13 2870 2875 450 1,1 5 5 0

2830

a-b Xo 4580


suma - -50 0 -50

DISTANCIA

35

longitud resistente

PENDIENTE

DESN.PERJUDICIAL sumatoria exesos

ALTURA





DETERMINACION

1. De acuerdo a la evaluación de las rutas de termina la ruta Numero 3 a pesar de que LA

LONGITUD RESISTENTE ES MAYOR que la opción 1 está por el tema de costos y de la

construcción de puentes es la más factible para realizar el proyecto

2. La ruta N2 no es factible por tener dos niveles por exceso ya que evaluando tiene dos

puntos en los que superan el 8%

ruta III pendiente maxima 8 k 35

1 1 2

1 2 2915 2915 515 0,0 0 0 0

2 3 2915 2910 135 -3,7 -5 0 -5

3 4 2910 2905 300 -1,7 -5 0 -5

4 5 2905 2910 690 0,7 5 5 0

5 6 2910 2905 1075 -0,5 -5 0 -5

6 7 2905 2900 350 -1,4 -5 0 -5

7 8 2900 2895 400 -1,3 -5 0 -5

8 9 2895 2890 300 -1,7 -5 0 -5

9 10 2890 2885 140 -3,6 -5 0 -5

10 11 2885 2880 135 -3,7 -5 0 -5

11 12 2880 2875 238 -2,1 -5 0 -5

4278

a-b Xo 5328


suma - -45 5 -25

PENDIENTEDISTANCIA

DESN.PERJU sumatoria exesoslongitud resistente

ALTURA

A-B B-A

RUTA 1 5077 5245

RUTA 2 4580 4580

RUTA 3 5328 6028

SENTIDO

longitud resistente Xo





3. En la ruta 1 se determinó que a pesar de que su long. Resistente es atractiva por ser

más corta que la tercera, esta resulta ser más costosa por la construcción de varios

puentes, ASI QUE SE DETERMINA LA OPCION NUMERO 3.

La longitud resistente del proyecto escogida para nuestro tramo de carretera de acuerdo a los

cálculos hechos es la opción número III

Tramo a-b Xo 5328

Tramo b-A Xo 6028

ESTUDIOS DE FACTIBILIDAD VIAL

Los estudios de factibilidad constan de tres fases que relacionan todo tipo de factores, desde los

técnicos hasta los económicos, a continuación describiremos cada una de estas fases y los

factores que la contienen.

Fase 1:

El objetivo es elegir dos o más soluciones apropiadas, para realizar una serie de estudios y con

base en estos empezar a descartar alternativas. Si existen documentos fotográficos y cartográficos

que puedan soportar estos primeros estudios es válido comenzar a trabajar sobre los mismos con

el fin de economizar en reconocimientos directos de la zona

Fase 2:

En la fase anterior se realizan estudios en todas las alternativas, el objeto de esta fase es el de

clarificar las soluciones acogidas, con el fin de seleccionar y programar la solución definitiva, que

satisfaga las soluciones requeridas. Se procede al levantamiento, con equipo topográfico, de la

ruta o rutas seleccionadas, acondicionando el alineamiento horizontal a la probable ubicación del

anteproyecto. A lo largo de esta alineación se determina aproximadamente la pendiente

transversal del terreno.





Fase 3:

Luego de realizar los estudios mencionados en la Fase 1 y Fase 2, la entidad encargada verifica

la información y determinar una elección definitiva. En las anteriores fases se realizaban estudios

de alternativas en esta fase 3 se procede a juntar esfuerzos para realizar estudios definitivos en la

alternativa seleccionada. Esta fase se extiende a la etapa de localización, o sea la transferencia al

terreno del eje de la vía definido en el proyecto. El cómputo de volúmenes para movimiento de

tierras se ciñe a dimensiones tomadas en la zona de trabajo, y las cantidades de obra en

estructuras de drenaje, en puentes y demás obra de arte y en pavimentos obedecen a diseños

específicos que permiten precisar costos. Esta fase concluye con la preparación de planos de

ejecución de obras y elaboración de pliegos de condiciones para licitar la construcción.

CARTERA DE LOCALIZACION DE COORDENADAS

CARTERA DE LOCALIZACION DE COORDENADAS

PUNTOS ABSCISAS DISTANCIA AZUMUT COORDENADAS

GRADOS RADIANES NORTE ESTE

A k0+000 10000 10000

386 93°57´39´´ 93,9608125 PI-1 70°11´51,05´´ -70,1975209

A1 k0+386 9880 11940

880 164°09´30´´ 164,158333 PI-2 64°09´28,25´´ -64,1579167

A2 k1+266 5940 12940

1560 228°18´58,5´´ 228,31625

B k2+826 5000 11660 Fuente Elaboración propia





VELOCIDADES DE MARCHA TEORICAS EN FUNCION DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO


VISIBILIDAD:

La distancia de visibilidad se define como la longitud continua de carretera que es visible hacia

adelante por el conductor de un vehículo que circula por ella:

* Distancia de visibilidad de parada

* Distancia de visibilidad de adelantamiento

* Distancia de visibilidad de cruce

* Distancia de visibilidad de encuentro

RADIOS PARA






La distancia de percepción para una velocidad de 60 Km/h se determina de acuerdo a la

tabla 2.6 del INVIAS para este caso específico la distancia de percepción se determina en

metros y es de 41,7, la distancia de frenado a nivel es de 41,3 y el Dp es de 83 mts

Redondeada 85mts y se evalúan los siguientes criterios

Criterios para asignación de la velocidad especifica de la curva horizontal (VCH):

1. VTR ≤ VCH ≤ VTR+20

2. VCH se asigna en función de VCH de la curva anterior y la longitud del segmento anterior.

Por lo anterior se presentan 5 casos

CASO 1:

Si ET ≤ 150 m o ET ≤ VTR*5seg

VCH i = VCH i-1

CASO 2:

Si 150 m ≤ ET ≤ 400 m

Si D < 45º

VCH i = VCH i-1

CASO 3:

Si 150 m ≤ ET ≤ 400 m

Si D ≥ 45º

VCH i = VCH i-1-10 km/h





CASO 4:

Si 400 m ≤ ET ≤ 600 m

VCH i ≤ VTR +10 km/h

CASO 5:

Si ET ≥ 600 m

Si D ≥ 45º

VCH i ≤ VTR + 20 km/h






3) La Velocidad especifica de la curva horizontal VCH ~ VTR Velocidad de diseño asignada al

tramo.

Distancia de Visibilidad de Parada:

Distancia necesaria para que el conductor de un vehículo que circula aproximadamente a la

velocidad de diseño, pueda detenerlo antes de llegar a un obstáculo que aparezca en su

trayectoria.

Dp: Distancia de visibilidad de parada, en metros.

Ve: Velocidad específica del elemento (VCH, VETH, VCV o VTV) en km/h.

T: Tiempo de percepción – reacción, igual a 2.5 seg.

a: Rata de desaceleración, igual a 3.4 m/s2

Distancia de Visibilidad de Parada:

Si las pendientes longitudinales superan el 3%:

d: Distancia recorrida durante el trabajo de frenado, en metros.

p: Pendiente de la rampa, en porcentaje

Entonces la Distancia de visibilidad de parada es:






DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO:

Se dice que un tramo tiene distancia de visibilidad de adelantamiento, cuando la distancia de

visibilidad es suficiente para que, en condiciones de seguridad, el conductor de un vehículo

pueda adelantar a otro, que circula por el mismo carril a una velocidad menor, sin peligro de

interferir con un tercer vehículo que venga en sentido contrario y se haga visible al iniciarse la

maniobra de adelantamiento.






Da = D1 + D2 + D3 +D4

D1: Distancia recorrida durante el tiempo de percepción.

D2: Distancia recorrida por el vehículo que adelanta desde que invade el carril

contrario hasta el regreso a su carril.

D3: Distancia de seguridad, una vez terminada la maniobra, entre el vehículo que

adelanta y el vehículo que viene en dirección opuesta.

D4: Distancia recorrida por el vehículo que viene en sentido opuesto (estimada en 2/3

de D2)






CALCULOS Dp y VELOCIDAD DE ADELANTAMIENTO

DISTANCIA DE PARADA CURVA 1

Dp ( con obstaculo) 53,17976471

Dp 82,99387474

Para pendientes del >3%

1 0,277777778

Ve 60 16,66666667 m/s

a ( rata de desaceleración) 3,4 m/s^2

P( pendiente máxima 3,7 %

d 3,154070365

tiempo de percepción 2,5 m/s^2

Dp 43,8920789

Distancia de Visibilidad de Adelantamiento

Da = D1 + D2 + D3 +D4

D1 66,2752

D2 194,6

D3 55

D4 129,7333333

Da 445,6085333 Fuente. Elaboración Propia





DISTANCIA DE PARADA CURVA 2

Dp ( con obstaculo) 41,820526

Dp 82,99387474

Para pendientes del >3%

1 0,277777778

Ve 60 16,66666667

a ( rata de desaceleración) 3,4 m/s^2

P( pendiente máxima 3,7 %

d 3,154070365

tiempo de percepción 2,5 m/s^2

Dp 43,8920789

Distancia de Visibilidad de Adelantamiento

Da = D1 + D2 + D3 +D4

D1 66,2752

D2 194,6

D3 55

D4 129,7333333

Da 445,6085333 Fuente. Elaboración Propia

ANCHO DE BERMAS






El ancho de berma para lado y lado de la vía es de 1 metro de acuerdo a la velocidad de proyecto

Y el terreno

DEFLEXIONES MENORES


Para nuestro proyecto no se determinaron ni se encontraron deflexiones inferiores a 6°

ANCHO DE ZONA


COEFICIENTE DE FRICCION MAXIMA

El coeficiente de fricción máxima para la velocidad empleada es de 0,17






Para nuestro caso el coeficiente en las dos curvas de acuerdo al caso 5 la velocidad de

las dos curvas la podemos mantener en la misma velocidad de tramo y el coeficiente de

friccion maxima es de 0,17 YA QUE LA ENTRETANGENCIA ENTRE LAS DOS CURVAS ES

DE 720,37 mts establecidos asi:

ENTRETANGENCIA I-II 720,37

Absc PC 2- Absc PT 1= ENTRETANGENCIA (CURVAS CIRCULARES)

1169- 448,63 =720,37

(DISTANCIA ENTRETANGENCIA ENTRE CURVA Y CURVA)

CASO 5:

Si ET ≥ 600 m

Si D ≥ 45º

VCH i ≤ VTR + 20 km/h

RADIO DE VELOCIDAD ESPECIFICA Y DE PERALTE MAX 8%

Fuente. Manual Invias





RAMPAS DE PERALTE


La Tabla 3.6 presenta los valores máximos y mínimos de la pendiente longitudinal para la rampa

de peraltes. La pendiente mínima, está determinada, para cualquier velocidad de diseño como la

décima parte de la distancia entre el eje de giro y el borde de la calzada,

SOBREANCHOS

Los radios mínimos de giro de un vehículo que se deben tener en cuenta en el diseño geométrico

de las calzadas son: la trayectoria de la proyección delantera exterior del ancho del vehículo, la

trayectoria de la rueda interior trasera y el radio mínimo de giro del eje central del vehículo. Las

dos primeras trayectorias (exterior e interior) definen un espacio mínimo absoluto al realizar un

giro de 180°, espacio que es indispensable controlar en el diseño de las calzadas de enlace en

intersecciones y retornos y en el cálculo de sobre anchos. Las principales dimensiones se resumen

en la Tabla 2.5





CASO ESPECÍFICO

Sobre ancho de curva para nuestro el sobre-ancho de acuerdo al INVIAS aunque se determina

no es necesario ´por temas de tipo académico. En vías de dos carriles y dos sentidos, para anchos

de calzada en entre tangencia mayores de siete metros (7.0 m), no se requiere sobre-ancho, a

excepción de las curvas con ángulos de deflexión mayor a ciento veinte grados (120°).

SOBREANCHO DE LA CURVA

S 1,412489849 mts

n (Numero de carriles X calzada) 2

R( Radio de la curva) 120 mts

L (longitud del vehículo) 13 mts (bus grande) Fuente. Elaboración propia

Fuente. Manual de diseño de carreteras (James Cárdenas)






ANCHO DE CALZADA


El ancho de calzada se determina de acuerdo a las condiciones de terreno, para nuestro caso

específico es de 7.30 mts por ser un terreno ondulado y tener una velocidad de diseño de 60Km

BOMBEO


En las tangencias horizontales las calzadas deben tener, con el propósito de evacuar las aguas

superficiales, una inclinación transversal denominada bombeo, que depende del tipo de superficie

de rodadura. En la Tabla 5.3 se presentan los valores correspondientes para nuestro caso el

bombeo es de 2%.





CALCULOS

Se determina el radio de diseño del proyecto de acuerdo a la velocidad específica para este caso

es de 60 Km/h se toma el redondeado que es de 120 mts de acuerdo a la tabla

CURVAS CIRCULARES SIMPLES

Las curvas circulares presentan una curvatura constante, la cual es inversamente

proporcional al valor del radio. En el diseño de carreteras corresponde a un elemento

geométrico de curvatura rígida.

PI: Punto de cruce de dos tangentes que forman el empalme.

PC: Punto de inicio del empalme.

PT: Punto final del empalme.

Δ: Ángulo de deflexión en el PI, en grados o radianes.

R: Radio del arco circular, en metros.

LC: Longitud del arco circular, en metros.

T: Tangente del empalme, en metros.





Elementos del empalme circular simple

CURVA I (ELEMENTOS)

2

2

1)

2cos(

1

22

_:

2tan

:

:

senRC

RE

G

cL

R

c

arcsenG

unitariacuerdac

RT

RadioR

Deflexión

TANGENTE

GRADO DE CUCURVATURA

LONG DE LA CURVA

EXTERNA DE LA CURVA

CUERDA LARGA





CURVAS CIRCULARES





CURVA CIRCULAR I (CALCULOS)

ELEMENTOS

Δ (DER) 70°11'51,08'' PI-1 70,19752222

cuerda unitaria 10 mts

Radio 120 mts

Vel/C A 60 Km/h

Δ/2 35,09876111 35°05'55,54''

Tan(T) 84,33353623 mts k0+301,66

Dis 301,66

k0+448,63

Dis 448,6387849

CL(cuerda larga) 137,9970147 mts

Externa 26,67019238 mts

Grado de curvatura 4,776030927 4°46'33,71''

Longitud de la curva 146,9787849 mts

Ordenada media 21,82054195

DEFLEXIONES

α X metro 0,238801546 0°14'19,69''

α X unidad 2,388015463 2°23'16,86''

SUB-CUERDA ADY AL PC (multx10 ad) 8,34

deflexion por subcuerda 1,9916049 1°59'29,78''

SUB-CUERDA ADY AL PT (multx10 atrás) 8,63878489

deflexion por subcuerda 2,06295519 2°03'46,64''

ENTRETANGENCIA I-II 720,37

CURVA CIRCULAR I





ABSCISADO CURVA I

Δ/2 35°05'55,54''

ELEMENTO ABCISA DEFLEXION DESFASE

PC K0+301,66 00°00°00°

P1 k0+310 1°59'29,78''

P2 k0+320 4°22'46,63''

P3 k0+330 6°46'03,49''

P4 k0+340 9°09'20,34''

P5 k0+350 11°32'37,20''

P6 k0+360 13°55'54,06''

P7 k0+370 16°19'10,91''

P8 k0+380 18°42'27,77''

P9 k0+390 21°05'44,62''

P10 k0+400 23°29'01,48''

P11 k0+410 25°52'18,33''

P12 k0+420 28°15'35,19''

P13 k0+430 30°38'52,05''

P14 k0+440 33°02'08,90''

PT k0+448,63 35°05'55,54''

De acuerdo con las deflexiones para esta cartera NO HAY DESFASE





CURVA CIRCULAR II (CALCULOS)

VEL DISEÑO 60 Km/H

delta 64,15791667 64° 09' 28,50''

R 120

T 75,21

R 120,00

Long curva CL 127,46

Externa E 21,62

Ordenada media M 18,32

Cuerda unitaria C 10 m

G 4,776

4° 46' 33,71''

long. Curva L 134,33

DEFELEXIONES

Por metro 0° 14' 19,69'' 0,238801546

por unidad C 2° 23' 16,86'' 2,388015463

entretangente b- c 720,45

ABSCISA PI K1+244,31

CURVA CIRCULAR II





ABSCISADO CIRCULAR II

correcion desfase

K1+169,10 TC K1+169,10 0° 00' 00,00'' 0° 00' 00,00''

K1+170,00 0° 12' 56,08'' 0° 12' 56,08''

K1+180,00 2° 36' 12,94'' 2° 36' 12,94''

K1+190,00 4° 59' 29,79'' 4° 59' 29,79''

K1+200,00 7° 22' 46,65'' 7° 22' 46,65''

K1+210,00 9° 46' 03,50'' 9° 46' 03,50''

K1+220,00 12° 09' 20,36'' 12° 09' 20,36''

K1+230,00 14° 32' 37,21'' 14° 32' 37,21''

K1+240,00 16° 55' 54,07'' 16° 55' 54,07''

K1+250,00 19° 19' 10,93'' 19° 19' 10,93''

K1+260,00 21° 42' 27,78'' 21° 42' 27,78''

K1+270,00 24° 05' 44,64'' 24° 05' 44,64''

K1+280,00 26° 29' 01,49'' 26° 29' 01,49''

K1+290,00 28° 52' 18,35'' 28° 52' 18,35''

K1+300,00 31° 15' 35,20'' 31° 15' 35,20''

K1+303,43 CT K1+303,43 32° 04' 44,25'' 32° 04' 44,25''

delta/2 32° 04' 44,25'' 32° 04' 44,25''

desfase 0° 00' 00,00'' 0° 00' 00,00''

0° 00' 00,00'' 0° 00' 00,00''

ABSCISADO CIRCULAR II





CURVAS ESPIRALES (ELEMENTOS)

Este tipo define el empalme entre una recta y arco circular de radio RC. Es el empalme básico

para conformar los diferentes tipos de curvas espiralizadas. La espiral Clotoide corresponde a la

espiral con más uso en el diseño de carreteras ya que sus bondades con respecto a otros

elementos geométricos curvos permiten obtener carreteras cómodas, seguras y estéticas. Las

principales ventajas de las espirales en alineamientos horizontales son las siguientes:

Un empalme espiral diseñado apropiadamente proporciona una trayectoria natural y fácil

de seguir por los conductores, de tal manera que la fuerza centrífuga crece o decrece

gradualmente, a medida que el vehículo entra o sale de una curva horizontal.

La longitud de la espiral se emplea para realizar la transición del peralte y la del sobre-

ancho entre la sección transversal en línea recta y la sección transversal completamente

peraltada y con sobre-ancho de la curva.

El desarrollo del peralte se hace en forma progresiva, logrando que la pendiente

transversal de la calzada sea en cada punto, la que corresponda al respectivo radio de

curvatura.

La flexibilidad de la Clotoide y las muchas combinaciones del Radio con la Longitud

permiten la adaptación del trazado a la topografí

Elementos de la curva Espiral





ESPIRALIZACION DE CURVAS

O

EM

Cc

LcTC

TcTe

K

TL

P

EC

Y

X

CE

Le

TE E

T

c

e

esenRXk

eRYp

eeeLeY

eeLeX

R

Lee

circularDeflexiónc

Deflexión

cos1

1320423

216101

90

_:

:

53

42

esen

YcTC

e

YXTL

pREe

pRkTe

tan

)2

cos(

1)(

2tan)(





ESPIRALIZACION DE CURVAS





ESPIRAL I

Δ 70°11'51,08'' 70,19752222

PARAMETRO ESPIRAL 87,83100657

CUMPLE

CONDICION DE FRONTERA 48,66666667 MIN

80 MAX

Dist 386

velocidad de dis 60 Km/h

Radio 120 mts

Long Curva 82,71

Long espiral 64,28571429

CUMPLE

a(ancho de carril) 3,65

ϱ Peralte max 8 8%

m( pendiente relativa) 0,6 (de acuerdo tabla INVIAS)

DISLOQUE (ΔR) 1,43494898

CUMPLE

Cuerda 10

θe Angulo formado por las rectas 0,267857143 15°20'49,50''

Δ /2 35°05'55,54'' 35,09876111

LONGITUD DE LA CURVA CIRCULAR

Δ c 39°30'12,08''

G 4,776030927

Lc 82°42'42,05'' 82,71168096

Y 5,710313359

X 63,82450452

P 5,70900203 5°42'32,41''

K 32,06463221

Te 120,0403548 mts

Ee Externa de la curva 153,6480293

TL Tangente Larga 43,0183062

TC Tangente Corta 21,57557803

Abcisa TE 265,9596452 K0+265,96

Abcisa EC 330,2453595 K0+330,25

Abcisa CE 412,9570405 K0+412,96

Abcisa ET 477,2427548 K0+477,25

α X unidad 2,388015463 2°23'16,86''

α X metro 0,238801546 0°14'19,69''

DEFLEXIONES SUB-CUERDA ADYACENTE EC (MULTIPLO DE 10 HACIA ADELANTE)

9,754640467

Deflexion por sub-cuerda 2,329423227 2°19'45,92''

DEFLEXIONES SUB-CUERDA ADYACENTE EC (MULTIPLO DE 10 HACIA ATRÁS)

2,95704049

0,706145842 0°42'22,13''

CURVAS ESPIRALES





A B C

ABCISASLong desde el TE a EC y

desde CE a TEDEFLEXIONES

1 K0+220 X Y

2 K0+230

3 K0+240

4 K0+250

5 K0+260

6 TE+265,95 0,0 0°00'00,00'' 0

7 K0+270 4,04 0°00'30,47'' 4,04 0,001424989

8 K0+280 14,04 0°06'07,98'' 14,04 0,059798035

9 K0+290 24,04 0°17'58,76'' 24,04 0,300174527

10 K0+300 34,04 0°36'02,51'' 34,04 0,852177617

11 K0+310 44,04 1°00'18,29'' 44,04 1,845416203

12 K0+320 54,04 1°30'43,87'' 54,04 3,409471467

13 K0+330 64,04 2°07'14,97'' 64,04 5,673878945

14 EC+330,24 64,28571429 2°07'14,98'' 64,28571429 5,695619139

15 EC+330,24 0°00'00,00''

16 K0+340 2°19'41,93''

17 K0+350 4°42'58,79''

18 K0+360 7°06'15,65''

19 K0+370 9°29'32,50''

20 K0+380 11°52'49,36''

21 K0+390 14°16'06,21''

22 K0+400 16°39'23,07''

23 K0+410 19°02'39,92''

24 CE+412,97 2°07'33,41''

25 CE+412,97 64,28 1°41'28,33'' 64,28 5,708935334

26 K0+420 57,25 1°09'18,01'' 57,25 4,040911371

27 K0+430 47,25 0°43'07,85'' 47,25 2,275667809

28 K0+440 37,25 0°23'05,77'' 37,25 1,116043051

29 K0+450 27,25 0°09'15,43'' 27,25 0,437099884

30 K0+460 17,25 0°01'38,12'' 17,25 0,110894189

31 K0+470 7,25 7,25 0,008233163

32 ET+477,25 0,0 0°00'00,00'' 0,0 0,0

D

COORDENADAS CARTESIANAS LOCALES

ABSCISADO CURVA ESPIRAL I





EPIRAL II

> 6° E C E

VEL DISEÑO 60 Km/H R 120 G 4° 46' 33,71''

cuerda 10 m delta 64° 09' 28,50'' 64,1579167

ESPIRAL

Ancho carril a 3,65 m 1660

Peralte max ec 8

m min 0,365 Le max 80 > Le

m max 0,6 de acuerdo a tabla Le min 48,66666667 < Le

long espiral Le 64,29 CUMPLE

R nuevo 120 escribir el que cumpla

Le 64,29 CUMPLE

Le 64,29

redondeamos G 4° 46' 34'' 4,776030927

recalcular R R 120

A 87,83393422 >= 25 Cumple

AR 1,435140313 >= 0,25 Cumple

angu defle exp 0e 0,26788 15,34810694

15° 20' 53,18''

CURVA CIRCULAR

angulo central curva Ac 33° 27' 42,13''

Lc Lc 70,06 CUMPLE VERIFICACION 33,33333333

Tang spiral Te 108,26 0

X 63,83

Y 5,71

ABSCISA PI K1+242,31

CURVA 2

coorde cartesia

locales EC

pendi relativa

Parametros espiral





ABSCISADO ESPIRAL II

K1+134,05 elemento abscisa DEFLEXION X Y

K1+100,00

K1+110,00

K1+134,05 TE K1+134,05 0

K1+140,00 5,95 0° 02' 37,53'' 5,946 0,005

K1+150,00 15,95 0° 18' 53,03'' 15,945 0,088

64,29 K1+160,00 25,95 0° 49' 59,70'' 25,941 0,377

K1+170,00 35,95 1° 35' 57,32'' 35,921 1,003

K1+180,00 45,95 2° 36' 45,30'' 45,860 2,093

K1+190,00 55,95 3° 52' 22,26'' 55,716 3,772

K1+200,00 65,95 5° 22' 45,61'' 65,424 6,161

K1+198,34 EC K1+198,34 64,29 5° 06' 46,52'' 63,830 5,711

K1+198,34 EC K1+198,34 0° 00' 00,00''

K1+200,00 0° 23' 43,50''

K1+210,00 2° 47' 00,36''

K1+220,00 5° 10' 17,21''

K1+230,00 7° 33' 34,07''

70,06 K1+240,00 9° 56' 50,92''

K1+250,00 12° 20' 07,78''

K1+260,00 14° 43' 24,63''

K1+268,41 CE K1+268,41 16° 43' 51,07''

K1+268,41 CE K1+268,41 64,29 5° 06' 46,52'' 63,830 5,711

K1+270,00 62,70 4° 51' 46,06'' 62,290 5,299

K1+280,00 52,70 3° 26' 10,40'' 52,525 3,154

64,29 K1+290,00 42,70 2° 15' 22,13'' 42,636 1,680

K1+300,00 32,70 1° 19' 23,41'' 32,680 0,755

K1+310,00 22,70 0° 38' 15,30'' 22,693 0,253

K1+320,00 12,70 0° 11' 58,25'' 12,696 0,044

K1+332,70 ET K1+332,70 0,00





SECCION TRANSVERSAL TIPICA

Fuente. CAL Y MAYOR,





ALINEAMIENTO VERTICAL

El alineamiento vertical está formado por una serie de rectas enlazadas por arcos parabólicos, a

los que dichas rectas son tangentes. La inclinación de las tangentes verticales y la longitud de las

curvas dependen principalmente de la topografía de la zona, del alineamiento horizontal, de la

visibilidad, de la velocidad del proyecto, de los costos de construcción, de los costos de operación,

del porcentaje de vehículos pesados y de su rendimiento en los ascensos. (INVIAS 2008)

Pendiente mínima

La pendiente mínima longitudinal de la rasante debe garantizar especialmente el escurrimiento

fácil de las aguas lluvias en la superficie de rodadura y en las cunetas. La pendiente mínima que

garantiza el adecuado funcionamiento de las cunetas debe ser de cero punto cinco por ciento

(0.5%) como pendiente mínima deseable y cero punto tres por ciento (0.3%) para diseño en terreno

plano o sitios donde no es posible el diseño con la pendiente mínima deseable. En la selección de

uno de los dos valores anteriores se debe tener en cuenta el criterio de frecuencia, intensidad de

las lluvias y el espaciamiento de las obras de drenaje tales como alcantarillas y aliviaderos.

Pendiente máxima

La pendiente máxima de una tangente vertical está en relación directa con la velocidad a la que

circulan los vehículos, teniendo en dicha velocidad una alta incidencia el tipo de vía que se desea

diseñar. Para vías Primarias las pendientes máximas se establecen considerando velocidades

altas, entre sesenta y ciento treinta kilómetros por hora (60 - 130 km/h). En las vías Terciarias las

pendientes máximas se ajustan a velocidades entre veinte y sesenta kilómetros por hora (20 -

60 km/h), en donde la necesidad de minimizar los movimientos de tierra y pobre superficie de

rodadura son las condiciones dominantes.





Longitud mínima de la tangente vertical.

La longitud vertical utilizada para nuestro proyecto de acuerdo al criterio del INVIAS para

una velocidad de Tramo de 60Km/h es de 170 metros.





Longitud Mínima de Tangente Verticales:

Para VTV ≤ 40km/h Distancia recorrida en t=7 seg

Para VTV ≥ 40km/h Distancia recorrida en t=10 seg

Longitud Crítica de una Pendiente esta definida como la máxima longitud en rampa (subida)

sobre la cual un camión cargado puede operar sin ver reducida su velocidad por debajo de

un valor prefijado. Para establecer éstos valores es necesario considerar los siguientes

aspectos:

- Relación peso/potencia de los vehículos pesados.

- Pendiente óptima para estos vehículos.

- Velocidad con la cual se inicia el ascenso; y

- Velocidad mínima aceptada en la pendiente.

p1





El parque de vehículos de carga que circula por las carreteras colombianas, presenta en la

práctica, unas características de operación que, en promedio, se pueden asimilar a las

siguientes relaciones Peso/potencia:

- Camiones de chasis rígido (Categoría 2 y Categoría 3): 150 kg/HP.

- Camiones articulados (Categoría 3S2 y Categoría 3S3): 180 kg/HP.

Efecto de las pendientes en los vehículos con relación Peso/Potencia de 150kg/HP (Camiones de chasis rígido – Categorías 2 y 3)





Efecto de las pendientes en los vehículos con relación Peso/Potencia de 180kg/HP (Camiones de chasis rígido – Categorías 3S2 y 3S3)

CURVAS VERTICALES

Las curvas verticales son las que enlazan dos tangentes consecutivas del alineamiento vertical,

para que en su longitud se efectúe el paso gradual de la pendiente de la tangente de entrada a la

de la tangente de salida. Deben dar por resultado una vía de operación segura y confortable,

apariencia agradable y con características de drenaje adecuadas. (INVIAS 2008).

Las curvas verticales se pueden clasificar por su forma como curvas verticales cóncavas y

convexas y de acuerdo con la proporción entre sus ramas que las forman como simétricas y

asimétricas. En la Figura 4.3 se indican las curvas verticales cóncavas y convexas y en la Figura

4.4 las curvas verticales simétricas y asimétricas.





Nuestra curva a diseñar es una curva CONCAVA TIPO 4





Curva cóncava

Longitud mínima de la curva vertical cóncava a según el criterio de seguridad

En las curvas cóncavas, el análisis de visibilidad considera las restricciones que se presentan en

la noche y estima la longitud del sector de carretera iluminado hacia adelante, como la distancia

de visibilidad. Dicha distancia depende de la altura de las luces delanteras del vehículo (H), para

la cual se asume un valor de sesenta centímetros (0.60 m) y un ángulo de divergencia del rayo de

luz hacia arriba ( ) respecto al eje longitudinal del vehículo de un

Curva Cóncava

AB

SC

ISA

PC

V (

VP

C)

Ele

v.

PC

V

Ele

v.

PT

VA

BS

CIS

A P

TV

(V

PT

)

Longitud de curva vertical

Ext

X

Yi1

i2





COEFICIENTE PARA CURVAS CÓNCAVA





CURVAS VERTICALES DE DISEÑO

En nuestro ejercicio realizamos una curva vertical CONCAVA en la cual utilizamos la

misma velocidad de tramo de 60 Km/h en la cual se utilizaron los criterios del INVIAS

con una pendiente de entrada del -8% y una pendiente de salida -3,6 Curva Tipo 4





CALCULOS

Abscisa (m) : K0+853,47 PIV

Cota (m) : 2885,000

Pendiente de Entrada (%) : -8

Longitud de Entrada (m) : 376,190

Pendiente de Salida (%) : -3,6

Longitud de Salida (m) : 280,750

Incremento en Abscisado (m) : 5

Longitud Total (m) : 656,940

Externa (m) : 3,537

K Entrada : 200,060

K Salida : 111,426

Abscisa (m) Cota (m)

PCV : 477,28 2915,095

PIV : 853,47 2885,000

PTV : 1134,22 2874,893

Cota Mínima : 1134,22 2874,893

Cota Máxima : 477,28 2915,095

CURVA VERTICALIN

FO

RM

AC

ION

DE

LA

CU

RV

AE

LE

ME

NT

OS

DE

LA

CU

RV

A





ABSCISADO CURVA VERTICAL

Tipo de Punto Abscisa Cota Tangente Corrección Cota

PCV 477,276 2915,095 0,000 2915,095

480 2914,877 0,000 2914,877

485 2914,477 0,001 2914,479

490 2914,077 0,004 2914,081

495 2913,677 0,008 2913,685

500 2913,277 0,013 2913,290

505 2912,877 0,019 2912,896

510 2912,477 0,027 2912,504

515 2912,077 0,036 2912,113

520 2911,677 0,046 2911,723

525 2911,277 0,057 2911,334

530 2910,877 0,069 2910,947

535 2910,477 0,083 2910,561

540 2910,077 0,098 2910,176

545 2909,677 0,115 2909,792

550 2909,277 0,132 2909,409

555 2908,877 0,151 2909,028

560 2908,477 0,171 2908,648

565 2908,077 0,192 2908,270

570 2907,677 0,215 2907,892

575 2907,277 0,239 2907,516

580 2906,877 0,264 2907,141

585 2906,477 0,290 2906,767

590 2906,077 0,318 2906,395





595 2905,677 0,346 2906,024

600 2905,277 0,376 2905,654

605 2904,877 0,408 2905,285

610 2904,477 0,440 2904,918

615 2904,077 0,474 2904,551

620 2903,677 0,509 2904,186

625 2903,277 0,545 2903,823

630 2902,877 0,583 2903,460

635 2902,477 0,622 2903,099

640 2902,077 0,662 2902,739

645 2901,677 0,703 2902,380

650 2901,277 0,746 2902,023

655 2900,877 0,789 2901,667

660 2900,477 0,834 2901,312

665 2900,077 0,881 2900,958

670 2899,677 0,928 2900,606

675 2899,277 0,977 2900,254

680 2898,877 1,027 2899,904

685 2898,477 1,078 2899,556

690 2898,077 1,131 2899,208

695 2897,677 1,185 2898,862

700 2897,277 1,240 2898,517

705 2896,877 1,296 2898,173

710 2896,477 1,354 2897,831

715 2896,077 1,412 2897,490

720 2895,677 1,472 2897,150

725 2895,277 1,534 2896,811

730 2894,877 1,596 2896,474

735 2894,477 1,660 2896,137

740 2894,077 1,725 2895,802

745 2893,677 1,791 2895,469

750 2893,277 1,859 2895,136

755 2892,877 1,928 2894,805





760 2892,477 1,998 2894,475

765 2892,077 2,069 2894,146

770 2891,677 2,142 2893,819

775 2891,277 2,215 2893,493

780 2890,877 2,290 2893,168

785 2890,477 2,367 2892,844

790 2890,077 2,444 2892,521

795 2889,677 2,523 2892,200

800 2889,277 2,603 2891,880

805 2888,877 2,684 2891,562

810 2888,477 2,767 2891,244

815 2888,077 2,851 2890,928

820 2887,677 2,936 2890,613

825 2887,277 3,022 2890,299

830 2886,877 3,109 2889,987

835 2886,477 3,198 2889,675

840 2886,077 3,288 2889,366

845 2885,677 3,380 2889,057

850 2885,277 3,472 2888,749

PIV 853,466 2885,000 3,537 2888,537





855 2884,945 3,498 2888,443

860 2884,765 3,374 2888,139

865 2884,585 3,252 2887,837

870 2884,405 3,133 2887,537

875 2884,225 3,015 2887,240

880 2884,045 2,900 2886,945

885 2883,865 2,787 2886,652

890 2883,685 2,676 2886,361

895 2883,505 2,568 2886,073

900 2883,325 2,462 2885,786

905 2883,145 2,358 2885,502

910 2882,965 2,256 2885,221

915 2882,785 2,156 2884,941

920 2882,605 2,059 2884,664

925 2882,425 1,964 2884,389

930 2882,245 1,871 2884,116

935 2882,065 1,781 2883,846

940 2881,885 1,693 2883,577

945 2881,705 1,607 2883,311

950 2881,525 1,523 2883,048

955 2881,345 1,441 2882,786





960 2881,165 1,362 2882,527

965 2880,985 1,285 2882,270

970 2880,805 1,210 2882,015

975 2880,625 1,138 2881,762

980 2880,445 1,067 2881,512

985 2880,265 0,999 2881,264

990 2880,085 0,933 2881,018

995 2879,905 0,870 2880,774

1000 2879,725 0,808 2880,533

1005 2879,545 0,749 2880,294

1010 2879,365 0,692 2880,057

1015 2879,185 0,638 2879,823

1020 2879,005 0,585 2879,590

1025 2878,825 0,535 2879,360

1030 2878,645 0,487 2879,132

1035 2878,465 0,442 2878,906

1040 2878,285 0,398 2878,683

1045 2878,105 0,357 2878,462

1050 2877,925 0,318 2878,243

1055 2877,745 0,282 2878,026

1060 2877,565 0,247 2877,812

1065 2877,385 0,215 2877,600

1070 2877,205 0,185 2877,390

1075 2877,025 0,157 2877,182

1080 2876,845 0,132 2876,977

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1100 2876,125 0,053 2876,177

1105 2875,945 0,038 2875,983

1110 2875,765 0,026 2875,791

1115 2875,585 0,017 2875,601

1120 2875,405 0,009 2875,414

1125 2875,225 0,004 2875,229

1130 2875,045 0,001 2875,046

PTV 1134,216 2874,893 0,000 2874,893





BIBLIOGRAFIA

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