VIAS TERRESTRES 1 CONCEPTOS GENERALES DE VIAS TERRESTRES 1 1. Aspectos para considerar en el diseño de una carretera: - Alineación horizontal, - Alineación vertical y - Alineación combinada. 2. ¿Qué es alineación horizontal? Es la proyección sobre un plano del eje de la carretera (curvas y rectas de una carretera). 3. ¿Cuáles son los elementos que integran este alineamiento? - Tangentes, - Curvas circulares y - Curvas de transición. 4. ¿Qué son tangentes? Son la proyección sobre un plano horizontal de las rectas que unen las curvas, siendo la longitud de la tangente la distancia que une el fin de la curva anterior y el principio de la siguiente. 5. ¿Qué son curvas circulares? Son los arcos de círculo que forman la proyección horizontal de las curvas empleadas para unir dos tangentes consecutivas. Las curvas circulares pueden ser simples o compuestas. 6. ¿Qué son curvas de transición? Se usan para proporcionar un cambio gradual de dirección al pasar un vehículo de un tramo en tangente a otro en curva circular. También se puede proporcionar a lo largo de esta un cambio gradual en la sobreelevacion (peralte) y en la ampliación (sobreancho) que sean necesario introducirle a las curvas para aumentar su seguridad. 7. ¿Cuáles son los elementos geométricos de las curvas circulares? - Radio (R), - Longitud de curva (Lc), - Subtangente (St), - Cuerda máxima (Cmx), - External (Ex), - Ordenada media (O.M), - Angulo subtenido por un arco de 20 m. (G), - Deflexión en grados entre línea de PC y línea de PT (∆), - Principio de curva (PC), - Principio de tangente (PT), - Punto de intersección entre PC y PT (PI), Gráfica de curva horizontal con todos sus elementos geométricos: 8. Fórmulas utilizadas para el cálculo de curvas circulares: R = 1145.9156 / G
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Lc = (20 ∆) / G St = R [tan (∆/2)] Cmx = 2 * R [Sen (∆/2)] Ex = [ R (1 – cos (∆/2)) ] / [ Cos (∆/2) ] O.M. = R [ 1 – cos (∆/2) ] PT = PC + Lc PC = PI – St Nota : Si se tienen ∆ y G, se pueden obtener todos os datos de las curvas circulares. 9. ¿Qué es alineación vertical (subrasante)? Es la proyección sobre un plano vertical del desarrollo del eje de una carretera, esta compuesta por tangentes y curvas verticales (subidas y bajadas). Las tangentes se caracterizan por su longitud y pendiente, a la intersección de dos tangentes se le llama punto de intersección vertical (PIV). 10. ¿Qué es pendiente máxima? Es la mayor pendiente que se puede utilizar en el diseño del proyecto y esta determinada por el tránsito promedio diario y la configuración del terreno. 11. ¿Qué es pendiente mínima? Es la menor pendiente que se fija para permitir un drenaje adecuado. En los tramos en relleno puede ser nula (0.03% bombeo), pero en los tramos en corte se recomienda usar 0.5% para garantizar el buen funcionamiento de las cunetas. 12. ¿Qué es curva vertical? Es la curva que tiene por finalidad imprimir suavidad al cambio de una pendiente a otra. 13. Las curvas verticales pueden ser: - Circulares, - Parabólicas simples (la más usada por facilidad de cálculo y gran adaptabilidad a las condiciones topográficas), - Parabólicas cúbicas, etc. Valor de diseño Km. / hora 10
Valores de K según el tipo de curva Cóncava Convexa 1 0
VIAS TERRESTRES 1 20 2 1 30 4 2 40 6 4 50 9 7 60 12 12 70 17 19 80 23 29 90 29 43 100 36 60 Nota: K es la constante que depende de la velocidad de diseño. 14. Criterios para el diseño de la longitud de curva vertical: - Apariencia, K = Longitud de curva vertical [ (LCV) / A ] ≥ 30 ≥ ≤ - Comodidad, K = [ (LCV) / A ] ≥ [V2 / 395], donde V = velocidad de diseño. - Drenaje, K = [ (LCV) / A ] ≤ 43 - Seguridad. L = K * A, Donde, L = Longitud mínima de curva vertical; A = Diferencia algebraica de pendientes. A = Pendiente de salida (Ps) – Pendiente de entrada (Pe).
≥≤
15. ¿Qué es longitud crítica de una tangente del alineamiento vertical? Es la longitud máxima en la que puede ascender un vehículo cargado, de una determinada relación, peso-potencia, sin reducir su velocidad mas allá de un límite previamente establecido y es aplicable a pendientes pronunciables. Nota: En Guatemala las longitudes de tangentes del alineamiento vertical de alrededor de 300 m. para pendientes de entre 6 y 7 %. En proyectos de tipo vertical se aceptan pendientes máximas de hasta 12 %, esto debe de hacerse para tramos cortos. Si se tiene la pendiente máxima en tramos muy largos, el proyectista debe tener presente que será recomendable estudiar un cambio en el alineamiento horizontal que mejore el perfil longitudinal. 16. Existen dos formas para determinar la longitud crítica de una tangente del alineamiento vertical, estas son: - Cuando se trata de caminos con volúmenes de tránsito altos, en cualquier tipo de terreno o con cualquier tipo de volumen de tránsito, en terreno plano, se considera que la longitud crítica de cualquier pendiente es aquella que ocasiona una reducción de 25 Km./hora en la velocidad de marcha del vehículo.
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La segunda forma de determinar esa longitud crítica es aplicable a camiones con bajos volúmenes, de tránsito en terreno montañoso y esta en función del efecto que el conjunto de las tangentes tenga en la velocidad de marcha para el tramo.
17. Las condiciones topográficas de la región determinan tres tipos de terreno: - Terreno llano, - Terreno ondulado y - Terreno montañoso. 18. ¿Cuál es el terreno llano? Es aquel terreno cuyo perfil tiene pendientes longitudinales pequeñas y uniformes, a la par de una pendiente transversal escasa. 19. ¿Cuál es el terreno ondulado? En el perfil longitudinal, como su nombre lo indica se suceden cimas y depresiones de cierta magnitud. La pendiente transversal del terreno no es mayor alrededor del 45 %. 20. ¿Cuál es el terreno montañoso? Su perfil obliga a grandes movimientos de tierra debido a lo accidentado del terreno. La pendiente transversal del mismo es mayor del 45 %. 21. Condiciones especiales a cumplirse en terreno llano: En este tipo de terreno la subrasante queda generalmente en relleno, casi paralela al terreno, con una elevación suficiente para dar cabida a las estructuras del drenaje y para quedar a salvo de la humedad propia del suelo. El balance del movimiento de tierras casi no se presenta debido a la formación de terraplenes con material de préstamo. 22. Condiciones especiales a cumplirse en terreno ondulado: En este tipo de terreno el proyectista deberá obtener un alineamiento vertical ondulado, tomando como factores de diseño la combinación de pendientes especificadas que permita compensar los rellenos con los cortes. Es común obtener balance de movimiento de tierra en tramos largos. La colocación de estructuras de drenaje no presenta limitaciones al diseñar la subrasante. 23. Condiciones especiales a cumplirse en terreno montañoso: El diseño de la subrasante en este tipo de terreno presenta condiciones especiales, tales como el frecuente empleo de las especificaciones máximas, tanto en el alineamiento vertical como en el horizontal. 24. ¿Cuál es la sección típica de una carretera en tangente? Es la representación gráfica en el plano vertical de los elementos de una carretera. 25. Partes de la sección típica de una carretera: - Superficie de rodadura, - Plataforma o corona de camino, - Hombro, - línea central,
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Cuneta, Talud, Terreno de fundación, Capa de sub-base, Capa de base, Capa de rodamiento, Carpeta de desgaste o sello.
26. ¿Qué es la superficie de rodadura? Es el área determinada a la circulación de vehículos. 27. ¿Qué tipo de superficie de rodadura existen? - Superficie de rodamiento de tierra (sobre terreno natural libre de materia vegetal), - Superficie de rodamiento de balastro (terreno natural más un agregado), - Superficie de rodamiento pavimentado (este se divide en rígidos, flexibles y semirígidos). 28. ¿Cuál es el tipo de pavimento rígido? El concreto. 29. ¿Cuál es el tipo de pavimento flexible? El asfalto. 30. ¿Cuál es el tipo de pavimento semi-rígido? El adoquín. 31. ¿Cuál es la plataforma o corona de camino? Es el área que comprende la superficie de rodadura más los hombros. 32. ¿Qué es el hombro en una carretera? Es un soporte lateral del pavimento que nos sirve también como área de parada de emergencia. 33. ¿Qué es la línea central en una carretera? Es el punto que sirve de referencia para dimensionar diversos elementos. 34. Que es cuneta? Zanja lateral paralela al eje de la carretera construida entre los extremos de los hombros y el pie de los taludes. 35. ¿Qué es talud? Es el área del terreno en corte o relleno comprendida entre la cuneta y el terreno original. 36. ¿Qué es terreno de fundación? Es aquel que sirve para la fundación de un pavimento después de terminado el movimiento de tierras y ya compactado tiene las secciones transversales y pendientes especificadas en el diseño.
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37. ¿Qué es capa de sub-base? Es la capa de material seleccionado encima de la sub-rasante que tiene por objeto: capa de drenaje al pavimento, controlar los cambios de volumen (elasticidad y plasticidad perjudicial que tiene la sub-rasante), controla la sección capilar del agua proveniente de las capas freáticas cercanas protegiendo el pavimento sobre hinchamientos. 38. ¿Qué es capa de base? Tiene como fin absorber los esfuerzos por las cargas de los vehículos y además repartir los esfuerzos a la sub-base y terreno de fundación. Estas pueden ser granulares o bien por mezcla por cemento u otro material ligante. 39. ¿Qué es capa de rodamiento? Su función es proteger la base impermeabilizando la superficie para evitar posibles infiltraciones del agua de lluvia que podrían saturarle parcial o totalmente. 40. ¿Qué es carpeta de desgaste o sello? Es la que esta formada por una mezcla bituminosa (mezcla de varias sustancias combustibles, compuestas de carbono e hidrógeno que se hallan en la naturaleza) regada encima de la capa de rodadura y sirve para impermeabilizarla. 41. ¿Cuáles son las partes de una carretera en curva? - Peralte, - Sobreancho y - Corrimiento. 42. ¿Qué es peralte? Es la sobreelevación que se le da a la sección transversal a la curva, para contrarrestar la fuerza centrífuga que se produce al trasladarse en un movimiento circular, esta fuerza hace que el vehículo tenga un movimiento hacia fuera de la curva. 43. ¿Qué es sobreancho? Es el ancho adicional proporcionado en las curvas debido a que al circular en ellas los vehículos ocupan mayor espacios, porque aunque los neumáticos sigan la dirección de la curva la carrocería tiende a seguir tangencialmente al movimiento. 44. ¿Qué es corrimiento? Es el desplazamiento radial que es necesario darle hacia adentro a la curva circular para darle cabida a la espiral.
Tabla para inclinaciones de TALUDES en la carretera CORTE RELLENO ∆Η H V H V 0a3 1 1 2 1 3a7 1 2 3 2
VIAS TERRESTRES 1 >7
OBRAS DE ARTE
1
Transversal
Puentes Alcantarillas Bóvedas
Longitudinal
Cunetas Contra cunetas
Sub-drenajes
Tubería perforada Drenaje francés
3
3
2
45. ¿Cuál es el objeto fundamental de los drenajes en las carreteras? Es la eliminación del agua o humedad que en cualquier forma pueda perjudicar la carretera, esto se logra evitando que el agua llegue a ella o bien, dando salida a la que evitablemente le llegue. 46. ¿Cuál es el método racional para el cálculo de drenajes? Este método asume que el caudal máximo para un punto dado se alcanza cuando el área tributaria esta contribuyendo con su escorrentía superficial durante un período de precipitación máxima. Para lograr esto la tormenta máxima (de diseño) debe prolongarse durante un período igual o mayor que el que necesita la gota de agua más lejana para llegar hasta el punto considerado (tiempo de concentración). Q = CIA / 360 47. Valores de C: - Terreno montañoso y escarpado - Terreno con mucha loma - Terreno con poca loma - Terreno muy ondulado - Terreno poco ondulado - Terreno casi plano - Terreno plano
C = 1.00. C = 0.80. C = 0.60. C = 0.50. C = 0.40. C = 0.30. C = 0.20.
48. ¿Cuál es la fórmula de Ripich: t = [ ( 0.886 * L3 ) / H ] 0.385 * 60 donde, t = Tiempo de escorrentía o tiempo de concentración en minutos. a y b = Datos que varían de acuerdo a la región (INSIVUMEH). L = Longitud del cauce en kilómetros. H = Diferencia de elevación entre el punto más lejano y el punto analizado (metros).
