DISEÑO DISEÑO AUTOMATI AUTOMATIZADO ZADO DE CARRETERA CARRETERAS S RESUMEN
Los Aportes de los Sistemas de Ultima Generación para el Desarrollo de Proyectos de Viales en el Perú, engloba muchas materias de investigación, sin embargo, se especificó en este trabajo lo referido al Diseño Geométrico Automatizado de Carreteras. Para poder llegar a juntar todas las tecnologías (equipos y programas), se ha tenido que trabajar en levantamientos con todo tipo de equipo y haber pasado pasado por una etapa de transición transición de equipos equipos mecánicos, mecánicos, luego automáticos automáticos,, electrónico electrónicoss y finalmente digitales. Todo esto con respectos a trabajos de campo. Par a el trabajo de gabinete, pasar de las reglas de cálculo, ábacos, instrumentos de dibujo al uso de computadoras, dentro de las cuales trabajaban en Sistemas Operativo: DOS y luego al entorno Windows, con una serie de progra programas mas para para todo todo uso, uso, no sólo sólo para para cálcu cálculos los sino sino tambié también n para para grafic graficar. ar. Todav Todavía ía estamo estamoss trabajando con tecnologías mixtas. Pero cómo conectar estos dos procesos de forma ordenada y entend entendibl ible, e, es decir, decir, concil conciliar iar el Campo Campo con el Gabine Gabinete te e integr integrarl arlo. o. A través través de todo todo este este conoci conocimie miento nto llegam llegamos os a la conclu conclusió sión n que el Estado Estado del Arte Arte del Diseño Diseño Geomét Geométric rico o en la actualidad, prácticamente lo tiene el Software Geopak, un Programa con herramientas tan flexibles y poderosas, y como demostramos en esta Tesis, se acopla muy bién en el Diseño Geométrico para las Carreteras del Perú, ya que cumple con las normas del AASHTO, las cuales son la base de las nuevas normas peruanas para el Diseño Geométrico de Carreteras. Finalmente, se ha realizado una aplicación sobre un levantamiento topográfico tomando una base de datos, creando el modelo digital del terreno y pasando por todo el proceso de edición, creando cadenas cuyas características describen bordes de carreteras, quebradas, pie de talud, limites de propiedad, etc. Obteniendo el DTM, podemos trazar y rediseñar sin ningún problema, ya que vamos a poder extraer perfiles y secciones del terreno. Una vez conocido el Software, el diseño se estandariza, vamos creando las librerías (preferencias), formatos para cada tipo de planos de diseño, con todos los requisitos que pidan las entidades contratantes. ANTECEDENTES En los últimos tiempos, el Perú está por debajo de muchos países sudamericanos con respecto al tema de Carreteras; muchos nos llevan ventaja ya que hemos tenido desfase en el tiempo a lo que se refiere a nuevas técnicas. Dentro de la ingeniería vial tenemos dos generaciones con diferente preparación y conocimiento, que recurre a técnicas mixtas. Es importante fusionar dichas tendencias: partir del trabajo tradicional y el criterio ingeni ingenieri erill al uso de recurs recursos os de última última genera generació ción n que se creó creó con los aparat aparatos os electr electróni ónicos cos,, digitales, las computadoras y ahora que internet nos muestra el camino más cerca al cambio. Herramientas que entregan al ingeniero respuestas más rápidas, eficientes y de mejor calidad. La tecnología ha llegado tan de prisa, que el diseño y el criterio pierden la esencia, esto conlleva a tener errores muy frecuentes en trabajos de campo y gabinete. Existen otros conceptos de Topografía y Diseño: Estación Total, Modelo Digital del Terreno, Sistema de Posicionamiento Global, Teletrabajo, Nuevas Normas y limitaciones. Antes no se tomaban en cuenta: el Impacto Social, Impacto Ambiental, Ecosistemas, etc. Por lo tanto, nuestro personal capacitado en la década de los 70 del Siglo pasado no se adaptan todavía con muchos de estos conceptos. Este tema de investigación que involucra no sólo conceptos y métodos sino, experiencia de trabajos realizados que ha permitido la comparación de nuevos elementos, encontrar sus errores tanto en levantamientos con teodolito, con estación total, comparar con GPS, aprender programas como Autoci Autocivi vil, l, AIDC, AIDC, Inroad Inroadss Select Select CAD, CAD, Geopak Geopak:: Survey Survey y Geopak Geopak Road, Road, que han permit permitido ido seleccionar cual de todos ellos es el adecuado para una automatización más eficiente en el diseño geométrico de carreteras. Hay intentos por crear programas (software) nacionales, cumplen su objetivo, pero todavía tenemos mucho por desarrollar, sobre todo en la generación del Modelo Digital del Terreno, Generación de Secciones Transversales, que dan origen a la creación de las curvas de nivel y el tratamiento de la superelevación. En la actualidad en el diseño profesional de carreteras se cuenta con software especializado, que permite realizar en corto tiempo el procesamiento de grandes proyectos de carreteras y con una alta precisión en los cálculos de elementos y metrados de explanaciones.
Geopak Road es un programa de amplia versatilidad y performance, sus herramientas informáticas engloban desde la introducción de datos cartográficos y topográficos hasta la edición de planos definitivos para su inclusión en el documento final, pasando por todas las etapas de diseño. Direcciona las necesidades de un rango diverso de proyectos de Ingeniería Civil con una plataforma entendible para el diseño y complementado por un sofisticado componente de coordenadas geométricas (cogo). La estructura de datos es mucho más entendible por trabajar en un entorno gráfico (CAD) sobre el cuál corre el programa. Esta facilidad permite el desarrollo de sofisticadas operaciones en 3D, tales como, análisis de movimiento de tierras, generación de perfiles, peraltes, etc. Se desea que el uso del programa sea una herramienta de fácil manejo en el diseño geométrico de carreteras, permitiendo la adaptación para un caso concreto, de tal forma que se puedan observar todas las fases del diseño: desde el ingreso de datos hasta la presentación de planos finales. Editar, ampliar y modificar tanto datos topográficos, como, parte del diseño geométrico. Se tratará en el desarrollo de éstos objetivos poner en claro los pasos a seguir en el procesamiento de la información de manera general. El diseño profesional de carreteras se realiza en la actualidad mediante el uso de software especializado, dentro de los cuales se tiene el Autocivil, Inroads, GEOPAK, etc. El gran avance de las computadoras y de los diversos programas constituyen una herramienta muy potente.
11.1 COMPARACIÓN ENTRE LAS ETAPAS DEL TRABAJO TRADICIONAL
El criterio de la selección de la carretera desde la antiguedad hasta hace pocos años requería de una buena dosis de sentido común y conocimiento del lugar y no de mucha habilidad técnica. Los caminos generalmente de muy poca pendiente y sección reducida con lo cual se obtenían muy pocos movimientos de tierra. Los romanos fueron la excepción, ellos tomaron caminos de largas tangentes, a través de valles y cerros, sin tomar en cuenta la topografía, evitando sólo los peores obstáculos, la finalidad probablemente era acortar distancias y movilizar sus tropas más rápidamente, otra de las características de las vías romanas era que siempre fueron elaboradas sobre terraplenes con material de préstamo y en la cima de los cerros. En la construcción de Canales se dieron lugar a otro tipo de problemas en el trazo, no se podían evitar ir más pegado al terreno, lo que originaba cambios bruscos en el alineamiento y de mayor longitud para cruzar valles y bordear los cerros, para no poder salir de la línea de pendientes. Luego para acortar distancias y mantener los costos de operación se tuvieron que realizar grandes terraplenes y cortes muy profundos. En la época de los ferrocarriles tener pendientes excesivas y curvas pronunciadas elevaban muchísimo los costos de operación, sin embargo, a comienzos del siglo XX ya se trazaban nuevos ferrocarriles sobre terrenos accidentados. Estos proyectos demandaban una exploración muy compleja y un exámen minucioso del terreno y con el fín de satisfacer dichos requerimientos apareció en los Estados Unidos un nuevo método de trazado: El Método Topográfico o ferroviario 1. En los grandes países, es utilizado el método topográfico en la mayoría de las principales carreteras de los Estados Unidos y especialmente en los proyectos costosos y difíciles: supercarreteras. Algunas de las operaciones ejecutadas antiguamente por métodos de reconocimiento del terreno, son hechos eficientemente con procedimientos fotogramétricos. Todo lo anteriormente visto todavía se mantiene como criterio de un buen trazado y considera dentro de sus pasos: El Reconocimiento, La Selección de Ruta, El Estudio Preliminar, El Proyecto de Gabinete y el Trazo Definitivo. Pasos que a través del tiempo se mantienen. Con la aparición de las computadoras, surgen diferentes elementos que reducen el tiempo y la eficiencia de los cálculos y documentos de gabinete para llegar al trazado definitivo. La evolución y competitividad de la industria hizo posible que los métodos antes mencionados, mostraron una variedad de productos que ahora se puede utilizar, no sólo en equipo de campo para realizar los levantamientos topográficos de ràpida lectura y mayor precisión, sino también en la
elaboración del trabajo de gabinete, tanto para el procesamiento de la base de datos de campo, herramientas de cálculo, elaboración de documentos: planos y reportes. A continuación veremos los cambios que ha surgido en los diferentes elementos del diseño de carreteras. La gran empresa caminera desarrollada en nuestro país asume muchos retos para el ingeniero en todos los campos y ellos deben de coordinar y dar a luz la mejor solución.
1.3.1 Campo: Levantamiento Básicamente el trabajo de Campo se reduce a la toma de puntos sobre un terreno al cual se llama Levantamiento Topográfico, el método con el cual se busca el trazo de la carretera se inicia con el método topográfico o ferroviario. Este método consistía en usar los métodos de reconocimiento del terreno, desarrollando un plano de una faja topográfica angosta por donde se deseaba que pase el ferrocarril, en el caso de terreno agreste se contaba con diferentes rutas (denominados “proyectos”) se evaluaban en gabinete sin tener que hacer trabajo de campo, y luego se iba al terreno con el Proyecto Gráfico elegido y se efectuaba el trazo definitivo. Con el tiempo, a pesar del avance tecnológico de los vehículos, permitían el uso de mayores pendientes, sin embargo, no había mucha base que fundamentaran el uso de este método gráfico, estas desventajas derivaron en la necesidad de mantener el antiguo método directo. Bajo el “método directo”, el trazador ubicaba sus tangentes mediante inspecciones del terreno, acomodando las curvas a medida que avanzaba, cuando la zona era plana, podría obtener éste un trazo razonablemente bueno. Sin embargo, en el caso de terrenos agrestes, los trazos resultaban ineficientes, lo que llevó a retomar el método topográfico, sobretodo los proyectos de mayor importancia. Experimentaron que el costo adicional del plano topográfico de la faja, era recuperado completamente al obtener un trazo más económico con menores costos de construcción. En los grandes países, es utilizado el método topográfico en la mayoría de las principales carreteras de los Estados Unidos y especialmente en los proyectos costosos y difíciles: supercarreteras. Algunas de las operaciones ejecutadas antiguamente por métodos de reconocimiento del terreno, son hechos eficientemente con procedimientos fotogramétricos. A pesar de tener nuevas herramientas es importante no dejar de lado todo lo anteriormente indicado, puesto que, es importante mantener el criterio de trazado, porque muchos usuarios de las herramientas hoy disponibles se olvidan de lo fundamental, que es la toma de datos y los cuidados que se deben mantener para su precisión, y no pensar que el equipo y las computadoras arreglan todo y no es así, si se introduce “datos errados, te calculará errores y más errores” Para el caso de levantamientos topográficos: la brújula, cinta métrica, eclímetro, teodolitos telescópicos y niveles mecánicos de alto costo en su época, que hacía inaccesible su compra en nuestro país hasta hace unos pocos años. Hoy se siguen utilizando pero ya no a los costos de antes, además que su precisión es muy superior y su manejo mucho más ràpido. Los teodolitos automáticos (tuvieron poco tiempo). En el caso de los niveles, actualmente se cuentan con niveles láser, cuya precisión es muy alta y toma datos muy rápidamente. En el Perú, en la década de los noventa ingresa un nuevo producto “Total Station”, la Estación total, una especie de teodolito electrónico y luego digital, que aparte de tomar los datos en coordenadas esféricas (ángulos y distancias) o en coordenadas cartesianas (x,y,z,etc) registra y almacena dichos datos en capacidades considerables, realiza operaciones de cambio de coordenadas, puede ingresar replanteos y ubicarlos en la zona, trabajando con colectora de datos (calculadoras programables con una tarjeta especial). Hoy ellas pueden registrar en su memoria dichos datos de campo e interactúar mejor con las computadoras portátiles que se pueden llevar al campo. Pero el levantamiento debe estar ligado a las coordenadas absolutas, por lo tanto, es necesario utilizar el Sistema de Posición Global GPS.
Las estaciones se establecerán sobre terreno firme, abierto y a nivel, o sobre estructuras que aseguren razonablemente su protección y estabilidad en el tiempo, siempre teniendo
en cuenta el mejor acceso posible y las condiciones establecidas para la futura observación GPS. En el caso de las estaciones que se encuentren dentro de las poblaciones, este requisito será cuidadosamente observado, considerando la ubicación y el entorno. En estos casos, se preferirán las instalaciones permanentes y lugares donde no se prevean futuras construcciones que pudieran modificar el esquema de obstrucciones y restringir su uso futuro. Los sitios que en general reúnen estas características son: atrios de iglesias, plazas públicas, instalaciones deportivas, escolares, gubernamentales, entre otras. En la presente investigación se describe la metodología adoptada para la recolección de información topográfica de conformidad con los requerimientos de los términos de referencia de un proyecto y las necesidades de los especialistas. De igual forma, se explica la construcción de la poligonal base para tomar la información y los enlaces con el sistema de coordenadas UTM 2y el plano de referencia en altimetría. 1.3.1.1 Metodología Adoptada Para la poligonal de apoyo, la metodología adoptada es la de una poligonal abierta con cierres parciales en la vista atrás después de tres series de lecturas, el promedio presentado por el equipo electrónico empleado es el definitivo en coordenadas. Es importante indicar que para la verificación de la poligonal abierta se toman lecturas de coordenadas geodésicas en sectores de la carretera para poder realizar el cierre angular y el control de posición de dicha poligonal. Con respecto a la nivelación se toma como referencia el plano altimetrico del BM oficial del IGN. Para la construcción de los hitos se considera un monumento de 0.30 x 0.30 metros de superficie por 0.40 metros de altura, anclándose un fierro de 3/8 de pulgada en un concreto de 140 kg/cm2. Para los PI´s que caen dentro de la calzada se incrusta un clavo de acero o de calamina para identificar la intersección de los alineamientos. Las secciones transversales se toman empleando una nivelación cerrada de progresiva por progresiva, hasta cubrir una sección de 50 metros por lado de eje en el caso de un trazo existente. 1.3.1.1.1 Poligonal Básica Basado en el alineamiento de la carretera se crea una poligonal base desde la cual sé esta tomando toda la información topográfica. Cada lado de la poligonal se mide con estación total teniendo como coordenadas de partida las originadas con GPS; las lecturas de ángulos y distancias son almacenadas en archivos de la estación y convertidas en coordenadas para su transferencia a nuestra computadora. Para graficar la poligonal se trabaja con los azimuths de cada alineamiento obteniéndose una línea continua de espesor moderado y una línea discontinua para apreciar el eje geométrico. En muchos casos el eje geométrico es la poligonal con la finalidad de tomar el mismo ancho de la plataforma actual, asimismo salvar las diferentes obras de arte en buen estado. 1.3.1.1.2 Nivelación Geométrica De acuerdo a la metodología de trabajo, se nivela todas las progresivas trazadas en el terreno en forma directa, también los PI´s y vértices de la poligonal, asimismo, entradas y salidas de las alcantarillas y puentes. Es importante indicar que para la etapa de replanteo se tomaran los BM´s construidos por nosotros, los mismos que se encuentran totalmente cerrados cada 500 metros y no podrán tomarse otros BM´s de la zona porque no han sido considerados por estar lejos del proyecto o estar destruidos. Para las obras de artes importantes se están dejando BM´s auxiliares inscritos en su estructura, a fin de poder replantear las soluciones de los especialistas. 1.3.1.1.3 Secciones Transversales Cada 20 y 10 metros entramos tangentes y curvos respectivamente, también se seccionan los ejes de alcantarillas, inicio y fin de las obras de arte existentes, inicio y fin de puente, siendo estas
progresivas fraccionarias. Las secciones transversales de cada progresiva tendrá una franja e 100 metros de ancho, obteniéndose información para las curvas de nivel y el movimiento de tierras. Para las alcantarillas se toma la información por el mismo cauce de la quebrada a fin de tener facilidad para el estudio de las obras existentes. Cuando se defina el espesor de pavimento se podrá definir las secciones transversales mostrando las cajas de diseño y las áreas de cortes y rellenos respectivas. 11.3.1.1.4 Replanteo de Campo del eje de Diseño Definitivo Una vez que el eje y rasante definitivos sean determinados, con el apoyo del software se puede generar una lista de coordenadas geodésicas a intervalos que se deseen: 5m, 10m, 20m, etc. Esta información puede ser cargada en la colectora auxiliar de las estaciones totales para agilizar el trabajo de las brigadas al momento de replantear o estacar el eje de diseño, así como la ubicación y referenciación de inicio y fin de los elementos geométricos y de los Pis
1.3.2 Gabinete: Cálculos y procesamiento Antes de la aparición de los ordenadores, los cálculos necesarios para el proyecto se realizaban con la ayuda de calculadoras clásicas, tablas numéricas, ábacos, máquina de calcular mecánica y un planímetro, una vez realizado todos los cálculos se procedía a llevar todos los datos y diseños en los planos. Planos que se trabajaban a mano sea con lápiz o tinta sobre papel vegetal o película, luego se estandarizó realizarlo con papel canson, tinta e instrumentos de dibujo: escuadras, regla T, transportadores, plumas, etc. Para el caso del trabajo de gabinete, comenzaron a producirse diferentes tipos de programas (software) tanto para cálculos como para la elaboración de planos. Antes se trabajaba por separado, las hojas de cálculo: Lotus, Q-Pro, Excell; Procesadores de Texto: Word Star, Worperfect, Microsoft Word, etc; Base de Datos: DBase, Foxpro, FoxBase, etc. y graficadores (CAD): AutoCad, MicroStation, IntellingCAD, etc., programas en todas sus versiones trabajaban separadamente y que dan origen a la necesidad de un software que unifique todas estas actividades en un solo paquete, programas que han ido evolucionando también en los diferentes sistemas operativos (DOS, Windows, OS, etc.), programas como:Surfer, Autocivil, RoadCalc, Civil Survey, AIDC, Inroads Select CAD y Geopak, pueden haber otros, pero estos son los más utilizados en nuestro país. Por otro lado, existe un cambio en las Normas de diseño no sólo en nuestro país si no en el mundo entero. Haciendo nuestro análisis mas profundo y detallado. Durante la etapa de replanteo del eje geométrico, en gabinete se analizaran diferentes alternativas de ancho de plataforma a fin de optimizar el objetivo del proyecto. El diseño geométrico de la carretera tomará en cuenta las Normas Peruanas actuales, complementariamente usará el manual de la Referencia [6]. Respetando lo anterior se procederá al diseño de los elementos geométricos del alineamiento horizontal, tangentes y curvas para su posterior replanteo dependiendo del análisis de seguridad vial así como de las especificaciones geométricas requeridas. Se empleará software de diseño vial como GEOPAK, Inroads Select CAD, ROADCALC o AUTOCIVIL, complementado con el editor de dibujos AUTOCAD Sobre el perfil longitudinal se trazará la rasante tomando en cuenta las pendientes máximas especificadas y los radios de curvatura vertical adecuados evaluando en un proceso interactivo el balance de movimientos de tierras hasta llegar al diseño óptimo. La sección transversal a utilizar estará de acuerdo a las normas del MTC y se desplazará a lo largo de la rasante diseñada con el fin de poder calcular las áreas de corte y relleno así como los volúmenes entre cada estación a cada 20 mts. ; se obtendrán adicionalmente volúmenes de base, sub-base, pavimento, etc. Con la información elaborada se efectuarán, siempre con procedimientos y técnicas computacionales, el diagrama de masas con el cual se procederá a diseñar las líneas de balance,
calculándose los puntos de balance, cortes, rellenos, préstamos, desperdicios, sobre acarreos, longitudes de transporte y los volúmenes totales. Se elaborarán planos con la información planialtimétrica conteniendo todos los datos e información producto de los diferentes diseños y que servirán de base para la ejecución física de la obra. Los planos se elaborarán a las escalas indicadas en los términos de referencia. En los trabajos de gabinete es primordial mostrar lo importante de crear una superficie (cuando se utiliza el Programa Inroads Select CAD) o un DTM, cuando se trata de Geopak ROAD o SURVEY, este modelo digital del terreno es la base fundamental para empezar nuestro diseño geométrico, por lo tanto, es importante que sea lo más preciso posible, es por ello que, mostramos adelante la edición del modelo o superficie en el siguiente capítulo, pero el proceso es el m ismo, cualquiera que sea el software.
1.3.3 Planos: Dibujo.
El primer paso para construir una carretera, consiste en preparar planos y especificaciones para cada fase de trabajo, describiendo en detalle exactamente qué materiales se irán a usar y cuál será el trabajo por hacer. Aún cuando se haga el trabajo por administración, se requiere de planos y especificaciones para guiar al supervisor que ejecutará la c onstrucción. Se ha pasado de los bosquejos en mano alzada a los planos digitales realizados por computadora, los planos antiguos eran más descriptivos y en ellos se colocaban más los procedimientos constructivos y las especificaciones técnicas, con menos datos de cálculos como cotas en los perfiles, etc. Para el caso de las secciones transversales, no hay cambios considerables se han incrementado cotas para puntos intermedios, metrados, ordenadas de la Curva Masa. En el ítem1.6.5 veremos la preparación de planos según los requerimientos de la norma y con ayuda del software seleccionado.
11.4 ESTADO DEL ARTE DEL DISEÑO GEOMÉTRICO. Explicar el Estado del Arte del Diseño Geométrico, es muy difícil, ya que corresponde explicar lo que el hombre conoce de una ciencia y recopilar la más alta tecnología concerniente al Diseño Geométrico, no referido a nuestro país sino, de forma global a todos los países desarrollados y en vías de desarrollo. Una técnica destinada a diseñar la vía con las mejores características en cuanto a su operación, seguridad, confort, arquitectura y economía. Realizando muchas investigaciones Geopak es considerado el Estado del Arte del Diseño Geométrico de Carreteras en los Estados Unidos, esta consideración se puede hacer extensiva a nuestro país, ya que Geopak se caracteriza por ser un software muy potente y de gran flexibilidad para los problemas y restricciones que se presenten. Si lo comparamos con los programas existentes en el Perú: AIDC, Civil Survey, Autocivil, etc., inclusive el Inroads Select CAD, que es uno de los más completos y trabaja en entorno de AutoCAD y MicroStation, tiene sus deficiencias (p.e.: En la Generación del Modelo Digital del Terreno y en las secciones transversales propuestas, cálculo de movimientos de tierra, entre otros). Por ejemplo, el AIDC cada vez que se quiere corregir puntos del levantamiento y generar nuevas curvas de nivel, se tendrá que correr todo el levantamiento, las secciones típicas las trabaja con plantillas, para los tramos en curvas y transición se hace muy tedioso. El AutoCivil trabajaba por módulos, lo malo que se trabaja separadamente, cada vez que se activa un programa se desactiva el otro, esto lo hace más rígido, dentro de sus módulo tenemos: AutoCollect, AutoContour, AutoHighway, AutoSurvey, AutoDTM, AutoProfile, AutoXSections, AutoHect2, AutoRoads, AutoStorn, AutoSewer, AutoTemplate, AutoWater, AutoUtil, etc. En el caso del Inroads Select CAD, la edición de los triángulos si es ingresada por puntos y se desea una edición gráfica, para que
sea efectiva el archivo debe estar definido en 3D sino, no cambia la triangulación; por otro lado, en la generación de las secciones transversales se basa en el concepto de generar una superficie propuesta, el problema surge al triangular la superficie puede interpolar mal, sobretodo si se generan muy espaciadas las cajas propuestas en zonas donde existen muchas curvas, al dibujar las cajas, lo hará con distancias erradas y por lo tanto areará con errores, a diferencia que si logran con criterios como es el caso del Geopak, programa que tiene una herramienta poderosa que es el DTM, entre muchas otras. Hay intentos de Tesis de Investigación que realizan software para carreteras, como por ejemplo la Tesis de Maestria en Informática “Un soporte gráfico para el diseño de carreteras según la norma peruana” realizada por el Ing. Carlos Napoleón Chonón Chávez, programando en Autolisp que son ejecutadas en el entorno de Autocad y utiliza sus herramientas, logra desarrollar planos de planta, perfil y secciones, pero no genera curvas de nivel (dentro de las aplicaciones sería un interesante aporte para un Tema de Tesis de Investigación con alto contenido de programación), se puede profundizar al respecto con la Referencia [14], que es la base para desarrollar un modelo digital del terreno, a la vez que no permite rediseñar una variante y los datos son ingresados sólo para el caso de levantamientos y cumple la Normas del año 1970, que es un paso importante, a considerar. Quizás es más productivo tomar lo más actual, trabajar y explotar ese potencial que nos pueda aliviar grandemente el diseño de las carreteras en forma automática, quizás ya podemos hablar hacia el futuro muy cercano, que gracias a la internet podemos transportar e intercambiar información durante el proceso de diseño y el teletrabajo (trabajo de lejos) se verá cada vez más presente entre las oficinas, el campamento y el hogar, esto permite acortar los tiempos y las distancias del Campo y Gabinete. La utilización de las técnicas de internet, permite preveer progresos considerables en la explotación y la gestión de las carreteras. Estas técnicas van a favorecer la comunicación entre las diversas partes implicadas, compartiendo recursos en tiempo real.
11.5 COMPARACIONES Y ADAPTACIONES A LA NORMA PERUANA DE CARRETERAS
Para lograr que el programa trabaje con los parámetros que rige la norma, es importante que la base de datos cumplan con las mismas, revisamos las coincidencias que encontramos para el diseño automático, sobretodo para la creación del Alineamiento Vertical y los Peraltes, lo que refiere a los otros criterios de diseño serán controlados por el ingeniero diseñador. En los anexos se realiza unos cuadros comparativos entre las Normas del año 1970 y 1999.
1.5.1 Alineamiento Vertical
Geopak logra controlar los alineamientos verticales de acuerdo a: velocidad de diseño, valores de k, etc. Las longitudes de curvas verticales están determinadas según sean cóncavas o convexas, son calculadas tomando como críticas la longitud de parada (Dp) y la longitud de paso (Da), ver figuras 403.01, 403.02, 403.03 y 403.04 de la Nueva Norma de Diseño Geométrico de Carreteras (DG 1999), [15], o también podemos evaluar las fórmulas del manual AASHTO 3. Adicionalmente considerando efectos gravitacionales y fuerzas centrífugas que afectan con mayor proporción a las curvas cóncavas, de la cual se tiene el sgte modelo matemático. L = A V2 395 Donde: L: Longitud de la curva vertical (m). V: Velocidad directriz o de diseño (kph). A: Diferencia Algebraica de pendientes (%). Esta misma fórmula la encontramos en la página 313 de la Referencia [6], Geopak posee una base de datos para los valores de K, de acuerdo al tipo de curva y velocidad de diseño. Como se muestra a continuación
Tenemos que tener cuidado de revisar los sistemas de trabajo, felizmente Geopak dentro de sus preferencias contamos con los dos sistemas: Inglés (mph, ft, etc.) y Métrico (kph, m, etc.). 11.5.2 Superelevación (Peraltes) También calcula automáticamente los peraltes, tiene dos métodos uno por e l COGO y otro generado por un archivo de entrada, el cual muestra las transiciones que son procesadas dando como datos iniciales: alineamiento horizontal, alineamiento vertical (rasante), velocidad de diseño, valores de f (fricción), bombeo y anchos de carril. Todo esto, en cuanto a procesamiento automático. El valor del peralte según la norma está dado por: p = V2 - f 127 R Donde: p : peralte máximo asociado a V V: Velocidad directriz o de diseño (kph) . R: Radio Mínimo Absoluto (m). f : Coeficiente de fricción lateral máximo asociado a V. Todas las fórmulas antes mencionadas han sido extraídas del Manual AASHTO – A Policy on Geometric Design of Highways and Streets (1994), pero estas aparecen preparadas para el Sistema Inglés, la actual norma muestra las mismas, pero traducidas para el Sistema Métrico. Geopak nos dá la sgte. Tabla, que nos muestra los valores de los parámetros sea para el sistema inglés o para el métrico, pero presentamos el Sistema Inglés para poder compararlo con la Tabla III6 que se encuentra en la pagina 177 del Manual AASHTO. Ver Anexos.
