Introducción Tratándose de la seguridad vial, principalmente enfocados en la protección de las personas y en la prevención de accidentes, el peralte juega un papel muy importante en el diseño de una carretera. Cuando un vehículo entra a una curva, las diferentes fuerzas que actúan sobre él tienden a llevarlo hacia la dirección inicial de manera recta. Es por ello que el peralte se utiliza para contrarrestar la fuerza centrífuga que impele al vehículo hacia el exterior de la curva. El peralte se calcula principalmente con el radio de la curva, el peso del vehículo y la velocidad del mismo; siguiendo estos parámetros se le permite a la curva un excelen te desempeño al momento de transitar por ella.
. Consiste en elevar en las curvas el borde exterior de la vía cierta cantidad para que permita que las componentes del vehículo se oponga a las fuerza centrífuga, donde mediante esta práctica se logra obtener cada uno de los beneficios planteados anteriormente los cuales garantizaran un excelente desempeño al momento de transitar por la curva. Por lo tanto, en el presente informe se diseñará una curva circular simple con el objetivo de poder calcular cada uno de los puntos de interés para la transición del peralte, donde esta práctica se basará en la determinación de las respectivas cotas y peraltes, valores fundamentales que aportaran al desarrollo en cuanto a resultados del presente informe de laboratorio.
OBJETIVOS Objetivo general Diseñar el peralte para una carretera secundaria tipo terreno ondulado para una velocidad de diseño de 50 Km/h.
Objetivos específicos •
Replantear la espiral de entrada y la curva circular
•
Localizar alrededor de las secciones replanteadas de la curva el peralte con respecto al borde interno para las respectivas abscisas redondas.
•
Dibujar el peralte de toda la curva espiral – circular – espiral.
Justificación El peralte es la inclinación transversal, en relación con la horizontal, que se da a la calzada hacia el interior de la curva, para contrarrestar el efecto de la fuerza centrífuga de un vehículo que transita por un alineamiento horizontal en curva. Dicha acción está contrarrestada también por el rozamiento entre ruedas y pavimento. Cuando se presenta en el alineamiento horizontal una curva es necesario mod ificar la inclinación transversal desde el bombeo hasta el peralte requerido para la curva y luego después de la curva desde el peralte hasta el bombeo nuevamente. Esta modificación en la inclinación transversal, que se debe realizar a lo largo de una longitud apropiada, se denomina transición del peralte y se puede desarrollar de tres maneras con respecto al borde interno, externo y alrededor de su línea central o eje.
SOLUCIÓN DE PREGUNTAS 1. ¿Cuál es la diferencia para determinar la longitud de transición cuando se utiliza la pendiente relativa máxima y mínima de los bordes de la calzada? La diferencia al calcular la longitud de transición cuando se utiliza la pendiente relativa máxima es que esta es menor debido a que está pendiente relativa de los bordes es inversamente proporcional a la longitud de transición, de igual manera cuando se calcula con la pendiente relativa mínima esta longitud de transición es mayor
2. ¿De qué depende y cuál es el rango de valores para el peralte? El peralte depende de la longitud de transición, el rango de los valores de peralte para vías primarias y secundarias el peralte máximo e = 8 % y para vías terciarias el peralte máximo e = 6 %, mientras que el peralte mínimo e = 1,5 % estos valores de peralte están estipulado en el manual de diseño geométrico de carreteras del invias.
3. ¿Cuándo no es necesario diseñar el peralte a una curva horizontal? ¿Cuál es el tipo de curva que permite este evento? Nunca, siempre que se diseñe una curva horizontal se necesita como mínimo un peralte mínimo que garantice la estabilidad y la marcha a la velocidad de diseño estipulada. Ningún alineamiento horizontal se puede diseñar sin peralte.
4. Explique si para una carretera terciaria los valores de peralte se pueden utilizar los utilizados para una vía primaria. No, porque en carreteras Terciarias, especialmente en terreno montañoso y escarpado, es difícil disponer de longitudes de entretangencia amplias, por lo que no es fácil hacer la transición de peralte. Por lo anterior se considera que el peralte máximo más adecuado para este caso es de seis por ciento (6%).
5. En los criterios para determinar la longitud de la espiral, ¿Cuál es la incidencia de cálculo cuando se utiliza la fórmula de smirnoff y cuando se utiliza la fórmula de shorth? La incidencia en el cálculo de la longitud de la espiral con la fórmula de smirnoff es que esta tiene en cuenta el peralte máximo en la curva circular mientras que la fórmula de shorth elimina el término correspondiente al peralte en la curva circular. En pocas palabras la fórmula de shorht es una simplificación de la ecuación de smirnoff que solo tiene en cuenta los valores de la velocidad específica, el parámetro y el radio de la curva circular.
Marco teórico Transición del peralte. El peralte no es más que la inclinación transversal de la calzada en las curvas horizontales que sirven para contrarrestar la fuerza centrífuga que tiende a desviar radialmente a los vehículos hacia fuera de su trayecto.
Pautas para construir un peralte
Para pasar de la sección transversal con bombeo en la recta a la sección peraltada en la curva horizontal, la calzada se inclina transversalmente. Este cambio es gradua l y comienza desde cierta distancia antes de la curva. La longitud de la vía para tener el peralte completo desde el punto en que la sección tiene pendiente 0% se conoce como longitud de transición. Esta longitud depende de la velocidad de diseño, el valor del peralte y el ancho de pavimento. La longitud de transición de bombeo es la longitud en la cual la sección pasa de su forma normal a otra con peralte de 0% en su parte exterior. En vías con curvas circulares sin transición horizontal, el peralte se forma por 2/3 partes de la longitud de transición en la parte recta (tangente) y 1/3 en la curva circular.
Formulas a emplear
Procedimientos y equipos utilizados
Equipos y accesorios:
Teodolito Topcon DT 209 con error de 10"
Nivel de Precisión
Dos Jalones
Cinta métrica de 30 m
20 estacas de 20 cm, 30 estacas de 50 cm y 15
Martillo
Cartera previamente calculada
Procedimiento de oficina Para desarrollar el procedimiento de campo de manera eficiente se calcularon con anterioridad los elementos de la curva, así como las deflexiones de las espirales y la curva circular, cada uno de sus elementos y a cada abscisa múltiplo de la cuerda unidad y se registraron los datos en una cartera de replanteo.
Procedimiento de campo Con los equipos de trabajo necesarios para la práctica de campo nos dirigimos al campo para ubicar un punto arbitrario lo cual será nuestro PI de la curva y estacionar nuestro equipo en ese punto, luego nivelar el equipo medimos la distancia de una de las tangentes de la espiral, materializamos una estaca en ese punto y los llamamos TE, colocamos nuestro equipo hacia él TE, nivelamos y comenzamos a medir las deflexiones con sus respectivas distancias, luego de materializada la espiral con la medida del ancho del carril materializamos los bordes de la curva, luego con el equipo de nivelación se nivelan las cotas de cada estaca en el campo para observar el peralte de la espiral.
Cálculos y resultados Cartera de localización de la curva espiral – circulo – espiral.
Longitud Deflexiones desde TE-ET desde TE-ET
Abscisas
L ET: K 3 + 481,24 480 470 460 450 CE: K 3 + 441,24 CE: K 3 + 441,24 440 430 420 EC: K 3 + 418,43 EC: K 3 + 418,43 410 400 390 380 TE: K 3 + 378,43
Φ
0 1,247073 11,24707 21,24707 31,24707 40 40 31,5699 21,5699 11,5699 1,569899 0
0° 00’ 00” 0°00’16.71” 0°22’38.94” 1°20’49.58” 2°54’47.14” 4°46’19.63” 8°10’33.80” 7°43’45.08” 4°08’45.12” 0°33’45.16” 0° 00’ 00” 4°46’19.63” 2°58’24.86” 1°23’18.05” 0°23’58.07” 0°00’26.48” 0°00’00”
Coordenadas cartesianas TE-ET X 0 1,2471 11,2466 21,2365 31,1744 39,7507 39,7507 31,4934 21,5585 11,5694 1,5699 000.00
Y 0 0,0001 0,0741 0,4994 1,5864 3,3185 3,3185 1,6359 0,5225 0,0807 0,0002 0
Coord... topográficas planas N
E
481,722 482,149 485,499 488,517 490,894 492,2 492,2 492,313 492,523 491,483 491,207 491,207 489,242 486,052 482,231 478,078 477,415
550,217 549,045 539,623 530,09 520,38 511,729 511,729 510,486 500,488 490,542 488,995 488,995 480,801 471,326 462,086 452,989 451,567
Se establece que es una carretera secundaria, ondulada. Cuya VCH: 50Km/h. y ancho recomendado de calzada en recta es de 7,0 m con un radio en la curva circular de 80 m.
Calculo del peralte máximo de la curva en estudio. VCH = 50 e (%) Km/h, R(m) 7,8 8,0
90 73
De acuerdo a la tabla anterior se interpola para conseguir el peralte correspondiente a un radio de 80 m.
Calculo de la longitud de transición Longitud mínima de la espiral de acuerdo a la pendiente relativa de los bordes con respecto al eje de la vía. Máxima
Mínima
Variación de la aceleración centrifuga.
Longitud mínima de la espiral por razones de percepción y estética.
Longitud máxima de la espiral de transición ≤
1,21(80 ) = 96,8
Longitud mínima de la curva circular central. ≥
0,556 (50 ⁄ ℎ) = 27,8
Se toma una longitud de la espiral de 40 m, la cual cumple todos los parámetros.
A continuación se muestra el valor del peralte y su respectivo desnivel con respecto al eje, con un carril valor de a= 3,50 m:
Abscisas
Peralte e (%) Borde Externo
ABSCISA DEL TE
ABSCISA DEL EC ABSCISA DEL EC
ABSCISA DEL CE ABSCISA DEL CE
ABSCISA DEL ET
Desnivel con respecto al eje (cm)
Borde Borde Externo Interno
Borde Interno
K3+368,326 K3+370 K3+378,43 K3+380 K3+388,534 K3+390 K3+400 K3+410 K3+418,430
-2,00 -1,67 0,00 0,31 2,00 2,29 4,27 6,24 7,91
-2,00 -2,00 -2,00 -2,00 -2,00 -2,29 -4,27 -6,24 -7,91
-7,00 -5,83 0,00 1,09 6,99 8,01 14,93 21,85 27,69
-7,00 -7,00 -7,00 -7,00 -7,00 -8,01 -14,93 -21,85 -27,69
K3+418,430 K3+420 K3+430 K3+440 K3+441,227
7,91 7,91 7,91 7,91 7,91
-7,91 -7,91 -7,91 -7,91 -7,91
27,69 27,69 27,69 27,69 27,69
-27,69 -27,69 -27,69 -27,69 -27,69
K3+441,247 k3+450 K3+460 K3+470 K3+471,143
7,91 6,18 4,20 2,22 2,00
-7,91 -6,18 -4,20 -2,22 -2,00
27,69 21,63 14,71 7,78 6,99
-27,69 -21,63 -14,71 -7,78 -6,99
K3+480 K3+481,247
0,25 0,00
-2,00 -2,00
0,86 0,00
-7,00 -7,00
K3+490 K3+491,351
-1,73 -2,00
-2,00 -2,00
-6,06 -7,00
-7,00 -7,00
Desarrollo del peralte (e) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8
3350
3370
3390
3410
3430 Abscisas
Borde Externo
3450
3470
3490
3510
Borde Interno
Debido a que en campo no se pueden realizar excavaciones, se recurre a tomar el borde interno como nuestro nivel de referencia inicial, siendo así, a partir de este, se le suma su desnivel, al igual que el del borde externo, según sea el caso para obtener nuevos desniveles a partir del mismo, guardando la relación inicial en la que se desarrolla el peralte calculado.
Replanteo de niveles con respecto al borde interno Abscisas
Nivel borde interno Nivel del (cm) eje (cm) 0,00 7,00 0,00 7,00 0,00 7,00
ABSCISA DEL TE
K3+400
ABSCISA DEL EC ABSCISA DEL EC K3+430
Nivel borde externo (cm) 0,00 1,17 7,00
0,00
7,00
8,09
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
7,00 8,01 14,93 21,85 27,69
13,99 16,02 29,86 43,70 55,37
0,00
27,69
55,37
0,00 0,00
27,69 27,69
55,37 55,37
ABSCISA DEL CE ABSCISA DEL CE K3+460
ABSCISA DEL ET
0,00 0,00
27,69 27,69
55,37 55,37
0,00
27,69
55,37
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
21,63 14,71 7,78 6,99 7,00 7,00
43,25 29,41 15,57 13,99 7,86 7,00
0,00 0,00
7,00 7,00
0,94 0,00
Desniveles con respecto al borde interno 60 50 40 30 20 10 0 3360
3380
3400
3420
3440
3460
Abscisas
Borde Interno
Eje
Borde Externo
3480
3500
Análisis de resultados Los errores ocurren debido a varios factores humanos y técnicos, como el uso de piquetes y/o plomada al momento de ubicar los puntos debido a las deflexiones, ya que estos elementos pueden experimentar inclinaciones y no estar totalmente alineados y no se pueda colocar con exactitud la estaca sobre el punto. Para replantear la curva espiral izada se hizo necesario realizar una gran cantidad de cálculos debido a que el número de datos que se necesita es mayor y como son más puntos a ubicar, esta práctica no se hace efectiva en una sola sección de 2 horas, lo que conlleva a errores de localización de puntos de intereses, porque además de no realizarse en una sola jornada, hay variación de equipos con diferentes aproximaciones y variación de condiciones de trabajo, aumentando el error mediante chequeo lineal y angular. En esta práctica se pudo cometer cierto mínimo rango de error de cierre, en donde las principales causas de error se deben a equivocaciones humanas en la medición de los ángulos o distancias que causaron una pequeña variación en comparación a los valores reales de oficina, aunque dichas variaciones son insignificantes puesto que los valores obtenidos en los cálculos de oficina no difieren en comparados con los valores obtenidos en el campo, también es importante resaltar que el equipo utilizado solo nos brinda una precisión de 10” (segundo), aunque dicha precisión no incidiría significativamente. En conclusión, la manera en la cual se usaron cada uno de los procedimientos que identifican esta práctica fueron garantizados de acuerdo a la experiencia adquirida en el campo, la dio solución a interrogantes existentes previamente a su realización derivando de esta manera en un correcto diseño de transición del peralte.
CONCLUSIÓN Se debe tener presente que a pesar de las aproximaciones que se tuvieron que realizar al momento de leer los ángulos en el teodolito, la práctica resulto ser muy satisfactoria ya que los errores de cierre lineal y angular no fueron muy elevados, aunque, un poco mayor en comparación con los errores obtenidos en el replanteo de una curva circular simple replanteada en la práctica anterior. Se aplicaron cada uno de los conocimientos adquiridos en clase en el procedimiento de oficina y se manejaron conceptos básicos e importantes al momento de realizar el replanteo de la curva espiral izada en campo De esta manera, enriquecer nuestros conocimientos en cuanto a cada una de las consideraciones fundamentales establecidas por las normas que rigen en nuestro país a la hora de diseñar una vía traerá consigo beneficios relevantes lo cuales podrán ser implementados en un futuro no muy lejano buscando directamente el crecimiento en cuanto a desarrollo estructural de los modelos viales que actualmente rigen en nuestra sociedad.
ANEXOS PRACTICA DE CAMPO
CALCULO TRANSICIÓN DE PERALTE EN CURVA ESPIRALIZADA
Integrantes. JOSE FERNANDO TAMARA PEREZ CARLOS BARRO MALO VICTOR SIERRA DIEGO AGUAS
Docente. ING. YULIETH PÉREZ Esp. Vías Terrestres
Universidad de Sucre Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Civil Vías I (Practica) 2017
