Vías terrestres 1.Capitulo1.
Vías terrestres Notas de vías terrestres
Vías terrestres 1.Capitulo1.
INDICE PROYECTO GEOMETRICO DE CARRETERAS 1.1) CAMINOS Y CARRETERAS 1.2) NOMENCLATURA DE LAS CARRETERAS 1.3) CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS 1.4) CLASIFICACION POR TRANSITABILIDAD 1.5) CLASIFICACION ADMINISTRATIVA 1.6) CLASIFICACION TECNICAOFICIAL –SCT 1.7) ALINEAMIENTO 1.7.A) ALINEAMIENTO HORIZONTAL 1.7.B) ALINEAMIENTO VERTICAL 1.7.C) COMENTARIOS 1.8) PARTES INTEGRALES DE UN CAMINO 1.9) VELOCIDAD 1.9.A) VELOCIDAD CONSTANTE 1.9.B) VELOCIDAD DE RECORRIDO TOTAL 1.9.C) VELOCIDAD DE PROYECTO O VELOCIDAD DIRECTRIZ 1.9.D) VELOCIDAD DE OPERACIÓN 1.9.E) VELOCIDAD DE PUNTO 1.9.F) DESCRIPCION DE LA TOPOGRAFIA 1.10) METODOS DE MEDICION DE VELOCIDADES 1.11) LA VELOCIDAD Y LOS ACCIDENTES 1.11.A) INDICE DE ACCIDENTES BASADO EN LA POBLACION 1.11.B) INDICE DE ACCIDENTES BASADO EN EL NUMERO DE VEHICULOS 1.11.C) INDICE DE ACCIDENTES BASADO EN EL TRANSITO DE VEHICULOS 1.12) VOLUMEN DE TRANSITO 1.13) TIPOS DE TRANSITO 1.14) CAPACIDAD DE UN CAMINO 1.14.A) CAPACIDAD PRACTICA DE UN CAMINO 1.14.B) CAPACIDAD TEORICA 1.14.C) PROBLEMA NO 1 1.14.D) PROBLEMA NO 2 1.15) FACTORES QUE REDUCEN LA CAPACIDAD DE LAS CARRETERAS 1.15.A) ANCHO DE LA SECCION 1.15.B) VISIBILIDAD Y PENDIENTE 1.15.C) ANCHOS DE LOS ACOTAMIENTOS 1.15.D) PORCENTAJE DE LOS VEHICULOS PESADOS EN LA VIA 1.15.E) OBSTRUCCIONES LATERALES 1.16) ANCHO DE SECCION 1.16.A) NORMAS ACONSEJABLES PARA EL ANCHO DE VIA PAVIMENTADA EN CAMINOS 1.16.B) ACOTAMIENTOS
Vías terrestres 1.Capitulo1. 1.16.C) NIVEL DE SERVICIO 1.17) LA SCT RECOMIENDA LAS SIGUIENTES SECCIONES 1.18) DERECHO DE VIA 1.19) CURVATURA 1.20) PENDIENTE 1.21) PENDIENTE GOBERNADORA 1.22) RESUMEN CAMINO TIPO A 1.23) RESUMEN CAMINO TIPO B 1.24) RESUMEN CAMINO TIPO C 1.25) RECOMENDACIONES
Vías terrestres 1.Capitulo1. 1.1) Caminos y carreteras La carretera es la adaptación de una faja sobre la superficie terrestre, que llena las condiciones de: •
Ancho
•
Alineamiento
•
Pendiente
curva h2 curva v 1 tangentes
izquierda, derecha cima, columpio
Para permitir el rodamiento de los vehículos para los cuales a sido adoptada. Algunos acostumbran denominar “caminos” a las vías rurales, mientras que el nombre de “carreteras” se aplican a los caminos de características modernas destinadas al movimiento de un gran número de vehículos. En estos apuntes se usaran indistintamente los dos términos para indicar lo mismo. 1.2) Nomenclatura de
las carreteras
Terracerias Revestidas Pavimentada 1.3) Clasificación de
las carreteras
Las carreteras se clasifican de tres maneras • • •
Transitabilidad Administrativa Técnica oficial Clasificación por transitabilidad
T R P
Clasificación administrativa
De concesión F E V De cuota
Clasificación técnica oficial
Tipo especial Tipo A Tipo B Tipo C
Carreteras
T = Terraceria R = Revestimiento P = Pavimento F = Federal E = Estatal V = Vecinal
Vías terrestres 1.Capitulo1. 1.4) Clasificación
por transitabilidad
Corresponde a las etapas de construcción de la carretera y se divide en: 1.Terracerias:
Cuando se ha construido la sección de proyecto, hasta el nivel de subrrasante , transitable en tiempo de seca.
2.Revestida:
Cuando sobre la subrrasante se ha colocado ya una o varias capas de material mejorado (granular) y es transitable en todo tiempo.
3.Pavimentada: Cuando sobre la subrrasante se ha construido totalmente el pavimento.
Sección de proyecto Corona de calzada Nivel de sunbrrasante Nivel de terraceria subrrasante
talud h
Fig. Seccion de terraplen
Rasante Carpeta Material mejorado
Pavimento
Fig. Bosquejo de estructura de pavimento
Fig. seccion en balcon o seccion mixta
Vías terrestres 1.Capitulo1. 1.5) Clasificación
administrativa
Por el aspecto administrativo las carreteras se clasifican en 1.Federal:
Cuando son costeadas por la federación y se encuentran por lo tanto a su cargo
2.Estatal:
Cuando son construidas por el sistema de cooperación , el 50% por el estado donde se construye y el 50% por la federación, estos caminos quedan a cargo de las juntas locales de camino (Comisión Estatal de Caminos)
3.Vecinales:
Cuando son construidas por la cooperación de los vecinos beneficiados pagando estos un tercio de su valor, otro tercio la federación y el tercio restante el estado, su construcción y conservación los hace por intermedio de las juntas locales de caminos (Comisión Estatal de Caminos)
4.Cuota:
Las cuales quedan a cargo de la dependencia descentralizada denominada “Caminos y Puentes Federales de Ingresos y Conexos” siendo la inversión recuperable a través de cuotas de paso. Construidos dichos caminos por el gobierno federal a través de la SCT
5.Concesionados: Cuando el gobierno federal tiene la necesidad de construir una vía rápida y no cuenta con recursos para dicha obra, procede a otorgar una concesión para la ejecución y usufructo de la vía, , a alguna constructora o grupos de constructoras(consorcio). Para definir a quien se le otorga dicha concesión, se realiza dicho concurso, siendo la propuesta conveniente para el gobierno aquella que proponga tener la concesión a menor tiempo
1.6) Clasificación
técnica oficial SCT
Esta clasificación permite distinguir en forma precisa la categoría física del camino ya que toma en cuenta lo “volúmenes de transito”, sobre el camino y las especificaciones geométricas aplicadas. En México la Secretaria de Obras Publicas clasifica técnicamente las carreteras de la siguiente manera: Tipo Para transito promedio diario anual de 3000 vehículos equivalente a un especial: transito horario máximo anual de 360 vehículos o mas Tipo A:
Para un transito promedio diario anual de 1500 a 3000 vehículos, equivalente a un transito horario máximo anual de 180 a 360 vehículos
Vías terrestres 1.Capitulo1.
Tipo B:
Para un transito promedio diario anual de 500 a 1500 vehículos, equivalente a un transito horario máximo anual de 60 a 180 vehículo
Tipo C:
Para un transito promedio diario anual de 50 a 500 vehículos equivalente a un transito horario máximo anual de 6 a 60 vehículos
Clasificación de los caminos en México Camino Transito Promedio Diario Anual (TPDA)
Especial Mas de 3000
A 1500-3000
B C D 500-1500 50-500 Hasta 50
Transito Horario Máximo Anual (THMA)
Hasta 360
180-360
60-180
6-60
6
1.7) Alineamiento El alineamiento a un camino es el eje mismo y esta compuesto de alineamiento horizontal y alineamiento vertical 1.7.a) Alineamiento horizontal El alineamiento horizontal es la proyección del camino sobre un plano horizontal, los elementos que lo integran son : • • •
Tangente Curvas circulares o curvas horizontales Curvas de transición
1.7.b) Alineamiento vertical El alineamiento vertical es la proyección del eje del camino sobre un plano vertical, los elementos que la integran son: • •
Pendiente Curvas verticales
cima s columpio Curva parabolica
Vías terrestres 1.Capitulo1. 1.7.c) Comentarios En la construcción de un camino se trata siempre de que la línea quede alojada en el terreno plano la mayor extensión posible, pero siempre conservándola dentro de la ruta general. Esto no es siempre posible debido a la topografía de los terrenos y así cuando llegamos al pie de una cuesta la pendiente del terreno es mayor y la máxima permitida para ese camino y es necesario entonces “desarrollar la ruta “. Debido a estos desarrollos necesarios y a la búsqueda de pasos adecuados es por lo que los caminos resultan de mayor longitud que la marcada en la línea recta entre dos puntos. Sin embargo debe tratarse siempre hasta donde ello sea posible que el “alineamiento entre dos puntos obligados sea lo mas rectos que se pueda” de acuerdo con la topografía de la región y de acuerdo también con el transito actual y el futuro del camino a efecto de que las mejoras que posteriormente se lleven a cabo en “el alineamiento no sean causas de una perdida al tener que abandonar tramos del camino” en el cual se haya invertido mucho dinero, es decir que haya , que tener visión del futuro con respecto al camino, para evitar fracasos económicos posteriores. Pero hay que tener presente también que tramos rectos demás de 10 Km. producen fatiga a la vista y una hipnosis al conductor que pueda ser causa de accidentes. También hay que hacer notar que el proyecto moderno de carreteras deben evitarse hasta cuando sea económicamente posible, el paso por alguna de las calles de los centros de población, siendo preferible construir libramientos a dichos núcleos. 1.8) Partes integrantes de un camino
cero
Ancho de corona Ancho de calzada
Acotamiento
contracuneta
hombro
Talud del corte
Bombeo
Acotamiento Talud de terraplén cuneta
Cero (terraplen)
En primer lugar tenemos “la superficie de rodamiento” es aquella faja que se ha acondicionado especialmente para el transito de los vehículos. En la carretera de primera categoría, esta superficie será pavimentada.
Vías terrestres 1.Capitulo1. A ambos lados de la superficie de rodamiento están los “acotamientos” que son fajas laterales destinadas a alojar los vehículos que se estacionen por emergencia a lo largo de la carretera. Paralelo a la carretera tenemos el “drenaje longitudinal” también llamado “cuneta”, también puede existir “contracunetas”, en aquellos tramos donde se prevea la necesidad de desviar las corrientes de agua y evitar que invaden la carretera o sobrecarguen la cuneta. Sigue el “drenaje transversal” y esta formado por alcantarillas y estructuras mayores (puentes) que permitan que el agua cruce de un lado a otro de la carretera sin invadir la superficie. Con relación al pavimento se denomina así a la superficie especialmente tratado con materiales perdurables que permitan un transito rápido, eficiente y sin polvo. Los primeros pavimentos conocidos fueron los de piedra, usados por los pueblos como lo romanos en Europa y los mayas en América. De este tipo de pavimentos se han usado variaciones como: empedrados, embaldosados, adoquinados etc. Finalmente la técnica moderna de pavimentos ha incorporado el uso de tratamientos superficiales y de concreto. En el tratamiento superficial se usa principalmente el asfalto y la grava. En los concretos predomina el concreto asfáltico aunque también es importante el concreto hidráulico. Los pavimentos de concreto como hemos dicho pueden ser de dos maneras. a) Asfalto- concreto asfáltico o mezcla en caliente. b) Cemento.-concreto hidráulico. Entendemos por concreto la mezcla de un aglutinante y de un agregado que en este caso es el material pétreo de graduación controlada, en otras palabras gravas de diferente tamaño. El concreto hidráulico es la mezcla de cemento Pórtland ,grava, arena y agua. De acuerdo a las necesidades puede llevar acero de refuerzo o no. 1.9) Velocidad. se define velocidad como el espacio recorrido en el tiempo que se tarda en recorrerlo. 1.9.a)Velocidad constante. Esta dada por la expresión : v=d/t donde : v = velocidad d = espacio t = tiempo 1.9.b) Velocidad de recorrido total.
Vías terrestres 1.Capitulo1. Se obtiene de dividir la distancia recorrida del principio al fin de l viaje. Entre el tiempo total que se empleo en recorrerlo, en ese tiempo de recorrido están todos los tiempos en el que el vehículo haya variado la velocidad o se haya detenido ,por cualquier causa , excepto cuando este sea ajena a la vía. 1.9.c) Velocidad de proyecto o velocidad directriz. Velocidad que es de suma importancia y que no es otra cosa que aquella velocidad que ha sido escogida para gobernar y correlacionar las características que el proyecto geométrico de un camino en su aspecto operacional. La velocidad de proyecto es un factor de primordial importancia que determina normalmente el costo del camino y es por ello por lo que debe limitarse para obtener costos bajos. Todos los elementos del proyecto de un camino deben calcularse en función de la velocidad de proyecto, al hacerse esto, se tendrá un todo armónico que no ofreciera sorpresas al conductor. 1.9.d) Velocidad de operación. Es aproximadamente de 20 a 30 km/hr mayor a la velocidad de proyecto(directriz) 1.9.e) Velocidad de punto. La mayor parte de los estudios de velocidad se refieren a la velocidad de los vehículos en determinado puntos de un camino o de una calle, a esa velocidad se le llama “velocidad de punto” 1.9.f) velocidad de proyecto o velocidad directriz según la SCT son los siguientes: Velocidad de proyecto recomendable Tipo de Camino
T o p o Plano con Plano con lomerío poco lomerío fuerte Tipo especial 110km/hr 110km/hr Tipo A 70 km/hr 60 km/hr Tipo B 60 km/hr 50 km/hr Tipo C 50 km/hr 40 km/hr
g r a f i a Montañoso poco Escarpado 90km/hr 60 km/hr 50 km/hr 40 km/hr
Montañoso muy Escarpado 80km/hr 40 km/hr 35 km/hr 25 km/hr
1.9.g) Descripción de la topografía. En general toda la región en la cual el promedio de inclinación del terreno en una longitud: a) Sea mayor que el 4% se considerara montañoso. b) Si fluctúa entre 4% y 2% será considerado “plano con lomerío fuerte”. c) Si es menor que el 2% se considera como terreno “plano con poco lomerío”.
Vías terrestres 1.Capitulo1. Escoger “montañosos poco escarpado o montañoso muy escarpado” dependerá de si el promedio de inclinación del terreno en los 30km se acerque o se aleje del valor dado de 4%.
1.10) Métodos de medición de velocidades. Los métodos de medición de velocidades aplicables al estudio de “velocidades de punto” son los siguientes: a) Método del cronometro b) Método del enoscopio c) Método del radio métrico
1.11) La velocidad y los accidentes. Teniendo en cuenta que los accidentes de transito dependen de las limitaciones y complejidades del ser humano, de sus obras, de sus relaciones de convivencia, así como de las leyes de la naturaleza, se puede comprender la dificultad que representa el encontrar una verdadera causa real para los accidentes de transito. Para dar una idea de la magnitud del problema se emplean “los índices de accidentes” que sirven para comparar su gravedad en diferentes lugares durante el mismo periodo o el mismo lugar pero en diferentes época de esta manera se tienen: 1. Basados en la población. Índice de accidentes 2. Basados en el numero de vehículos. 3. Basados en el transito. Nota.- generalmente se toma como periodo un año. 1.11.a) Índice de accidentes basados en la población. Es la relación que existe entre el numero accidentes que ocurre en una ciudad region o país y el numero de habitantes de la unidad geográfica considerada, expresada en centenas de millar.
Ip
=
num . de ac cidentes num . de habi tan tes
×100
,000
1.11.b) Índice de accidentes basados en el numero de vehículos.
Vías terrestres 1.Capitulo1. Es una relación parecida a lo anterior pero usa el número de vehículos registrados en la unidad geográfica considerada, expresada en decena de millar. Ir
=
num . de accidentes num . de vehiculos
×10 ,000
1.11.c) Índice de accidentes basados en el transito . Posiblemente el procedimiento mas adecuado, y la medida mas exacta de la magnitud del problema de los accidentes de transito. Este índice viene dado por la relación entre el numero de accidentes de una determinada unidad geográfica y el trafico existente en esa misma unidad expresada en centena de millones de vehículos-kilómetros. It
=
num . de accidentes num . de vehiculos
− km
×100
,000 ,000
Los vehículos-kilómetros es factible obtener este dato multiplicando el consumo total de combustible, por el rendimiento promedio de los vehículos. Hay que recordar que la mayor proporción de accidentes de transito mortales, ocurre a velocidades muy altas pero la menor proporción no tiene lugar a bajas velocidades sino a velocidades medias. Para obtener los “índices de mortalidad” se usan las mismas formulas anteriores, pero sustituyen el numero de accidentes por el numero de muertes al año. 1.12) Volúmenes
de transito.
Se entiende por volúmenes de transito cierta cantidad de vehículos de motor que transmitan por un camino en determinado tiempo y en el mismo sentido. Las unidades comúnmente empleadas son: Vehículos/dia Vehículos/hr • •
Se llama transito promedio diario (TPD) al promedio de los vehículos de transito que circulan durante 24hrs., en un cierto periodo de tiempo, normalmente este periodo de tiempo es de un año, a no ser que se indique otra cosa. El TPD es comúnmente empleado en los estudios económicos ya que representa la “UTILIZACIÓN” de la vía y sirve para efectuar la distribución de fondos , mas no se puede usar para determinar las características geométricas del camino, pues no es un valor sensitivo a los cambios significantes de los volúmenes y indica las variaciones del transito que pueden presentarse en las horas ,días y meses del año. Los volúmenes horarios son los que resultan de dividir el numero de vehículos que pasan por un determinado punto en un periodo de tiempo en horas. Los volúmenes horarios máximos son los que se emplean para proyectar los aspectos geométricos de los caminos y se les denomina “volumen directriz”, usualmente; Volumen directriz = 1.15(TPD) en EEUU. Volumen directriz = 1.12(TPDA) en México. • •
1.13) Tipos de transito.
Vías terrestres 1.Capitulo1. La clase de vehículos que transita o van a transitar en un camino, varia según el tipo de camino. Por ejemplo: Un camino que conduce a unas ruinas arqueológicas serán de vehículos de pasajeros o un camino que conduce a una mina será de carga mayor o menor tonelaje según el mineral de que se trate, en regiones agrícolas tendrán transito mixto. El tipo de transito influye en el proyecto ya que afecta la geometría del camino como la estructura , es necesario que dicho transito sea correctamente estimado considerando cualquier aumento posible. En el caso de que el camino este funcionando la obtención del transito se reduce a un conteo. No así, en el caso de que el camino vaya a proyectarse, en este caso es necesario llevar a cabo estudios geográficos-físicos-socioeconómicos y políticos para obtener datos y así poder proyectar. Para el conteo de vehículos es el ”conteo automático” aunque este no proporciona el tipo de transito, esto solo se logra con el “conteo manual“ aunque tiene un costo mayor, ya que necesita una persona por cada 100 vehículos por hora en la vía. 1.14) Capacidad de un camino. El ingeniero necesita saber cual es la “capacidad practica” de trabajo de un camino tanto para los nuevos que va a construir y en los cuales pueda prever los volúmenes de transito que va a alojar, como para los caminos viejos, los cuales pueden llegar a la saturación y entonces requieran la construcción de otro camino paralelo o el mejoramiento del anterior. 1.14.a) Capacidad practica de trabajo. La capacidad practica de trabajo de un camino es el “volumen máximo” que alcanza antes de “congestionarse” o antes de perder la “velocidad estipulada” En EEUU se considera la capacidad practica máxima total que pueda alcanzar un camino de dos carriles es de 900 vhs/hr (por un carril si hablamos de los dos carriles serian 1800 vhs/hr ) esto a través de estudios de simulación de computadora . Lo anterior cuando dicho camino tiene condiciones ideales, es decir, dos carriles de 3.66m cada uno, pendiente y alineamiento adecuado, etc. 1.14.b) Capacidad teórica. De un camino han sido determinada tomando en cuenta velocidades con promedio entre 70/80 km/hr y separación entre vehículos de 35 m, como resultado de lo anterior una formula cercana a los 2000vhs/hr empleando la formula siguiente. Q
1000 =
s
×
v
vhs / hr
Q = capacidad teórica en un camino. v= velocidad media de los vehículos en ese momento.
Vías terrestres 1.Capitulo1. s = intervalo medio entre vhs en m
1.14.c) Ejemplo 1 Q=¿ s = 35 v = 70 1.14.d) Ejemplo 2 Q=? s = 30 v = 70 * Esta vía tiene una capacidad teórica de 2000 vhs,, por vía de dos carriles de 3.66m cada uno con pendiente y alineamiento adecuados. 1.15) Factores que reducen la capacidad de las carreteras. Las capacidades practicas indicados anteriormente corresponden, como ya se ha visto a condiciones ideales en cuanto a sección, alineamientos y condiciones de visibilidad, pero en realidad es muy difícil que estas condiciones prevalezcan en un camino y por lo tanto, la realidad es que las capacidades son menores que las mencionados. Las mas importantes condiciones que afectan la capacidad de las carreteras son: 1. Ancho de la sección. 2. Visibilidad. 3. Pendiente. 4. Ancho de los acotamientos. 5. Porcentajes de los vehículos pesados. 6. Obstrucción lateral. 1.15.a) Ancho de la sección. El ancho de sección que se considera para establecer las capacidades practicas correspondió a la optima de 3.66m por carril y 1.84 de acotamiento, sin embargo como es lógico suponer, en una red caminera existen otros anchos de sección por ejemplo: 3.05m por carril y 1.30m de ancho de acotamiento, da un total de 8.7m en vez de 11.00m del optimo . De aquí que las normas establecen ciertas secciones transversales en función del tipo de camino y de la topografía por la que extienda. El efecto del ancho del carril es la capacidad practica , puede obtenerse en la tabla siguiente, obtenida de los estudios hecho por la AASHTO. Ancho del Carril (m) 3.66(optima)
Efectos del ancho de carril Vehículos/hr total en Porcentaje de la capacidad Caminos de dos carriles Respecto a la sección 900 100
Vías terrestres 1.Capitulo1. 3.35 3.05 2.75
774 693 630
86 77 70
1.15.b) Visibilidad y pendiente. En cuanto a la visibilidad y a la pendiente íntimamente ligados con el alineamiento y la velocidad de proyecto, se puede decir que afectan a la capacidad practica de un camino de una manera directa por las condiciones que ellos llevan implícitos. 1.15.c) Ancho de los acotamientos. El efecto de los acotamientos sobre la capacidad practica, es obvio ya que no se cuentan con acotamientos de anchos adecuados, un vehículo descompuesto puede obstruir prácticamente un carril y ser además un peligro para la circulación continua. Mas adelante a la tabla correspondiente a las secciones transversales de un camino, recomendada por la SCT. Se puede obtener los valores de los acotamientos en función del tipo de camino y de la topografía por la que atraviesa. 1.15.d) Porcentaje de los vehículos pesados. Efecto de los vehículos pesados % de vhs Terreno plano pesados conVhs/hr total en % de la capacidad relación al caminos de 2 carriles en vhs/hr transito total con 2 carriles 0 900 100 10 800 89 20 100 79
Terreno ondulado Vhs/hr % de la total en capacidad camino de en vhs/hr 2 carriles 900 100 640 71 500 55
1.15.e) Obstrucciones laterales. Las obstrucciones laterales como: 1. Muros de retención de tierra. 2. Postes de señalamiento. 3. Vehículos estacionados. Suele reducir la capacidad practica como lo indica siguiente tabla. Efecto de las obstrucciones Distancia del borde de la carpeta asiática hasta el Ancho efectivo de 2 carriles de obstáculo(m) 3.66m 1.80 7.30 1.20 6.70 0.60 6.10
Vías terrestres 1.Capitulo1. 0.00
5.50
Por ejemplo en el caso de que los obstáculos estén en el borde de las carpetas observamos que el ancho de los dos carriles me queda 5.50 es decir 5.50-1.80 ancho en el que se me han reducido los dos carriles por efecto del obstáculo que se encuentra en el borde de la carpeta. 1.16) Ancho de la sección. El diseño de la sección transversal de un camino es un problema al cual hay que prestarle bastante atención, ya que ello influye grandemente tanto en el costo de la obra como en su capacidad de transito, una sección reducida será económica, pero su capacidad de transito también será reducida. Por otro lado una amplia sección, tendrá magnifica capacidad de transito pero será costosa. De aquí que el proyecto debe coordinar ambas necesidades para encontrar la solución mas conveniente posiblemente proyectando una visión de futuro y con miras a construir lo que sea estrictamente necesario en el presente pero dejando una manera fácil y económica para la ampliación futura. El ancho de cada vía de circulación pavimentada en un camino depende de : 1) Las dimensiones máximas de los vehículos que harán uso de ella. 2) Velocidad de los mismos. A mayor velocidad mayor ancho de las vías, ya que los vehículos trataran de separarse mas del borde de la carpeta asfáltica. Por ejemplo: a) 25km/hr, cuando se va a esta velocidad el vehículo trata de separarse 70cm del borde de la carpeta. b) 65km/hr, cuando se va a esta velocidad el vehículo trata de separarse 1.00m del bode de la carpeta. Así como también que en los caminos de dos carriles de 6.00m de ancho pavimentado son adecuados para “transito ligero” e inconveniente para un “transito mixto-moderno”, que aun con 6.70m de ancho de pavimento (3.35m por vía pavimentada) en caminos con menos de 200vhs/hr y por vía presenta condiciones peligrosas al transito. 1.16.a) Normas aconsejables para el ancho de vía pavimentada en caminos son: a) con menos de 200vhs/hr y por vías es de 3.35m b) cuando se tenga mas de 200 vhs/hr por vía es aconsejable usar 3.66m c) para caminos vecinales es aconsejable dar a cada vía 3.05m o sea un ancho total de 6.10m. A los anchos totales anteriores es necesario agregarles los valores correspondientes a los acotamientos para dar así el ancho total de la sección del camino.
Vías terrestres 1.Capitulo1.
3.0x1.0
Sección en balcón
Sección en corte
Ancho de la sección sub-base base Acotamientos
Carpeta asfáltica
Terraplén
Acotamientos
Estruc tura de pavim ento
1.16.b) Acotamientos. Los acotamientos a los cuales también se les denominas hombros. Son aquellas porciones del camino comprendida entre el hombro de la vía exterior de transito 1 o el borde interior de la cuneta 2 y el borde de la carpeta 3 según sea la sección terraplén o corte.
Los acotamientos proporcionan un lugar para que los vehículos se estacionen cuando sufran algún desperfecto o por cualquier otra causa. Actualmente los acotamientos van
Vías terrestres 1.Capitulo1. de 1.25m a 3.05m dependiendo de ello del tipo de camino que se construya y de las condiciones económicas imperantes, es aconsejable que los acotamientos vayan cubiertos con riego de impregnación o pavimentada con el fin de proteger la vía y además para dar la sensación de seguridad al conductor. Una sección transversal de camino de 3.66m por vía de circulación pavimentada y de 1.84m por cada acotamiento se supone como una condición perfecta una reducción en cualquiera de ellos también reduce la capacidad del camino.
1.16.c) El nivel de servicio. Es un término que denota el número de condiciones de operación diferentes que pueden ocurrir en un carril o en un camino dado.
La secretaria de obras publicas de México aconseja se empleen las secciones siguientes. 1.17)
Secciones transversales del camino SCT camino Plano con lomerío Tipo especial Tipo A 6.10m
Topografía poco Plano con lomerío Montañoso fuerte escarpado
6.10m
6.10m Act=1.45
6.10m Act=1.20
Act=0.95
9.00m
9.00m
8.50m
8.00m
6.10m
6.10m
6.10m
5.50m
Act=0.95
Tipo C
Act=0.95
Act=0.70
Act=0.75
8.00m
8.00m
7.50m
7.00m
5.50m
5.50m
5.50m
5.50m
Act=0.75 7.00m
muy
Requiere estudio especial
Act=1.45
Tipo B
poco Montañoso escarpado
Act=0.75 7.00m
Act=0.50 6.50m
Act=0.25 6.00m
1.18) Derecho de Vía. Se conoce como derecho de vía a la faja de terreno dentro del cual se aloja una vía de comunicación y sus servicios auxiliares y cuya anchura mínima absoluta es de 25m. a cada lado del “eje de vía”, ancho que puede ampliarse bien por las previsiones que determine el proyecto para fines inmediatos o futuros relacionados con la obra vial o
Vías terrestres 1.Capitulo1. bien por las necesidades que impongan las condiciones topográficas, terraplenes altos, amplias zonas de préstamo, etc.
25m
25m
1.19)
Curvatura máxima o Grado de Curvatura. Se denomina grado de curvatura al Angulo en el centro correspondiente a un desarrollo de arco de 200 m. (un cadenamiento) y su relación con el grado de curvatura.
Tangente de entrada
PI
A
Tangente de salida PT
R
PC
G
R
R
C
Donde:
Vías terrestres 1.Capitulo1.
Grados de curvatura Topografía Tipo de Camino Tipo Especial Tipo A Tipo B Tipo C
Plano con poco Lomerio 2°30’ 8° 11° 16°30’
Plano con Lomerio fuerte 4°30’ 11° 16°30’ 26°
Montañoso Poco Escarpado 6° 16°30’ 26° 47°
Montañoso Muy Escarpado 6° 26° 35° 67°
1.20) Pendiente La pendiente que debe dársele a un camino en sus diferentes tramos representa un problema que el ingeniero debe solucionar con mucho cuidado, ya que pendientes bajas obligan a altos costos de construcción y pendientes altas influyen en el costo del transporte por que: 1. Disminuye la velocidad 2. Aumenta el gasto de combustible por Km. 3. Desgaste de los vehículos, especialmente en los neumáticos.
Por lo anterior, hay que tener siempre presente que es necesario una solución adecuada en cada tramo estudiando independientemente ya que afecta gravemente en la economía del proyecto. La pendiente que se escoja para un camino debe estar en relación con la categoría del mismo y como en dicha categoría incluye la velocidad se recomienda tener presente los siguientes limites:
Pendientes Máximas Recomendadas Topografía
Tipo de camino Plano con poco Plano con Montañoso poco Montañoso lomerio lomerio fuerte escarpado escarpado Tipo 4% 4.5% 5% 5% especial Tipo A 4% 5% 5.5% 6% Tipo B Tipo C
4.5%
5.5%
6%
6.5%
5%
6%
6.5%
7%
muy
Las pendientes máximas se suelen establecer generalmente de acuerdo con la potencia de los vehículos que tendrán que circular.
Vías terrestres 1.Capitulo1. La sociedad americana de ingenieros automovilistas recomienda la siguiente formula para calcular la pendiente máxima que puede “vencer” un camión de una potencia dada, circulando a una determinada velocidad: ί = (0.15CN / VP) – 1.5 = % Donde: ί= Pendiente del terreno % C= cilindrada en cm 3 N= Velocidad de rotación del motor en rpm P= Peso bruto del camión V= Velocidad de proyecto km/h 1.5 representa una constante que resulta de suponer una resistencia media al rodamiento de 1.5 kg/ton de peso del vehiculo. Ahora bien, el hecho de que un camión ascienda una pendiente, no significa que dicha pendiente deba aceptarse como conveniente y económica. Si la pendiente es exagerada: 1. 2. 3. 4.
Limita la capacidad de transita La vida de los vehículos se reduce por el desgaste del motor Limita las velocidades Hace que los costos de operación suban
Es necesario considerar, además que los caminos no son siempre transitados por camiones y vehículos nuevos. 1.21) Pendiente
Gobernadora
Es la pendiente media que teóricamente puede darse a la línea de subrrasante para vencer un desnivel determinado, en función de las características basadas en la velocidad de diseño. La mejor pendiente gobernadora para cada caso, será aquella que al conjugar estos conceptos, permita obtener el menor costo de construcción, conservación y operación.
subrrasante Pendiente gobernadora
Elevación de cota
Cadenamiento
Vías terrestres 1.Capitulo1.
Resumen camino tipo a Características geométricas
unidade s
Terreno plano Terreno plano Montañoso con poco con lomerío poco escarpado lomerío fuerte
Montañoso muy escarpado
Velocidad de proyecto Velocidad de operación Ancho de carpeta Ancho de corona Acotamiento Grado máximo de curvatura Radio máximo Pendiente máxima Pendiente gobernadora
Km./hr 70
60
50
40
Km./hr 100
80
70
60
m m M Grados
6.10 9.00 1.45 8°
6.10 9.00 1.45 11°
6.10 8.50 1.20 16°30’
6.10 8.00 0.95 26°
m % %
143.25 4 2
104.18 5 3.5
69.45 5.5 4
44.07 6 4.5
Resumen camino tipo b Características geométricas
unidade s
Terreno plano Terreno plano Montañoso con poco con lomerío poco escarpado lomerío fuerte
Montañoso muy escarpado
Velocidad de proyecto Velocidad de operación Ancho de carpeta Ancho de corona Acotamiento Grado máximo de curvatura Radio máximo Pendiente máxima Pendiente gobernadora
Km./hr 60
50
50
35
Km./hr 80
70
60
50
m m m Grados
6.10 8.00 0.95 11°
6.10 8.00 0.95 16°30’
6.10 7.50 0.70 26°
5.30 7.00 0.75 35°
m % %
104.18 4.5 2.5
70.30 5.5 3.5
44.07 6 4.5
32.74 6.5 5
Resumen camino tipo C Características geométricas
unidade s
Terreno plano Terreno plano Montañoso con poco con lomerío poco escarpado lomerío fuerte
Montañoso muy escarpado
Velocidad de proyecto Velocidad de operación Ancho de carpeta Ancho de corona Acotamiento Grado máximo de curvatura Radio máximo
Km./hr 50
40
40
25
Km./hr 70
60
40
35
m m m Grados
5.50 7.00 0.75 16°30’
5.50 7.00 0.75 26°
5.50 6.50 0.50 47°
5.50 6.00 0.35 67°
m
70.30
44.07
24.38
17.10
Vías terrestres 1.Capitulo1. Pendiente máximas Pendiente gobernadora
%
5
6
6.5
7
%
3
4
4.5
5
1.25) RECOMENDACIONES 1.- Se recomienda no emplear los máximos indicados en la tabla en trayectorias continuas cuya longitud excede a 500 mts ya que si los tramos con pendiente límite en tramos son muy largos, obligan a los vehículos a marchar mucho tiempo en ”primera o segunda” produciéndose un desgaste adicional y si el tramo es bastante largo se calentaría mucho la máquina y herviría el agua del radiador, haciendo que el rendimiento del motor baje. 2.-También se recomienda que antes o después de cualquier tramo de pendiente máxima se intercale un tramo con pendiente de 2% menor que la máxima y con longitud de 300 m. 5% 3% 5% 500m
300 m
500m
3.-Otro aspecto que es necesario tomar en cuenta al escoger la pendiente es la altura de la zona. En las alturas los motores de explosión, parte de su potencia la pierden debido al enrarecimiento del aire o sea a la menor cantidad de oxígeno en el ambiente para alimentar los cilindros, esa pérdida varía en razón inversa de la densidad del aire. Para compensar esa pérdida se puede compensar a los motores de súper cargadores que inyectan la mezcla explosiva a presión como los motores de avión o se puede efectuar compensando la pendiente con las alturas. En la práctica se emplea un método que consiste en reducir 0.5% la pendiente máxima a partir de los 1000m por cada 1000m de ascenso. 4.-Las curvas horizontales en especial las de radios pequeños ofrecen cierta resistencia al movimiento de los vehículos que los obligan a desarrollar un exceso de potencia equivalente a la necesaria para vencer un aumento de pendiente en la rasante, por ello es necesario esa resistencia, disminuyendo proporcionalmente la pendiente en todo el desarrollo de la curva. La compensación mencionada se puede realizar mediante la siguiente fórmula:
Donde: D= reducción de pendiente en % R= radio de curvatura en metros.
Vías terrestres 1.Capitulo1. I= pendiente en % En los caminos vecinales esta reducción suele hacerse con la fórmula:
