INTRODUCCION
En la última entrega del proyecto final de diseño geométrico de vías, se hace el diseño del alineamiento vertical, curvas simétricas y asimétricas, de tipo cóncava o convexa, de acuerdo a las especificaciones dadas en clase y en el manual de invias. Además se realia el cálculo de las carteras de nivel de la vía, cartera de chaflanes, cu!icación y de masas. "on las carteras anteriores y con la o!tención de las secciones transversales del proyecto, se realia el cálculo del movimiento de tierra en el transcurso de la vía, En cuanto al plano, se hace el di!u#o de la línea de rasante y posteriormente el traado de las curvas verticales, se hace el plano de chaflanes para sa!er los cortes y terraplenes a realiar en la vía, visto en planta. Además en perfil se ve los cortes y terraplenes.
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1. OBJET JETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
$iseñar el alineamiento vertical de la vía, y esta!lecer el movimiento de tierras de acuerdo a las secciones transversales y chaflanes.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
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%raar la línea de rasante y realiar el diseño de las curvas verticales en
•
la misma, y o!tener la cartera de nivel de la vía "alcular la cartera de chaflanes, la cartera de cu!icación y la cartera de masas, para sa!er el movimiento de tierras &ue se realiara en el
•
proyecto vial. 'resentar en forma gráfica las secciones transversales de la carretera
•
cada () metros en tangente y en curva. $i!u#ar en el plano, las curvas verticales, los chaflanes, las onas de corte y relleno y la curva de masa.
2. MA MARCO RCO CONC CONCEP EPTUA TUAL L 2.1.
MARCO TE TEORICO
*a metodología metodología empleada en este proyecto se de!e a un análisis cada () mts de distancia en los cuales se calcula el volumen de corte o terraplén para alcanar una serie de cotas estipuladas en el alineamiento vertical. %odo esto se resume en una seria de volúmenes calcula!les con una serie de fórmulas acorde a la geometría del volumen.
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'odemos expresar estos cálculos en dinero, de!ido &ue este es el limitante principal de cual&uier proyecto y hacer un análisis detallado del mismo. El alineamiento vertical está formado por una sucesión de tramos rectos y curvas &ue los empalman. *os tramos rectos son líneas de pendiente constante, y las curvas verticales permiten el cam!io suave de la pendiente para pasar de una a otra. *as pendientes del e#e de la carretera pueden producir variaciones en la velocidad de operación de los vehículos. +i la pendiente es cero, no afecta la velocidad si es negativa, es decir &ue, &ue !a#a en el sentido del a!scisado, los conductores tienen &ue reducir la velocidad por raones de seguridad y si es positiva, o sea &ue su!e en el sentido considerado, la componente del peso del vehículo paralela a la superficie de la vía se opone a la fuera de tracción, lo cual hace &ue especialmente los vehículos pesados reducan su velocidad, y &ue esa reducción sea tanto más rápida cuanto mayor sea la pendiente de la carretera. En carreteras de alta velocidad es conveniente &ue las pendientes no pasen de un -. 'or otra parte podemos comenar a ha!lar de las características de la vía y sus componentes la su!rasante es una sucesión de líneas rectas &ue son las pendientes unidas mediante curvas verticales, intentando compensar los cortes con los terraplenes. *as pendientes se proyectan al décimo con excepción de a&uellas en las &ue se fi#e anticipadamente una cota a un '/ determinado. *as pendientes ascendentes se marcan positivas y las descendentes con el signo inverso, teniendo en cuenta para su magnitud las especificaciones de pendiente, evitando el exceso de deflexiones verticales &ue desmerita la seguridad y comodidad del camino o el exagerado uso de tangentes &ue resultaría antieconómico. *as condiciones topográficas, geotécnicas, hidráulicas y el costo de las terracerías definen el proyecto de la su!rasante, por ello se re&uiere, el realiar varios ensayos para determinar la más conveniente. 0na ve proyectada las tangentes verticales se procede a unirlas mediante curvas para!ólicas. $espués del proyecto de la su!rasante, se calcula el espesor &ue es la diferencia entre la cota del terreno natural y la cota de proyecto. "on el espesor se di!u#an las secciones de construcción para calcular su área y con esta los volúmenes de corte y terraplén iniciándose así el procedimiento de la determinación económica de la su!rasante &ue consiste esta!lecer proporción para el proyecto del 7
alineamiento vertical cuidando los costos y la calidad de los materiales según convenga al movimiento de terracerías.
ELEMENTOS GEOMÉTRICOS QUE INTEGRAN EL ALINEAMIENTO VERTICAL Al igual &ue el diseño en planta, el e#e del alineamiento vertical está constituido por una serie de tramos rectos denominados tangentes verticales, enlaados entre sí por curvas verticales.
TANGENTES VERTICALES: *as tangentes so!re un plano vertical se caracterian por su longitud y su pendiente, y están limitadas por dos curvas sucesivas. *a pendiente máxima es la mayor pendiente &ue se permite en el proyecto. +u valor &ue da determinado por el volumen de transito futuro y su composición, por la configuración o tipo de terreno por donde pasara la vía y por el tipo de diseño. *as pendientes máximas se utiliaran cuando sea conveniente desde el punto de vista económico con el fin de salvar ciertos o!stáculos de carácter local en tramos cortos tal &ue no se conviertan en longitudes críticas. +e define la longitud crítica de una pendiente como la máxima longitud en su!ida so!re la cual un camión cargado puede operar sin ver reducida su velocidad por de!a#o de un valor prefi#ado. +e considera &ue la longitud crítica es a&uella &ue ocasiona una reducción de (1 2m3h en la velocidad de operación de los vehículos pesados, en pendientes superiores al -. $e orden práctico, se esta!lece la longitud práctica de una pendiente como la distancia horiontal medida desde el comieno de la pendiente, necesaria para lograr una altura de 41 metros con respecto al mismo origen. *a pendiente mínima es la menor pendiente &ue se permite en el proyecto. +u valor se fi#a para facilitar el drena#e superficial longitudinal, pudiendo variar según se trate de un tramo en terraplén o en corte y de acuerdo al tipo de terreno. $e toda manera la inclinación de la línea de rasante en cual&uier punto de la calada no de!erá ser menor &ue ).1. +alvo #ustificación, no se proyectaran longitudes de pendientes cuya distancias de recorrido a la velocidad de diseño sea inferior a la recorrida en 4) segundos midiéndose dicha longitud entre vértices contiguos.
CURVAS VERTICALES: *as curvas verticales son curvas &ue se diseñan cuando se interceptan dos tangentes, en forma vertical, de un tramo de carretera. "on el fin de suaviar la 8
intersección de dos tangentes, por medio de curvas verticales, se crea un cam!io gradual entre las tangentes, de este modo se genera una transición, entre una pendiente y otra, cómoda para el usuario de la vía. +egún su proyección las curvas verticales se clasifican en simétricas y asimétricas.
TIPOS DE CURVAS VERTICALES:
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CURVAS VERTICALES SIMÉTRICAS: *as curvas verticales simétricas se clasifican en dos grupos &ue son5 curvas en cresta, tam!ién llamadas encima y curvas en columpio.
CURVAS EN CRESTA O ENCIMA: +on las curvas &ue se aseme#an a un segmento superior de una circunferencia. *as curvas en crestas se clasifican en5
TIPO I: +e consideran curvas verticales tipo /, si la cota del punto de intersección de curva vertical 6'/76 se encuentra por encima de la cota del principio de curva vertical 10
6'"76 y de la cota del principio de tangente vertical 6'%76 y la curva se a!re en la parte inferior de las tangentes.
TIPO II: +e consideran curvas verticales tipo //, si la cota del punto de intersección de curva vertical 6'/76 se encuentra entre la cota del principio de curva vertical 6'"76 y la cota del principio de tangente vertical 6'%76. 'ueden darse dos casos, en el primero las pendientes de las tangentes son positivas y la curva se a!re en la parte inferior de las tangentes, de tal manera &ue la cota del '"7 es menor &ue la cota del '/7 y la cota del '/7 es menor &ue la cota del '%7 8'"7 9 '/7 9 '%7 o '%7 : '/7 : '"7; en el segundo caso las pendientes de las tangentes son negativas y la curva se a!re en la parte inferior de las tangentes, de tal manera &ue la cota del '"7 es mayor &ue la cota del '/7 y la cota del '/7 es mayor &ue la cota del '%7 8'"7 : '/7 : '%7 o '%7 9 '/7 9 '"7;.
CURVAS EN COLUMPIO: +on las curvas &ue se aseme#an a un segmento superior de una circunferencia. *as curvas en crestas se clasifican en5
TIPO III: +e consideran curvas verticales tipo ///, si la cota del punto de intersección de curva vertical 6'/76 se encuentra por de!a#o de la cota del principio de curva vertical 6'"76 y de la cota del principio de tangente vertical 6'%76 y la curva se a!re en la parte en la parte superior de las tangentes.
TIPO IV: +e consideran curvas verticales tipo /7, si la cota del punto de intersección vertical 6'/76 se encuentra entre el principio de curva vertical 6'"76 y el principio de tangente vertical 6'%76. 'ueden darse dos casos, en el primero las pendientes de las tangentes son negativas y la curva se a!re en la parte superior de las tangentes, de tal manera &ue la cota del '"7 es mayor &ue la cota del '/7 y la cota del '/7 es mayor &ue la cota del '%7 8'"7 : '/7 :: '%7 o '%7 9 '/7 9 '"7; en el segundo caso las pendientes de las tangentes son positivas y la curva se a!re en la parte superior de las tangente, de tal manera &ue la cota del '"7 es menor &ue la cota del '/7 y la cota del '/7 es menor &ue la cota del '%7 8'"7 9 '/7 9 '%7 o '%7 : '/7 : '"7;.
CURVAS VERTICALES ASIMÉTRICAS: 11
0na curva vertical es asimétrica cuando las proyecciones horiontales de sus tangentes son de distinta longitud. Esta situación se presenta cuando la longitud de la curva en una de sus ramas está limitada por algún motivo.
ELEMENTOS DE LA CURVA VERTICAL ASIMÉTRICA:
'"75 'rincipio de la curva vertical. '/75 'unto de intersección de las tangentes verticales. '%75 %erminación de la curva vertical. +45 'endiente de la tangente entrante. +(5 'endiente de la tangente salida. *45 *ongitud de la primera rama medida desde su proyección horiontal. *(5 *ongitud de la segunda rama medida desde su proyección horiontal. *5 *ongitud de la curva vertical. +e cumple5 *<* 4 = *( *4 > *( ?45 $istancia horiontal a cual&uier punto de la primera rama de la curva medida desde el '"7. ?(5 $istancia horiontal a cual&uier punto de la primera rama de la curva medida desde el '%7. @45 rdenada vertical medida desde el '"7. @(5 rdenada vertical medida desde el '%7.
AREAS DE CORTE Y TERRAPLEN. *as siguientes áreas de corte y terraplén, fueron arro#adas del cálculo de la su!rasante mas económica, este procedimiento puede ser sencillo si se di!u#a el perfil y la su!rasante en el programa de Auto"A$, ya &ue solo es necesario cam!iar de lugar la su!rasante y pedirle a la computadora &ue calcule área, esto 12
para poder comparar las áreas de corte y terraplén hasta llegar a punto más económico.
EMPLEO SIMULTÁNEO DE LAS CURVAS VERTICALES Y HORIZONTALES. "on relación a la com!inación del alineamiento horiontal con el vertical se procurara o!servar lo siguiente5 a En alineamientos verticales &ue originen terraplenes altos y largos son desea!les Alineamientos horiontales rectos o de muy suave curvatura. ! *os alineamientos horiontal y vertical de!en estar !alanceados. *as tangentes o las curvas horiontales suaves en com!inación con pendientes fuertes y curvas verticales cortas, o !ien una curvatura excesiva con pendientes suaves corresponden a diseños po!res. 0n diseño apropiado es a&uel &ue com!ina am!os alineamientos ofreciendo el máximo de seguridad, capacidad, facilidad y uniformidad en la operación, además una apariencia agrada!le dentro de las restricciones impuestas por la topografía. c "uando el alineamiento horiontal está constituido por curvas con grados menores al máximo, se recomienda proyectar curvas verticales con longitudes mayores &ue las mínimas especificadas siempre &ue no se incremente considera!lemente el costo de construcción de la carretera. d "onviene evitar la coincidencia de la cima de una curva vertical en cresta con el inicio o terminación de una curva horiontal. e $e!e evitarse proyectar la cima de una curva vertical en columpio en o cerca de una curva horiontal. f
En general, cuando se com!inen curvas verticales y horiontales, o una esté muy cerca de la otra, de!e procurarse &ue la curva vertical este fuera de la curva horiontal o totalmente incluida en ella, con las salvedades mencionadas.
g *os alineamientos de!en com!inarse para lograr el mayor número de tramos con distancias de visi!ilidad de re!ase.
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En donde esté previsto el proyecto de un entron&ue, los alineamientos de!en de ser lo más suave posi!le. 'ara determinar el volumen de material en el movimiento de tierras entre dos secciones trasversales consecutivas, es preciso calcular previamente las áreas de tales secciones con los datos o!tenidos en el terreno y consignados en la cartera de chaflanes, denominada tam!ién cartera de cu!icación. Al efecto puede considerarse dos tipos de secciones trasversales5 simples, o sea a&uellas en &ue el perfil natural del terreno por su forma más o menos regular, &ueda determinado solamente por la cota de centro y por las cotas laterales de los chaflanes y compuesta, a&uella &ue por las ondulaciones sensi!le de ese perfil re&uieren, para detallar las irregularidades del terreno, además de las cotas de centro y de los chaflanes, cotas de otro punto intermedio referidas a la su!rasante de la vía. +e consideran en seguida las secciones simples en su triple forma de homogéneas en corte, en terraplén y mixtas. - SECCIONES HOMOGÉNEAS SIMPLES
El área de una sección homogénea simple en corte se fracciona en cuatro triángulos, cuyas áreas pueden calcularse con elementos conocidos. 0n sistema de cálculo del área, para una sección de este tipo, &ue podría llamarse de Bcalculo a!reviadoC, es el más rápido y se explica fácilmente. *os datos de la cartera se suponen como tres &ue!rados, colocando imaginariamente como denominador del intermedio el valor de la semiD !anca, sin tomar en cuenta los signos de la cifra. - REGLA DE CRUCES
0n procedimiento de cálculo de área, &ue se aplica a todo tipo de secciones chaflanadas, es el denominado Bregla de las crucesC. +egún este, los datos de la cartera, en una sección como la considerada, se suponen como cinco &ue!rados, colocando imaginariamente un cero 8); como denominador del intermedio y agregando dos &ue!rados extremos, iguales, &ue tengan cero por numerador y la semi !anca por denominador. El área se o!tiene tomando la mitad de la suma de los productos de los términos de los &ue!rados, indicados con líneas continuas, y restando la mitad de la suma de los productos de los términos de los &ue!rados &ue se indican con líneas interrumpidas. 'ara una sección homogénea simple en terraplén todos los sistemas y fórmulas de cálculo son exactamente iguales a las indicadas para la 14
sección homogénea en corte, pues la nomenclatura y relaciones de a&uella corresponden en rigor a las del grafico invertido de esta. - SECCIONES MITAS SIMPLES
En las secciones simples de!en calcularse por separado las áreas en corte y las áreas en terraplén, pues en la construcción los volúmenes de una y otra índole se computan separadamente. +i la parte de la sección en terraplén fuese mayor &ue la de corte, esto es, &ue la cota de tra!a#o fuese positiva, la regla de las cruces tiene aplicación idéntica. *a regla del Bcalculo a!reviadoC tiene tam!ién aplicación en las áreas mixtas, para el sector &ue contenga el e#e de vía. "uando el cero de la sección mixta esta en el e#e la regla de las cruces es tam!ién aplica!le. - SECCION HOMOGENEA EN TERRAPLEN
0na sección de este tipo, correspondiente a un volumen de terraplén en curva, esto es, con so!re ancho y peralte, se calcula en la misma forma indicada para la sección homogénea en corte, adoptando con líneas horiontales de referencia las &ue pasan por uno u otro de los !ordes de la plataforma indicada. - SECCION MITA
'ara una sección mixta con so!re ancho y peralte tiene aplicación la regla de las cruces en el cálculo de áreas, con aproximaciones acepta!les. $entro de una sección mixta con so!re ancho y peralte no hay, pues, lugar a compensación de errores, pero los registrados en una sección de estas características, en la cual la inclinación del terreno tengo el mismo sentido &ue el de la !anca, se compensara aproximadamente con los de otra sección seme#ante en la cual el sentido de la inclinación natural del terreno sea contrario al de la !anca peraltada. En las secciones mixtas simples, con so!re ancho y peralte, tiene aplicación la regla del Bcálculo a!reviadoC para el sector de área &ue o!tenga tanto el e#e de la vía como la semi!anca sin so!re ancho.
VOLUMENES DE TIERRA 0na ve localiada en el terreno la línea definida en el diseño en planta, esto es, el e#e de la carretera, se nivela este con nivel de precisión partiendo de un F del traado preliminar y che&ueando cotas con los F sucesivos del mismo. +e 15
estacan tam!ién los puntos de tangencia de la curva y todos cuantos sean necesarios para detallar el perfil longitudinal. "on relación a la cota de cada punto de esa nivelación se colocan las respectivas estacas de talud, denominadas tam!ién de chaflán, las cuales permiten configurar una sección en corte o en terraplén en cada a!scisa, cuya área es !ase para el cálculo de los volúmenes en el movimiento de tierra.
VOLUMENES PARA LA CONSTRUCCION 0na ve localiada en el terreno la línea definida en el diseño en planta, esto es, el e#e de la carretera, se nivela este con nivel de precisión partiendo de un F del traado preliminar y che&ueando cotas con los F sucesivos del mismo. +e estacan tam!ién los puntos de tangencia de la curva y todos cuantos sean necesarios para detallar el perfil longitudinal. "on relación a la cota de cada punto de esa nivelación se colocan las respectivas estacas de talud, denominadas tam!ién de chaflán, las cuales permiten configurar una sección en corte o en terraplén en cada a!scisa, cuya área es !ase para el cálculo de los volúmenes en el movimiento de tierra. - TALUDES
+e denominan taludes los planos laterales &ue limitan las excavaciones en los cortes y los volúmenes de los terraplenes en la construcción de una vía terrestre de comunicación. *os taludes se miden por el ángulo &ue forman tales planos con la vertical en cada sección recta de la vía, medida determinada en tanto por uno, en &ue la unidad tiene sentido vertical. -
ESTACAS DE CHAFLÁN +e llaman estacas de chaflán y comúnmente chaflanes, a&uellas &ue se colocan en los puntos en donde la línea del talud corta la superficie natural del terreno en cada sección transversal.
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TIPOS DE SECCION
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+i una sección trasversal de la explanación de una vía corresponde totalmente a corte o a terraplén se denomina homogénea, y si parte de ella está en corte y el resto en terraplén se denomina mixta. -
COTA DE TABAJO +e entiende como la diferencia entre la cota ro#a, la de la su!rasante y la cota negra, la del terreno en un punto dado del e#e de la vía. "onvencionalmente se distinguen con los signos 8D; las cotas de tra!a#o en corte y con el signo 8=; las cotas de tra!a#o en terraplén.
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CEROS O PUNTOS DE PASO *os ceros son los puntos en &ue la cota ro#a es igual a la cota negra, o sea a&uellos en &ue se pasa de corte a terraplén, tanto en sentido longitudinal del e#e como en el trasversal del mismo. +egún la situación de los ceros en la sección trasversal reci!en tres denominaciones5 ceros laterales, ceros en el e#e y ceros en chaflanes.
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POSICION DE LAS ESTACAS DE CHAFLÁN "ada estaca de chaflán está determinada por su distancia al e#e y su altura so!re la su!rasante de la carretera, &ue es el plano de referencia en los tra!a#os de chaflanado.
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COLOCACION DE LAS ESTACAS DE CHAFLÁN $e toda sección &ue va a chaflanarse se conocen5 ancho de !anca, talud y cota de tra!a#o. Existen dos procedimientos para colocar estacas de chaflán5 uno de e#ecución directa en el terreno en cada punto a!scisado del e#e localiado en la vía, y otro levantando el perfil trasversal del terreno en cada uno de los puntos para di!u#arlo, diseñar so!re él la sección respectiva de la vía y deducir de este grafico la distancia del e#e a la correspondiente estaca de chaflán para colocarla después con esa distancia en el terreno. El sistema de colocación directa de chaflanes en el terreno es el siguiente5 se sitúa una mira en el punto del e#e en la a!scisa dada y con el nivel *ocGe se hace en ella una lectura tal &ue la visual o altura instrumental &uede a metros completos so!re la su!rasante de la vía, si se trata de corte. +i se trata de terraplén con cota de tra!a#o inferior a 4 m, so!re la mira colocada en el punto dado se hace una lectura igual al valor de dicha cota, con la cual la visual &ueda a la altura de la su!rasante y si la cota es superior a uno o más metros con fracción, so!re la mira allí colocada se hace una lectura igual a esa fracción, de manera &ue la visual &ueda a uno o más metros por de!a#o de la su!rasante. 17
El procedimiento en menor oneroso y prolongado de cuanto aparenta, y la practica a esta la!or reduce a su mínimo los tanteos y muchas veces los elimina. -
LAS ESTACAS *as estacas H testigos de los puntos del e#e localiado de la vía presentan dos caras la!radas opuestas en una se marcan las a!scisas y en otra la cota de tra!a#o con el signo &ue le corresponda. *as dos caras se orientan en el sentido de la dirección del e#e. *as estacas de chaflán tienen tam!ién dos caras la!radas, en una de las cuales se marca la altura del punto del chaflán so!re la su!rasante, en los cortes, o la altura de esta so!re el punto de chaflán en los terraplenes, con el signo respectivo esta cara se orienta hacia el centro de la !anca. En la otra cara se marca la a!scisa del e#e. *as estacas para señalar los ceros en el terreno tienen solo una cara la!rada, en la cual se marcan los ceros 8).));, y se clavan inclinadas en los puntos correspondientes con la car hacia arri!a.
CALCULO DE AREAS 'ara determinar el volumen de material en el movimiento de tierras entre dos secciones trasversales consecutivas, es preciso calcular previamente las áreas de tales secciones con los datos o!tenidos en el terreno y consignados en la cartera de chaflanes, denominada tam!ién cartera de cu!icación. Al efecto puede considerarse dos tipos de secciones trasversales5 simples, o sea a&uellas en &ue el perfil natural del terreno por su forma más o menos regular, &ueda determinado solamente por la cota de centro y por las cotas laterales de los chaflanes y compuesta, a&uella &ue por las ondulaciones sensi!le de ese perfil re&uieren, para detallar las irregularidades del terreno, además de las cotas de centro y de los chaflanes, cotas de otro punto intermedio referidas a la su!rasante de la vía. +e consideran en seguida las secciones simples en su triple forma de homogéneas en corte, en terraplén y mixtas.
- SECCIONES HOMOGÉNEAS SIMPLES
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El área de una sección homogénea simple en corte se fracciona en cuatro triángulos, cuyas áreas pueden calcularse con elementos conocidos. 0n sistema de cálculo del área, para una sección de este tipo, &ue podría llamarse de Bcalculo a!reviadoC, es el más rápido y se explica fácilmente. *os datos de la cartera se suponen como tres &ue!rados, colocando imaginariamente como denominador del intermedio el valor de la semiD !anca, sin tomar en cuenta los signos de la cifra. -
REGLA DE CRUCES 0n procedimiento de cálculo de área, &ue se aplica a todo tipo de secciones chaflanadas, es el denominado Bregla de las crucesC. +egún este, los datos de la cartera, en una sección como la considerada, se suponen como cinco &ue!rados, colocando imaginariamente un cero 8); como denominador del intermedio y agregando dos &ue!rados extremos, iguales, &ue tengan cero por numerador y la semi!anca por denominador. El área se o!tiene tomando la mitad de la suma de los productos de los términos de los &ue!rados, indicados con líneas continuas, y restando la mitad de la suma de los productos de los términos de los &ue!rados &ue se indican con líneas interrumpidas. 'ara una sección homogénea simple en terraplén todos los sistemas y fórmulas de cálculo son exactamente iguales a las indicadas para la sección homogénea en corte, pues la nomenclatura y relaciones de a&uella corresponden en rigor a las del grafico invertido de esta.
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SECCIONES MITAS SIMPLES
En las secciones simples de!en calcularse por separado las áreas en corte y las áreas en terraplén, pues en la construcción los volúmenes de una y otra índole se computan separadamente. +i la parte de la sección en terraplén fuese mayor &ue la de corte, esto es, &ue la cota de tra!a#o fuese positiva, la regla de las cruces tiene aplicación idéntica. *a regla del Bcalculo a!reviadoC tiene tam!ién aplicación en las áreas mixtas, para el sector &ue contenga el e#e de vía. "uando el cero de la sección mixta esta en el e#e la regla de las cruces es tam!ién aplica!le. - SECCION HOMOGENEA EN TERRAPLEN 0na sección de este tipo, correspondiente a un volumen de terraplén en curva, esto es, con so!re ancho y peralte, se calcula en la misma forma indicada para la sección homogénea en corte, adoptando con líneas horiontales de referencia las &ue pasan por uno u otro de los !ordes de la plataforma indicada.
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SECCION MITA 'ara una sección mixta con so!re ancho y peralte tiene aplicación la regla de las cruces en el cálculo de áreas, con aproximaciones acepta!les. $entro de una sección mixta con so!re ancho y peralte no hay, pues, lugar a compensación de errores, pero los registrados en una sección de estas características, en la cual la inclinación del terreno tengo el mismo sentido &ue el de la !anca, se compensara aproximadamente con los de otra sección seme#ante en la cual el sentido de la inclinación natural del terreno sea contrario al de la !anca peraltada. En las secciones mixtas simples, con so!re ancho y peralte, tiene aplicación la regla del Bcálculo a!reviadoC para el sector de área &ue o!tenga tanto el e#e de la vía como la semi!anca sin so!re ancho.
! SECCIONES COMPUESTAS +e denomina secciones trasversales compuestas a&uellas en &ue, por las irregularidades del terreno, es preciso acotar diferentes puntos del perfil a fin de calcular las áreas con mayor aproximación posi!le. 'ara acotar los puntos esenciales del perfil de una sección trasversal compuesta se toma como plano de referencia el de la su!rasante de la vía en esa sección. "on !ase en la cota de tra!a#o y utiliando un nivel *ocGe se hace, en la mura situada en el e#e una lectura tal &ue la altura de la visual &uede a metros completos so!re dicho plano si se opera con cotas de tra!a#o en corte, o de!a#o de él si esta cota corresponde a terraplén. En el estudio de esta clase de secciones se consideran5 homogéneas y mixtas sin so!re ancho ni peralte, y homogéneas y mixtas con so!re ancho y peralte.
AREAS MEDIDAS CON PLANIMETRO El segundo procedimiento anunciado para colocar estacas de chaflán consiste en el levantamiento cuidadoso del perfil trasversal en cada a!scisa del e#e localiado 20
de la vía. Este perfil se di!u#a a escala adecuada en papel milimetrado y en él se diseña la sección correspondiente de la !anca, sea en tangente o en curva, con detalles de ancho, so!re ancho, peralte y taludes respectivo. El grafico así ela!orado se o!tiene dos datos, útiles en su orden para la construcción y para los cálculos de volúmenes en movimiento de tierras5 las distancias del e#e a cada uno de los puntos de talud, con las cuales se colocaran en el terreno las estacas de chaflán en cada sección trasversal, y el área de cada sección medida con planímetro para el consiguiente cálculo de volúmenes. +i se trata de una sección con cota de tra!a#o en terraplén, el levantamiento del perfil trasversal se realia en forma análoga a la del caso de la sección en corte, tomando como referencia dicha cota y la recta horiontal &ue pasa por el e#e de la su!rasante. *a sección &uedara totalmente por encima del perfil del terreno si es homogénea en terraplén, o parte encima y parte de!a#o si es mixta.
CALCULO DE VOLUMENES 0na ve determinada las áreas de la sección trasversal en un sector de carretera localiado, ya por el sistema de localiación directa de estacas de chaflán o por el de levantamiento de perfiles y di!u#o de tales secciones y su medición con planímetro, se procede el cálculo de los volúmenes comprendidos entre cada dos secciones consecutivas. 'ara los efectos de este cálculo es preciso definir los tipos de volúmenes geométricos &ue más se aproximen a la magnitud de las masas de excavación y de terraplén en el movimiento de tierras. "omo la aplicación de la formula prismoidal en la cu!icación de volúmenes en explanación de carreteras implicaría la la!or adicional de determinar en el terreno una sección en la mitad de las dos &ue limitan el volumen por calcular, ordinariamente se emplean el método de las áreas medias &ue consiste en tomar la semisuma de dos áreas consecutivas y multiplicarla por la distancia entre ellas. Este método ofrece resultado suficientemente aproximado, especialmente cuando tales áreas difieren poco entre sí, caso en el cual se estima &ue el error no alcana a 4. En terrenos con fuertes pendientes trasversales la aplicación del método puede ocasionar errores de ( o más, pero es el generaliado en los cómputos prácticos de movimiento de tierras.
2.2.
MARCO LEGAL
MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE
21
•
L"# $$ %22&12&1$$'( 'or la cual se crea el Finisterio del Fedio Am!iente, se reordena el +ector 'ú!lico encargado de la gestión y conservación del medio am!iente y los recursos naturales renova!les, se organia el +istema Iacional Am!iental, +/IA, y se dictan otras disposiciones.
INVIAS El /nstituto Iacional de 7ías inició la!ores el primero de enero de 4JJK mediante el decreto (4L4 del -) de diciem!re de 4JJ(, &ue creó un esta!lecimiento pú!lico del orden nacional, con personería #urídica, autonomía administrativa y patrimonio propio, adscrito al Finisterio de %ransporte, &ue tuviera como o!#etivo e#ecutar las políticas y proyectos relacionados con la infraestructura vial a cargo de la Iación. $urante el fortalecimiento del sector transporte /I7/A+ tam!ién asumió nuevas funciones y su estructura interna cam!ió con los $ecretos IM ()1N y ()NL del (K de #ulio de ())-. "omo organismo adscrito al Finisterio de %ransporte, el /nstituto Iacional de 7ías pertenece a la Oama E#ecutiva. El /nstituto Iacional de 7ías, /nías, tendrá como o!#eto la e#ecución de las políticas, estrategias, planes, programas y proyectos de la infraestructura no concesionada de la Oed 7ial Iacional de carreteras primaria y terciaria, férrea, fluvial y de la infraestructura marítima, de acuerdo con los lineamientos dados por el Finisterio de %ransporte.
OBJETIVOS DE CALIDAD •
•
"ontri!uir al desarrollo vial del 'aís. 'ropender por la +atisfacción de clientes de /I7PA+ y usuarios de la infraestructura vial.
•
Fantener la infraestructura vial a cargo de /I7PA+.
•
"ontratar la e#ecución de los programas y proyectos viales.
•
*ograr eficiencia y calidad en los programas y proyectos viales.
•
Fe#oramiento continuo de los procesos. 22
•
•
R")*+,-/0 N '2$ 3"+ 14 3" 56*)7* 3" 28 'or la cual se actualian las Iormas de Ensayo de Fateriales para carreteras. R")*+,-/0 N 91 3"+ 2 3" 3-";<=" 3" 29. 'or la cual se adoptan los límites de pesos y dimensiones en los vehículos de transporte terrestre automotor de carga por carretera, para su operación normal en la red vial a nivel nacional.
R")*+,-/0 N 2$99 3"+ 1' 3" >,0* 3" 2. 'or la cual se esta!lecen los parámetros mínimos de revisión para via!iliar los proyectos de inversión de infraestructura vial territorial en inversión de los recursos del Qondo Iacional de Oegalías. '. PARÁMETROS •
1. $i!u#ar el alineamiento vertical. "alcular las carteras de localiación de la rasante para cada curva 8utiliar alternativamente, curvas simétricas y asimétricas;. 2. Fostrar la cartera de nivel de toda la vía. '. 'resentar secciones transversales en papel milimetrado carta para cada a!scisa múltiplo de ()m en tangente en cada ()m en curva 8utiliar ( secciones por ho#a;. 9. "artera de chaflanes. 4. 'lano de chaflanes. 8. Femoria general de todo el proyecto 8incluye las - entregas corregidas;. "umplir normas de /"I%E" y en el es&uema mínimo dado en clase.
9. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL CORREDOR VIAL
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*os re&uisitos y exigencias para el proyecto vial son impuestas por el docente /ng. $aniel contreras &ue evaluara el proyecto del diseño geométrico en todas las etapas. En los anexos del presente tra!a#o se presentaran los siguientes cuadros5 •
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$i!u#ar el alineamiento vertical. "alcular las carteras de localiación de la rasante para cada curva. Fostrar la cartera de nivel de toda la vía 'resentar secciones transversales en papel milimetrado carta para cada a!scisa múltiplo de ()m. "artera de chaflanes y cu!icación 'lano de chaflanes "artera de diagrama de masas Femoria de todo el proyecto
4. ANALISIS DE RESULTADOS 24
Al finaliar los cálculos del proyecto se puede decir &ue se o!tuvieron en el alineamiento vertical, K curvas - de las cuales son convexas y una cóncava, siendo intercaladas entre simétricas y asimétricas. +e realiaron las secciones transversales y #unto a los cálculos de la cartera de chaflanes, se o!tuvo el movimiento de tierras &ue se realiaría en el proyecto5 TOTAL TERRAPLEN
79897,53 m3
TOTAL CORTE
74162,19 m3
+e o!tiene más volumen en terraplén de!ido a una anomalidad muy a!rupta en el terreno en la cual, para este proyecto académico solo se diseñó la curva vertical en el sitio, aun&ue puede tener otra solución, como se expresara más adelante en las recomendaciones.
N. CONCLUSIONES. 25
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Oealiar un !uen alineamiento vertical es clave para la seguridad y comodidad del usuario, además respetar ciertas normas como () m en corte y 4) m en terraplenes ayuda a reducir costos en el proyecto. Al realiar el trao de la línea de rasante se de!e tener en cuenta la topografía del terreno, para diseñar algo seguro, cómodo y de !a#o movimiento de tierras. Racer el cálculo de las curvas verticales e identificar sus puntos máximos y mínimos es de ayuda, ya &ue se identifican los puntos donde se de!en u!icar las alcantarillas y los posi!les puntos donde hay acumulación de aguas lluvia. 0n !uen cálculo de las secciones transversales y cartera de chaflanes ayuda a ser más preciso en el movimiento de tierras y a reducir costos.
8. RECOMENDACIONES •
'ara el diseño final del proyecto se encontró un sitio critico en el perfil del terreno en el cual la topografía es a!rupta y presenta una caída repentina y luego vuelve a su!ir, en este punto hay un relleno mayor a () m y una lu mayor a 4)) m, lo cual en un caso real como di#o el /ng. $aniel en la asesoría se de!e implementar un puente o un viaducto el cual daría
•
solución al pro!lema &ue presenta el terreno en este sitio. Al final del proyecto no se puede terminar al mismo nivel del terreno y se de!e realiar un terraplén, de acuerdo a esto se asume &ue la vía continúa y se haría un descenso gradual hasta llegar a la cota de terreno natural.
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BIBLIOGRAFÍA
OA7, 'A0* EF/*/. B$iseño de carreterasC. +exta edición. 'opayán 4JJ1. "SO$EIA+ T, UAFE+. $iseño geométrico de vías. 0niversidad del valle. +egunda edición. +anta fe de ogotá ())). F/I/+%EO/ $E %OAI+'O%E /I+%/%0% IA"/IA* $E 7/A+ B/I7/A+C, Fanual de diseño geométrico para carreteras. +anta fe de ogotá 4JJV. I0E7 "$/T IA"/IA* $E %OAI+/%, edición actualiada año ())J. "apitulo ? B"lasificación y 0so de las 7íasC
27
ANEOS LISTA DE ANEOS 'ág.
ANEO A. "0O7A 7EO%/"A* E+
-(
"I7E?A A+/FE%O/"A 4. "0A$O 4 $E (. "0A$O ( $E -. "0A$O - $E -
-( -( -( -(
"I"A7A +/FE%O/"A 4. "0A$O 4 $E (. "0A$O ( $E -. "0A$O - $E -
-----
"I7E?A A+/FE%O/"A 4. "0A$O 4 $E (. "0A$O ( $E -. "0A$O - $E -
-K -K -K -K
"I7E?A +/FE%O/"A 4. "0A$O 4 $E 4 (. "0A$O ( $E 4 -. "0A$O - $E 4
-1 -1 -1 -1
•
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•
•
ANEO B. "AO%EOA $E "RAQ*AIE+
-N
28
4. "0A$O 4 $E (. "0A$O ( $E -. "0A$O - $E -
-N -L -V
ANEO C. "AO%EOA $E I/7E* $E *A 7/A
4. (. -. K.
"0A$O 4 $E K "0A$O ( $E K "0A$O - $E K "0A$O K $E K
-J -J K) K4 K(
ANEO D."AO%EOA $E "0/"A"/I
K-
4. "0A$O 4 $E (. "0A$O ( $E -. "0A$O - $E -
KKK K1
ANEO C."AO%EOA $E FA+A+
KN
4. "0A$O 4 $E (. "0A$O ( $E -. "0A$O - $E -
KN KL KV
29
