Proyecto de una Carretera

REPUBLICA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE EDUCACION
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
MEMORIA DESCRIPTIVA
MARACAIBO, DE DICIEMBRE DE 1999
Se ha establecido la elaboración de un proyecto vial con el fin de enlazar diversos puntos terrestres dentro de
un mismo plano topográfico, por lo que se ha fijado o requerido la construcción de una carretera la cual
conlleva a una serie de características dentro de las cuales encontramos las siguientes:
.− Carretera de carácter secundario en terreno ondulado
.− Velocidad de proyecto: 60 km/h
.− Dos (2 ) canales de
.− Longitud mínima de tramos rectos entre curvas :
.− Número de curvas: Mínimo 2 y Máximo 6.
.− Radios mínimos de curvas: 100m
.− Requerimientos de espiral: Radios > 60 m
.− Longitud mínima de espiral: Según normas.
.− Longitud mínima de arco circular: 100m
.− Sobreancho: Según normas
.− Diferencias máx. de velocidad entre curvas: 15 Km/h
Se entiende por carretera a aquella obra cuyo objetivo principal es permitir el paso vehicular en condiciones
óptimas de continuidad tanto en tiempo como en espacio; con unos niveles mínimos de seguridad y
comodidad.
Para la efectiva realización de una carretera conviene necesario estudiar las etapas que preceden la ejecución
de la misma; las cuales son : El estudio de rutas y el estudio del trazado.
El estudio de rutas no es más que el proceso preliminar de acopio de datos y reconocimiento de campo, hecho
con la finalidad de seleccionar la faja de estudio que reuniese las condiciones optimas para el
desenvolvimiento del trazado. En esta etapa se elaboran croquis , se obtiene información, se efectúan
reconocimientos preliminares y se evalúan las rutas.
El estudio de trazado consiste en reconocer minuciosamente en el campo cada una de las rutas seleccionadas .
Así de ese modo se obtiene información adicional sobre los atributos que ofrecen cada una de esas rutas y se
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localizan en ella la línea o líneas correspondientes a posibles trazados de la carretera.
FACTORES DE LOCALIZACIÓN.TRAZADO DE CROQUIS.
CONSTRUCCIÓN DE PERFILES LONGITUDINALES.
Para el estudio de rutas comenzamos con la obtención del plano topográfico donde se requería de los dos
puntos a enlazar, dicho plano facilitó información de carácter topográfico, de drenaje, uso del suelo, vías de
comunicación ya existentes y de instalaciones eléctricas.
Dicho plano fue coloreado de manera tal que facilitará mucho más todavía de toda esa información
mencionada anteriormente; por lo que a cada característica se le asignó un color diferente:
• TOPOGRAFIA
.− Cota 200−220 : Color blanco
.− Cota 220−240: Color crema
.− Cota 240−260: Color amarillo claro
.− Cota 260−280: Color amarillo oscuro
.− Cota 280−300: Color anaranjado
.− Cota 300−320: Color salmón
.− Cota 320−340: Color rosado claro
.− Cota 340−360: Color rosado oscuro
.− Cota 360−380: Color rojo ladrillo
.− Cota 380−400: Color rojo escarlata
.− Cota 400−420: Color oscuro
.− Cota 420−440: Color oscuro
CARRETERA: Color marrón
RIOS: Color azul indigo
EDIFICACIONES :Color verde
LAGUNAS: Color celeste
Luego de coloreado todo el plano se prosiguió ( a mano alzada) de tres (3) rutas tentativas por la que podría
pasar la futura vía guiándonos primordialmente por los factores de localización antes mencionados. A cada
una de las vías se le comenzaron a marcar las progresivas cada 40 mts, las cuales servirán posteriormente para
el estudio del comportamiento que cada una de ellas tenía con relación a la topografía.
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Para dicho estudio topográfico nos basamos en las progresivas, asignándole a estas un calor muy aproximado
de cotas ( este fue hecho a ojo por ciento más no con cálculos) dependiendo de las que se encontraban entre
ellas. A través de esto se obtuvo lo siguiente:
PROGRESIVA
0+040
0+080
0+120
0+160
0+200
0+240
0+280
0+320
0+360
0+400
0+440
0+480
0+520
0+560
0+600
0+640
0+680
0+720
0+760
0+800
0+840
PROGRESIVA
0+880
0+920
0+960
1+000
1+040
1+080
1+120
1+160
1+200
1+240
1+280
1+320
1+360
1+400
1+440
1+480
1+520
RUTA 1
350
342
335
330
322
314
308
300
292
284
274
268
269
270
271
274
273
269
262
261
270
RUTA 1
272
278
285
289
288
292
292
283
280
276
276
284
284
285
285
283
284
RUTA 2
350
341
334
329
320
313
305
297
288
277
281
290
290
290
289
286
283
277
278
280
290
RUTA 2
295
302
303
300
296
291
285
284
287
292
292
292
290
288
288
288
RUTA 3
349
341
334
329
320
312
306
299
290
300
300
304
304
302
298
294
294
294
294
294
299
RUTA 3
308
312
310
301
291
285
284
284
285
291
291
291
290
286
285
284
3
1+560
284
Obtenidos los resultados proseguimos a la construcción del perfil Longitudinal a cada una de las tres (3) vías
con la finalidad de analizar como se mencionó anteriormente las condiciones altimétricas y la magnitud del
movimientos de tierra que puede resultar para cada una de estas rutas, representado por un conjunto de puntos
de cotas del terreno cada 40 mts.
SELECCIÓN DE RUTAS Y DISEÑO DE LA POLIGONAL
HORIZONTAL
Realizado el perfil longitudinal se prosiguió a la selección de la ruta definitiva y diseño de la poligonal
horizontal. Esta selección de la ruta definitiva depende en gran parte de una serie de factores sociales,
políticos y económicos los cuales nos resultan difíciles de cuantificar; sin embargo la selección de la ruta se
hizo en base a tres
• factores que también son de gran importancia como lo son: topografía, el drenaje y por último la calidad el
trazado. Por esta parte el sistema de evaluación de ruta se apoya en el concepto de utilidad− costo, que
consiste en el rango o escalafón de atributos para cada una de las rutas; estos atributos están representados
en el grado de adaptación de cada ruta a los diferentes factores de localización antes mencionados. Dicho
escalafón consiste en el valor o peso asignado a cada uno de estos factores.
Inicialmente se seleccionó la escala de medición donde en ambos casos se utilizó la misma del ¡ 1 al 10.
Posteriormente seleccionamos el peso de casa uno de los factores de localización, donde se puede observar
que tanto la topografía como la Calidad de trazado coinciden en peso siendo estas las más importantes, ya que
de la calidad de trazado depende en gran parte el desarrollo futuro de la zona y hasta de la propia vía; y
respecto a la topografía debido a que de una buena adaptación del terreno resulta también la buena o mala
calidad de la vía. Por último encontramos el drenaje que aunque no deja de ser importante de todos es el que
menos relevancia presenta. De este proceso se obtuvo los siguientes resultados.
Como se puede observar de las distintas rutas la mejor que se adaptó fue la Ruta 2; debido a que si vemos el
perfil es una de las que menos ascensos y descensos tiene respecto a la topografía pero los que están presentes
no son tan pronunciados, esta a su vez presenta muy buena adaptación al drenaje pues son muy poco los ríos o
riachuelos que están a lo largo del recorrido de la vía, y por último respecto a la calidad del trazado es la que
mejor presenta pues esta no posee tantos tramos extensamente rectos y las curvas no son tan pronunciadas lo
que prevee en gran parte la somnolencia en el conductor.
Finalmente la selección de la ruta prosiguió al Diseño de la poligonal Horizontal, la cual no es más que el
conjunto de alineamientos rectos que se interceptan entre sí, adaptándose a la ruta seleccionada, de manera de
construir la estructura de planta de la vía.
Trazado los alimeamientos horizontales basándose en las recomendaciones citadas anteriormente, se
obtuvieron las coordenadas planas ( Norte, Este) de cada uno de los puentes de intersección de la poligonal,
midiéndolos directamente con escalímetros sobre el plano ( a escala ). A partir de estas coordenadas se
calcularon una serie de elementos como lo son:
.− Longitud de los alineamientos (L)
.− Rumbo de los alineamientos ( R)
.− Angulo de intersección entre los alineamientos ()
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Para el calculo de dichos elementos se utilizaron las siguientes formulas:
L=E+N
R = Arctg (E / N)
Angulos de intersección
Caso I: Ambos alineamientos en el mismo cuadrante.
= Rmayor − Rmenor
Caso II: Alineamientos en lados opuestos del eje Norte − Sur
= 180° − ( Rmayor + Rmenor )
Caso III: Alineamientos en lados opuestos al eje Este − Oeste
= ( Rmayor + Rmenor )
Caso IV: Alineamietnos en lados opuestos al eje Norte − Sur, Este − Oeste.
= ( 180° − R2) + R1
De lo que se obtuvo lo siguiente :
PUNTO
A
C
D
B
N
1208653
1208470
1208083
1207788
E
788850
789269
789806
789870
N
−183
−387
−295
E
419
537
64
LONGITUD
457,21
661,91
301,86
RUMBO
S 66·24'23'' E
S 54·13'15'' E
S 12·14'26'' E
12·11'08''
41·58'79''
DISEÑO DE CURVAS HORIZONTALES SIMPLES
Diseño la poligonal horizontal se planteó la proyección de unas curvas de enlace entre los alineamientos
horizontales mediante arcos de circunferencia simples sin transición, sonde al igual que todo elemento de
vialidad el proyecto de las curvas horizontales simples requiere de un análisis conceptual y un posterior
cálculo geométrico dentro de los cuales en el análisis conceptual encontramos el radio a utilizar de curva, por
medio de la siguiente relación:
Rc = V
127 x ( P+ f)
donde:
V: Velocidad de proyecto
P: Peralte
Rc: Radio de Curvutura
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F: Coeficiente de fricción transversal y se obtiene por:
F = 0.26 − 0.00133 x V
Sin embargo cabe que la ecuación mencionada anteriormente anteriormente nos proporciona el mínimo valor
de radio de curvutura.
A pesar del radio de Curvutura, el diseño de una curva circular conlleva una serie de elementos los cuales nos
permiten definir su forma geométrica representando las características propias de la curva , estos elementos
son los siguientes:
ELEMENTO
Semitangente
Externa
Cuerda Larga
Ordenada Media
Longitud de Arco
SIMBOLO
te
E
CL
Om
Lc
ECUACION
te= Rc x Tang ( /2)
E = Rc x (Sec /2 − 1)
CL = 2 x Rc x Sen /2
Om = Rc x ( 1 − Cos ( /2) )
Lc = Rc x x " / 180
Conocidas las ecuaciones de cada uno de estos elementos se calcularon estos a cada una de las curvas a
diseñar, de lo que se obtuvo lo siguiente:
PUNTO
E MED
RC
R APROX
Te
E CALC CL
OM
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