UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL
DISEÑO GEOMETRICO DE UNA CARRETERA
CURSO: CAMINOS II
PROFESOR DEL CURSO: ING. JUAN PABLO ESCOBAR MASIAS
ALUMNO: QUISPE PUCHO MIJAEL CODIGO: 140960
2016-IIV
PRESENTACIÓN
El siguiente trabajo “DISEÑO GEOMETRICO DE LA CARRETERA” es un breve resumen de los pasos cuidadosos a seguir para un correcto diseño mediante el programa del AIDC considerando que para la elaboración de este diseño se deben de tener en cuenta la topografía del terreno, la geología, el medio ambiente, la hidrología o factores sociales y urbanísticos. El primer paso para el trazado de una carretera es un estudio de viabilidad que determine el corredor donde podría situarse el trazado de la vía. Generalmente se estudian varios corredores y se estima cuál puede ser el coste ambiental, económico o social de la construcción de la carretera. Una vez elegido un corredor se determina el trazado exacto, minimizando el coste y estimando en el proyecto de construcción el coste total, especialmente el que supondrá el volumen de tierra desplazado y el firme necesario. El programa “AIDC” me facilitara el correcto diseño en planta, perfil, hallar las secciones transversales y el diagrama de masas como la culminación
2.0 MARCO TEORICO
DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS
Autovía del Olivar en España. Un buen diseño geométrico ahorra dinero en la construcción pero también es muy importante para evitar accidentes una vez la carretera entra en servicio. El Diseño geométrico de carreteras es la técnica de ingeniería civil que consiste en situar el trazado de una carretera o calle en el terreno. Los condicionantes para situar una carretera sobre la superficie son muchos, entre ellos la topografía del terreno, la geología, el medio ambiente, la hidrología o factores sociales y urbanísticos.1 El primer paso para el trazado de una carretera es un estudio de viabilidad2 que determine el corredor donde podría situarse el trazado de la vía. Generalmente se estudian varios corredores y se estima cuál puede ser el coste ambiental, económico o social de la construcción de la carretera. Una vez elegido un corredor se determina el trazado exacto, minimizando el coste y estimando en el proyecto de construcción el coste total, especialmente el que supondrá el volumen de tierra desplazado y el firme necesario.
CARRETERA
Una carretera es un sistema de transporte que permite la circulación de vehículos en condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo y que requiere de cierto nivel de seguridad, rapidez y comodidad. Puede ser de una o varias calzadas, cada calzada puede estar conformada por uno o varios carriles y tener uno o ambos sentidos de circulación, de acuerdo a los volúmenes en la demanda del tránsito, la composición vehicular, su clasificación funcional y distribución direccional. Al aumentar día a día la población mundial se incrementa igualmente la Cantidad y uso del vehículo, creando la necesidad de construir, ampliar o mejorar las carreteras. Igualmente la evolución que en los últimos años han tenido los vehículos de transporte automotor, con capacidad cada día mayor y con velocidades más elevadas, junto con la importancia que hoy se brinda a la seguridad y economía de los usuarios y a la protección del entorno ambiental, imponen a las carreteras el cumplimiento de condiciones técnicas muy rigurosas.
CLASIFICACIÓN DE LAS CARRETERAS
Las carreteras se clasifican en función del número de calzadas, la dimensión del carril de la
calzada o la dimensión del arcén. Cuanto mayor sean las dimensiones de la vía, más tráfico podrá soportar y más exigentes serán los parámetros de trazado, es decir, será necesario realizar radios mayores de curva, acuerdos verticales más extendidos o peraltes más inclinados. Al aumentar estos parámetros la carretera se ajustará menos al terreno, lo que encarece la carretera. El dato más importante para el diseño es la velocidad de proyecto, que es a la máxima velocidad para circular con comodidad y seguridad.
GEOMETRIA DE UNA CARRETERA La geometría de una carretera queda determinada en las 3 direcciones del espacio y queda fijada mediante 3 planos:
La planta donde se fijan las alineaciones horizontales
El perfil longitudinal donde se fijan las alineaciones verticales Se llama perfil longitudinal a la intersección del terreno con un plano vertical que contiene al eje longitudinal y nos sirve para representar la forma altimétrica del terreno. Los puntos del terreno por levantar quedan definidos durante el estacado del eje del proyecto, por lo cual, la distancia horizontal acumulada desde el origen del kilometraje es un dato conocido, que esta materializado en terreno, próximo a cada estacado. Se llama estacado, a un conjunto de señales o estacas clavadas para indicar la posición deleje del trazado, las que se colocan generalmente a distancias o intervalos iguales dependiendo dela naturaleza de la obra. La determinación de las cotas del estacado se hace mediante una nivelación geométrica, ligada y cerrada contra el sistema altimétrico de transporte de cota.
El perfil transversal donde se fijan los peraltes, el bombeo y la inclinación transversal de la rasante. El perfil transversal es la intersección del terreno con un plano vertical perpendicular aleje longitudinal y nos sirve para tomar la forma altimétrica del terreno a lo largo de una franja de nivelación. El perfil transversal tiene por objeto presentar, la posición que tendrá la obra proyectada (perfil tipo) respecto del terreno y a partir de esta información, determinar la cubicación del movimiento de tierra, ya sea en forma gráfica o analítica. El perfil tipo representa las características finales que tendrá el proyecto. En el caso de un proyecto vial se consideran ancho de la pista, el bombeo, ancho bermas y su pendiente, los taludes, espesor de las capas estructurales etc. El perfil tipo es variable dentro del proyecto, debido que los parámetros antes mencionados pueden cambiar según las condiciones impuestas por la topografía, climatología y/o geología de la zona. A continuación se muestran algunos ejemplos de perfiles tipos: La Figura 4.1representa un perfil tipo para un camino bidireccional, los taludes se encuentran en la relación3/2 en corte y 2/3 en terraplén, el valor depende del tipo de suelo que se encuentre en la zona, así por ejemplo para la roca el talud de corte es 1/10
El diagrama de masas Al diseñar un camino no basta ajustarse a las especificaciones sobre pendientes, curvas verticales, drenaje, etc., para obtener un resultado satisfactorio, sino que también es igualmente importante conseguir la mayor economía posible en el movimiento de tierras. Esta economía se consigue excavando y rellenando solamente lo indispensable y acarreando los materiales la menor distancia posible Este estudio de las cantidades de excavación y de relleno, su compensación y movimiento, se lleva a cabo mediante un diagrama ll d ama d o Curva Masa o Diagrama de Masas. La curva masa busca el equilibrio para la calidad y economía de los movimientos de
tierras, además es un método que indica el sentido del movimiento de los volúmenes excavados, la cantidad y la localización de cada uno de ellos. La curva masa es un diagrama en el cual las ordenadas representan volúmenes acumulativos de las terracerías y las abscisas el encadenamiento correspondiente.
Para determinar los volúmenes acumulados se consideran positivos los cortes y negativos los rellenos, haciéndose la suma algebraicamente, es decir sumando los volúmenes de signo positivo y restando los de signo negativo. PROCEDIMIENTO: 1. Se proyecta la subrasante sobre el dibujo del perfil del terreno. 2. Se determina en cada estación, o en los puntos que lo ameriten, los espesores de corte o de terraplén. 3. Se dibujan las secciones transversales topográficas (secciones de construcción). 4. Se dibuja la plantilla del corte o del terraplén con los taludes escogidos según el tipo de material, sobre la sección topográfica correspondiente, quedando así dibujadas las secciones transversales del camino. 5. Se calculan las áreas de las secciones transversales del camino por cualquiera de los métodos ya conocidos. 6. Se calculan los volúmenes abundando los cortes o haciendo la reducción de los terraplenes, según el tipo de material y método escogido. 7. Se dibuja la curva con los valores anteriores.
OBJETIVOS DEL DIAGRAMA DE MASA: Los objetivos principales de la curva masa son los siguientes: a) Compensar volúmenes. b) Fijar el sentido de los movimientos del material. c) Fijar los límites del acarreo libre. d) Calcular los sobre acarreos. e) Controlar préstamos y desperdicios. f) Compensar volúmenes. g) Verificar los costos de nuestra carretera por los volúmenes de corte y de relleno
3.0-OBJETIVOS DEL TRABAJO Aprender a diseñar una carretera aplicando un criterio ingenieril El uso del software AIDC
4.0- PROCEDIMIENTO
4.1.- PLANTA Como primer paso se inició con la elaboración de nuestra línea de gradiente para finalmente tener nuestro trazo preliminar en planta
CON SU RESPECTIVO CUADRO DE COORDENADAS Y ELEMENTOS DE CURVAS
Teniendo un radio mínimo de 50metros para una velocidad directriz de 40km/hora siendo una carretera de tercera clase y de topografía 2
4.2.- PERFIL Se procedió a generar el perfil y con buen criterio se trazó la rasante la cual definirá los volúmenes de corte y de relleno
4.3.- SECCIONES TRANSVERSALES En esta parte se deberá utilizar todos los datos obtenidos en el campo y trabajos en el gabinete, como el tipo de suelo en el estacado, los porcentajes estimados de roca fija, material suelto y y roca suelta. Además se deberá verificar cada sección transversal
4.4.- DIAGRAMA DE MASAS Como último paso, podremos ya verificar si nuestro diseño geométrico será costoso o no dependiendo de las áreas de corte y de relleno pero de antemano debemos de tener en cuenta que a mayor volumen de corte será mayor el costo
5.0- CONCLUSIONES Podemos ya indicar que el programa del AIDC es una poderosa herramienta además de ser sencillo el uso para diseño de carreteras. Los errores que tengamos desde la línea de gradiente se verán reflejadas en el diagrama de masas. Gracias a la diagrama de masas podemos diferenciar cuanto de corte y cuanto de relleno tenemos. Si el diagrama de masas nos muestra que no hay compensación de masas adecuada podemos realizar modificaciones en el trazo para evitar material de desperdicio. 6.0.- RECOMENDACIONES Para el levantamiento se deberá tener una libreta de campo desde el levantamiento de los puntos para tener una idea mayor del terreno y así poder corregir la triangulación que hará el programa.
