2.introduccion dis geo y seleccion ruta

EDGAR A. CALDERÓN M. INGENIERO EN TRANSPORTES Y VIAS

ESP. EN INFRAESTRUCTURA VIAL

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS

LAS CARRETERAS

Una carretera es una infraestructura de transporte acondicionada en una faja de

terreno (derecho de vía), que permite la circulación de vehículos de manera

continua en el espacio y en el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y

comodidad.

En el diseño geométrico se establece la configuración tridimensional , con el

propósito de que la vía sea funcional , segura, cómoda , estética, económica y

compatible con el medio ambiente.

La premisa básica de la geometría de la vía es ser segura a través de un diseño

simple y uniforme.

Principio de curva Principio de Tangente

Ángulo de deflexión Entretangencia Curva horizontal

Elementos principales del diseño en planta

Otros elementos importantes en curvas circulares: · Radio de la curva · Grado · Cuerda · Longitud de curva circular · Tangente

En curvas espirales además es necesario conocer: · Longitud de la espiral · Angulo de la espiral · Angulo de la curva central · Punto de intersección entre la curva espiral y la curva circular central entre otros.

Elementos principales del diseño en planta

Punto de Inflexión PTV

Curva vertical

PCV

Entre tangencia

Elementos principales del diseño en perfil

Explanación

Elementos principales Sección transversal

Fuente: Manual de diseño geométrico para carretera, Instituto Nacional de vías, Figura 3.5.1 SECCION TRANSVERSAL TIPICA

· Proyectos de construcción

· Proyectos de mejoramiento

· Proyectos de rehabilitación

· Proyectos de mantenimiento rutinario

· Proyectos de mantenimiento periódico

www.invias.gov.co

Clase de proyectos

http://www.invias.gov.co/

Tipo de Proyecto

Proyectos de

construcción

Actividades

· desmonte y limpieza,

· explanación,

· obras de drenaje (alcantarillas, Pontones, etc.),

· afirmado, subbase, base y capa de rodadura,

· tratamientos superficiales o riegos,

· señalización vertical,

· demarcación lineal,

· puentes,

· túneles.

Actividades de un proyecto

Fuente: Manual de diseño geométrico para carretera, Instituto Nacional de vías

· ampliación de calzada, · construcción de nuevos carriles, · rectificación (alineamiento horizontal y

vertical), · construcción de obras de drenaje y sub-

drenaje, · construcción de estructura del pavimento, · estabilización de afirmados, · tratamientos superficiales o riegos, · señalización vertical, demarcación lineal, · construcción de afirmado.

· construcción de obras de drenaje,

· recuperación de afirmado o capa de rodadura,

· reconstrucción de subbase y/o base y/o capa de rodadura,

· obras de estabilización,

Proyectos de

mejoramiento

Proyectos de

rehabilitación



· remoción de derrumbes,

· rocería,

· limpieza de obras de drenaje,

· reconstrucción de cunetas,

· reconstrucción de zangas de coronación

· reparación de baches en afirmado y/o parcheo en pavimento,

· perfilado y compactación de la superficie,

· riegos de vigorización de la capa de rodadura,

· limpieza y reparación de señales.

Proyectos de

mantenimiento

rutinario



Proyectos de

mantenimiento

periódico

· reconformación y recuperación de la banca,

· limpieza mecánica y reconstrucción de

cunetas, · escarificación del material de afirmado

existente, · extensión y compactación de material para

recuperación de los espesores de afirmados

iniciales,

· reposición de pavimento en algunos

sectores, · reconstrucción de obras de drenaje,

· construcción de obras de protección y drenaje menores,

· demarcación lineal,

· señalización vertical.



Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carretera, INVIAS, 1998

Terreno

Inclinación máxima

media de las líneas

de máxima pendiente

(%)

Movimiento de tierras

Plano (P)

Ondulado (O)

Montañoso (M)

Escarposo (E)

0-5

5-25

25-75

75

Mínimo movimiento de tierra por lo que no presenta dificultad

ni en el trazado ni en la explanación de una carretera.

Moderado movimiento de tierras, que permite alineamientos

más o menos rectos, sin mayores dificultades en el trazado y

explanación de una carretera.

Las pendientes longitudinales y transversales son fuertes

aunque no las máximas que se puedan presentar en una

Dirección considerada; hay dificultades en el trazado y

explanación de una carretera.

Máximo movimiento de tierras, con muchas dificultades para

el trazado y la explanación, pues los alineamientos están

prácticamente definidos por divisorias de aguas en el

recorrido en una vía.

Clasificación de las carreteras


Densidad

Poblacional Función

Características

Rurales,

suburbanas

x

Primer orden

Segundo orden

Tercer orden

Competencia

nacionales

departamentales

municipales

nacionales

departamentales

municipales

nacionales

departamentales

municipales

veredales

autopista multicarril Dos

carriles

x x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

Topografía

Plano,

Montañoso,

Ondulado y

escarpado

primer orden/primer_orden.html

Segundo Orden/segundo_orden.html

Tercer Orden Valle/tercer_orden.html

Tercer Orden Valle/tercer_orden.html

Tercer orden urbanas/tercer_orden_urbanas.html

topografia/topografia.html


Urbanas

x arteria

principal

municipales

x

x

x

x

x arteria

secundaria

colectoras

locales

marginales

paisajísticas

semipeatonales

peatonales

ciclovias

x

Densidad

Poblacional Función

Características

Competencia autopista multicarril

Dos

carriles Topografía

Plano,

Montañoso,

Ondulado y

escarpado

ciclo ruta/ciclo_ruta.html

topografia/topografia.html

Es el principal indicador para

medir la calidad de operación

de un sistema de transporte.

V = S /T

Velocidad

Velocidad medida en un punto específico de la vía.

Se mide en:

Velocidad de punto:

centro de las curvas

punto medio de

la tangente

Tipo de velocidad

Velocidad media temporal:

Media aritmética de las velocidades puntuales:

Vt = S Vi

N

Velocidad de recorrido:

Distancia recorrida en el tiempo real de viaje excluyendo paradas voluntarias Velocidad en marcha:

Distancia recorrida en el tiempo en el que el vehículo estuvo realmente en movimiento

Velocidad de diseño:

Diseño geométrico

Tipo de velocidad

Tabla 1.2 Velocidad de diseño según tipo de carretera y terreno


Tipo de carretera Tipo de terreno

Carretera principal

de dos calzadas

Velocidad de diseño (km/h) 60 70 80 100 120

50 55 70 85 90 Velocidad media mínima del tránsito liviano (km/h)

Tabla 3.4.3 Criterio para el establecimiento de un carril de ascenso en carreteras

Carretera principal

de una calzada

Carretera secundaria

Velocidad de diseño Vd (km/h)

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Plano Ondulado

Montañoso

Escarpado

Plano Ondulado

Montañoso

Escarpado Plano

Ondulado

Montañoso

Escarpado

Plano Ondulado

Montañoso

Escarpado

Carretera

terciaria

Tipo de velocidad

Tipo de velocidad

Tabla 3.4.1 Relación entre pendiente máxima (%) y velocidad de diseño

Tipo de carretera Tipo de terreno Velocidad de diseño Vd (km/h)

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

4 3 3 3

5 5 4 4 4

6 6 5 5 5

7 6 6 6

- - - - -

- - - - -

- - - - -

- - - - -

-

-

4 3 - -

5 5 4 - -

7 6 - - -

7 - - -

- - - 6 6

- - - - 5

- - - 8 7

- - - 8 8

4

-

- - - -

8 - - - -

- - - - -

- - - -

- 11 10 10 9

- - 7 7 7

- 12 11 11 10

15 14 13 12 -

6

-

- - - -

- - - - -

- - - - -

- - - -

11 11 10 10 -

- 7 7 7 -

14 13 13 - -

16 15 14 - -

-

-

Carretera principal

de dos calzadas

Carretera principal

de una calzada


Plano Ondulado

Montañoso

Escarpado

Plano Ondulado

Montañoso

Escarpado Plano

Ondulado

Montañoso

Escarpado

Plano Ondulado

Montañoso

Escarpado

Carretera

terciaria

En muchos proyectos, de acuerdo con el tipo del mismo y el estado de la

vía, dos o más etapas pueden ocurrir simultáneamente:

Mantenimiento rutinario

Mantenimiento periódico

Evaluación ex - post

Construcción

Mejoramiento

Rehabilitación

Diseño definitivo

Factibilidad

Pre- Factibilidad

Perfil del proyecto

Idea

Etapa de Preinversión Etapa de Inversión

Etapa Operacional

Proyectos

postergados Proyectos

abandonados

Planeación de un proyecto


· El estudio de prefactibilidad:

FASE I selección de la ruta – Antepreliminar

· Estudio de planos existentes

· Reconocimiento de la región

Puntos de control primario

· Técnicos, económicos, sociales, políticos

Puntos de control secundario

· Topografía, geología, suelos, drenaje, impacto ambiental

· Localización de la poligonal en mapas o fotos

· Análisis y evaluación de rutas

· Escogencia de una entre varias 1

PRESICIÓN ESPERADA: 55 – 60%

Etapa de pre inversión

El plano muestra un corredor vial con información técnica

Fase 1: prefactibilidad

El plano muestra un corredor vial con información de ubicación de viviendas resaltadas en tono rosado

Fase 1: puntos de control Uso del suelo

El plano muestra un corredor vial con información geológica en amarillo y algunas corrientes de agua en cian

Fase 1: puntos de control Geológica e hidrotecnia

El plano muestra un corredor vial con todos los puntos de control primarios y secundario.

La línea de pendiente debe ser trazada teniendo en cuenta estos puntos

Fase 1: puntos de control

· Localización de la poligonal de estudio

· Toma de topografía

Planteo

Perfil Rasante tentativa

Volumen estimado

Rasgos físicos y químicos Clasificación

Estratigrafía

Hidrología

· El estudio de factibilidad:

FASE II Topografía definitiva

Coordenadas

Zonas inestables

· Geología y geotecnia





Cuadros de cantidades de obra Costos por km de zona homogénea Carteras de campo

Carteras de oficina

Planta - perfil




inversión · Diseño definitivo:

FASE III

· Construcción, mejoramiento, rehabilitación

Etapa de

· Diseño definitivo:

FASE III

· Diseño del eje

· Cálculos definitivos

Movimiento de tierra

Carteras de localización

Obras especiales

Planos


· Construcción

· Interventoría

· Entrega de obras

inversión Etapa de

operación · Mantenimiento rutinario

· Mantenimiento periódico

· Evaluación ex-post

Etapa de

FASE I

PRESICIÓN (55 – 60%)

FASE II


FASE III


En muchos proyectos, de acuerdo con el tipo de mismo y el estado

de la vía, dos o más etapas pueden ocurrir simultáneamente:

Planeación de un proyecto


Mantenimiento rutinario

Mantenimiento periódico

Evaluación ex - post

Construcción

Mejoramiento

Rehabilitación

Diseño definitivo

Factibilidad

Pre- Factibilidad

Perfil del proyecto

Idea

Etapa de Preinversión Etapa de Inversión

Etapa Operacional

Proyectos

postergados Proyectos

abandonados

Línea de pendiente

Es una línea que se desarrolla en la región de interés tomando en cuenta los

puntos de control primarios y secundarios.

Se adapta a la topografía del terreno y a las especificaciones de pendiente

máxima exigidas para la carretera, garantizando el mínimo movimiento de

tierra.

El ideal en esta etapa (FASE I) es tratar de mantener constante la pendiente en

tramos largos. Lógicamente para lograr llegar de A a B se necesitará tener

varios tramos con varias pendientes

Es la diferencia de cotas entre curvas de nivel sucesivas.

Pueden estar cada 0.5 m, 1.0 m, 2.0 m,……50.0 m, etc, dependiendo de la escala

del plano en que se esté haciendo el estudio.

Habitualmente se usan planos con escala 1:100.000 a 1:200.000 y fotografías

aéreas a escala 1:50.000, 1:25.000 ó 1:10.000

y

Línea de pendiente

Es la distancia horizontal que se debe recorrer para

subir o bajar con una pendiente m.

Ejemplo:

Si la pendiente m de la vía es 6% y las curvas de nivel están

cada 2.0 m ( ), que distancia horizontal se debe

recorrer entre curvas de nivel para garantizar una pendiente

constante?

Continua …

x

Línea de pendiente

y

xy

Línea de pendiente

Respuesta: Horizontalmente se deben recorrer 33.33 m

33.33x0.2y

Visualización Visualización lattice 2D

1000

1002

1004

1006

1008

1010

Pendiente Máxima

Tabla 3.4.1 Relación entre pendiente máxima (%) y velocidad de diseño

Tipo de carretera Tipo de terreno Velocidad de diseño Vd (km/h)

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

4 3 3 3

5 5 4 4 4

6 6 5 5 5

7 6 6 6

- - - - -

- - - - -

- - - - -

- - - - -

-

-

4 3 - -

5 5 4 - -

7 6 - - -

7 - - -

- - - 6 6

- - - - 5

- - - 8 7

- - - 8 8

4

-

- - - -

8 - - - -

- - - - -

- - - -

- 11 10 10 9

- - 7 7 7

- 12 11 11 10

15 14 13 12 -

6

-

- - - -

- - - - -

- - - - -

- - - -

11 11 10 10 -

- 7 7 7 -

14 13 13 - -

16 15 14 - -

-

-

Carretera principal

de dos calzadas

Carretera principal

de una calzada


Plano Ondulado

Montañoso

Escarpado

Plano Ondulado

Montañoso

Escarpado Plano

Ondulado

Montañoso

Escarpado

Plano Ondulado

Montañoso

Escarpado

Carretera

terciaria


Línea de pendiente ó línea de ceros

Ruta 1


Ruta 2


Ruta 3

Método de Bruce

Xo = Longitud Resistente (m)

X = Longitud total del trazado

= Desnivel o suma de desniveles

k = Inverso del coeficiente de tracción

y

Tipo de superficie K

Afirmado

Tratamiento superficial

Carpeta asfáltica

Pavimento en concreto

21

32

35

44

Evaluación de trazado de rutas


Estudio de Ruta

1105

1110

1115

1120

1125

1130

1135

1140

1145

1150

0

10

0

20

0

30

0

40

0

50

0

60

0

70

0

80

0

90

0

10

00

11

00

12

00

13

00

14

00

Ruta 1 Serie2 Serie3

Rutas Abscisa

Ruta 1

K0 + 000

Puntos X Cotas

A 0 1110

1130

1126

1121

1125

1110

1130

1140

1135

1125

1110

1130

1140

1145

1125

300

520

830

1112

0

380

600

900

1200

0

380

600

800

1300

K0 + 300

K0 + 520

K0 + 830

K1 + 112

K0 + 000

K0 + 380

K0 + 600

K0 + 900

K1 + 200

K0 + 000

K0 + 300

K0 + 520

K0 + 830

K1 + 300

a

B

c

D

A

d

e

f

D

A

g

h

i

D

Ruta 2

Ruta 3


Estudio de Ruta

1105

1110

1115

1120

1125

1130

1135

1140

1145

1150

0

10

0

20

0

30

0

40

0

50

0

60

0

70

0

80

0

90

0

10

00

11

00

12

00

13

00

14

00

Ruta 1 Serie2 Serie3

Tipo de superficie K

Afirmado

Tratamiento superficial

Carpeta asfáltica

Pavimento en concreto

21

32

35

44

Rutas Abscisa

Ruta 1

K0 + 000

Puntos X Cotas

A 0 1110

1130

1126

1121

1125

1110

1130

1140

1135

1125

1110

1130

1140

1145

1125

300

520

830

1112

0

380

600

900

1200

0

380

600

800

1300

K0 + 300

K0 + 520

K0 + 830

K1 + 112

K0 + 000

K0 + 380

K0 + 600

K0 + 900

K1 + 200

K0 + 000

K0 + 300

K0 + 520

K0 + 830

K1 + 300

a

B

c

B

A

d e

f

B

A

g

h

i

B

Ruta 2

Ruta 3

Y

20.00

-4.00

-5.00

4.00

20.00

10.00

-5.00

-10.00

20.00

10.00

5.00

-20.00

Pendiente

6.67

-1.82

-1.61

1.42

5.26

4.55

-1.67

-3.33

5.26

4.55

2.50

-4.00

Contrapendientes

Ida Regreso

20.00

4.00

20.00

10.00

20.00

10.00

5.00

35.00

24.00

30.00

2168.00

2520.00

2840.00 20.00 2180

15.00 1860

4.00

5.00

9.00 1508

5.00

10.00

20.00

2.introduccion dis geo y seleccion ruta

Documents