Download - trazo
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS
I. INTRODUCCIÓN:
En el trazado de una carretera se presentan diferentes etapas, siendo
algunas de estas imprescindibles, mientras que otras dependen de
factores tales como la topografía, alcances e importancia del
proyecto, disponibilidad de recursos, información disponible e
inclusive la premura de los diseños. Como uno de los factores que
más influye en la metodología a seguir en el trazado de una carretera
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 1
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
es la topografía y más aún si esta es montañosa, se estará indicando
en este capítulo el procedimiento más apropiado para la localización
de una carretera de montaña.
Se debe establecer desde un principio las características geométricas
de la vía, como radio mínimo, pendiente máxima, vehículo de diseño,
sección transversal, etc. Como el problema radica en determinar la
ruta que mejor satisfaga las especificaciones técnicas que se han
establecido y para lo cual las características topográficas, naturaleza
de los suelos y el drenaje son determinantes, el método de estudio
variará de acuerdo al tipo de terreno. Se considera entonces el
análisis por separado según se trate de terreno plano o accidentado.
II. OBJETIVOS:
Elegir tres rutas en nuestro plano.
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 2
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
Definir los puntos inicial, puntos positivos de control (por donde
debe pasar la carretera), los puntos negativos de carreteras (por
donde no debe pasar la carretera, punto final).
Mantener una pendiente constante al momento de hacer el trazo.
III. MARCO TEÓRICO:
Pendiente longitudinal del terreno:
Es la inclinación natural del terreno, medida en el sentido del eje de la
vía.
Pendiente transversal del terreno:
Es la inclinación natural del terreno, medida normalmente al eje de la
vía
RUTA:
Corresponde a aquella franja de terreno de ancho variable
comprendida entre dos puntos obligados de paso extremos y que
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 3
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
pasa por puntos obligados intermedios dentro de la cual es factible
hacer la localización del trazado de una ruta
CLASES DE PUNTOS DE CONTROL
PUNTOS DE CONTROL NATURALES:
Abras o punto de paso entre dos cuencas, laderas apropiadas para el
trazo, zonas rocosas, pantanos (no adecuado para el trazo).
P1, P2 = Puntos Cima de Cerros
A = Abra
1, 2 = Posibles rutas de trazo
ABRA:
Son puntos importantes de la topografía del terreno, que se busca
para pasar de una cuenca a otra.
Toda Abra parta ser utilizada debe cumplir con los siguientes
requisitos:
Que tenga menor elevación, respecto a las abras próximas.
Que tenga accesos favorables.
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 4
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
Que se aproxime más a la dirección del trazo.
PUNTOS DE CONTROL ARTIFICIALES:
Son puntos hechos por el hombre, como, pueblos, ciudades, zonas
arqueológicas, puentes, alcantarillas
PUNTO DE CONTROL POSITIVO:
Puntos que atraen el trazo de la carretera debido a otorgan facilidad
para la ubicación de curvas, puentes, alcantarillas, etc., dentro de
estos se encuentran las abras, cuellos en ríos, laderas apropiadas para
el trazo, etc.
PUNTO DE CONTROL NEGATIVO:
Generalmente son hechos por la naturaleza y que dificultan o impiden
el trazo de la carretera, dentro de estos puntos, se tiene los pantanos,
zonas rocosas, zonas agrícolas, cementerios, casas de campesinos,
etc.
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 5
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
TIPOS DE TERRENO:
La topografía del terreno atravesado influye en el alineamiento de
carreteras y calles. La topografía afecta el alineamiento horizontal,
pero este efecto es más evidente en el alineamiento vertical. Para
caracterizar las variaciones los ingenieros generalmente dividen la
topografía en tres clasificaciones, de acuerdo con el tipo de terreno:
plano, ondulado y montañoso. En la siguiente tabla se indican sus
características:
TERRENO
INCLINACION MÁXIMA MEDIA
DE LAS LINEAS DE MÁXIMA
PENDIENTE (%)
MOVIMIENTO DE TIERRAS
Plano(P)
0 a 6
Mínimo movimiento de tierras por lo que no presenta dificultad ni en el trazado ni en la explanación de una carretera.
Ondulado(O)
7 a 13
Moderado movimiento de tierras, que permite alineamientos rectos, sin mayores dificultades en el trazado y explanación de una carretera.
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 6
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
Montañoso(M)
13 a 40
Las pendientes longitudinales y transversales son fuertes aunque no las máximas que se pueden presentar en una dirección considerada; hay dificultades en el trazado y explanación de una carretera.
Cada tipo de terreno obliga, en términos generales, a unos diferentes
patrones generales de diseño. A continuación se hace un análisis
sobre los aspectos más importantes en el trazado de una vía de
acuerdo al tipo de terreno:
TERRENO PLANO:
Permite obtener alineamientos, horizontal y vertical, de modo que los
vehículos pesados circulen a una velocidad aproximadamente igual a
la de los vehículos ligeros. Las distancias de visibilidad que dependen
tanto de las restricciones horizontales como las verticales, son
generalmente largas o puede obtenerse, sin dificultades constructivas
o sin mayores costos.
La pendiente general, en el sentido de avance de la vía, es
considerablemente inferior a la pendiente máxima estipulada y en
donde el trazo de línea recta puede constituir la solución de enlace
entre dos puntos. Si se trata de una vía considerablemente extensa es
necesario fijar la orientación general que habrá de seguir la línea y los
puntos de control. Los sobrevuelos sobre el área son muy útiles en
esta actividad.
Una vez determinados los puntos de control y ubicados en el terreno,
el trabajo se reduce a enlazarlos con el mejor alineamiento posible.
En el campo esta actividad se puede llevar a cabo de una manera
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 7
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
rápida y segura dado la existencia de equipos de gran alcance y
precisión como el distanciómetro, estación total o inclusive el GPS.
Cuando se trata de una topografía muy plana el estudio de rutas se
puede reducir de manera considerable. Es fácil determinar cuál es la
mejor alternativa por lo cual el los estudios de línea de ceros y del
trazado de la línea preliminar, no requieran ser realizados, siendo
posible definir de forma directa en el terreno el trazado de la línea
preliminar.
La localización directa es una metodología aún muy usada
principalmente en terrenos planos o en proyectos muy cortos donde
no da lugar a estudio de rutas y es fácil orientar el proyecto en el
terreno. La localización directa consiste básicamente en definir el eje
del proyecto en el terreno a partir de los diferentes controles que se
puedan presentar y sin necesidad de definir previamente en un plano
o mapa topográfico la localización de este.
Aunque la línea recta perece ser la mejor solución en terrenos planos,
las exigencias técnicas, de seguridad y estéticas desaprueban el uso
de tangentes demasiado largas. Aún en terrenos planos los
alineamientos curvilíneos y semicurvilíneos son los más apropiados,
idea que está emparentada en la arquitectura paisajista. El diseño
horizontal está condicionado principalmente por la presencia de zonas
muy bajas que en temporadas lluviosas se pueden inundar
transformándose en lagunas o pantanos. Otro control puede ser el de
las construcciones existentes, cultivos, carreteras o líneas férreas
existentes, bosques, ciénagas.
CARRETERA TÍPICA DE TERRENO ONDULADO:
Su alineamiento horizontal y vertical ocasiona que los vehículos
pesados reduzcan sus velocidades significativamente por debajo de
las de los vehículos livianos, pero sin ocasionar que aquellos operen a
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 8
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. Se
pueden obtener sin mucha dificultad un alineamiento horizontal con
tangentes relativamente largas y radios de curvatura amplios que
permiten distancias de visibilidad apropiadas para la velocidad que se
desarrolla. Las pendientes transversales son moderadas (del orden del
7 al 13%); los cauces son amplios y poco profundos. El terreno
presenta oscilaciones suaves y amplias pero ocasionalmente
pendientes altas restringen los alineamientos horizontal y vertical.
En el terreno ondulado el diseño se orienta a buscar una
compensación entre los volúmenes de corte y terraplén. Esta
compensación contribuye a que las magnitudes de los cortes y los
llenos se mantengan en niveles razonables, con lo cual se incrementa
su estabilidad. Al lograr esto se alcanza también una disminución en
los costos del movimiento ya que la magnitud de los cortes disminuye
y parte de este material puede ser usado en la construcción de
muchos terraplenes. Esta solución no solamente favorece la parte
económica sino también la ambiental y de igual manera se requiere
una menor disponibilidad de sitios para depositar el material de corte.
La compensación entre los volúmenes de corte y lleno es posible
siempre y cuando la pendiente transversal permita la construcción de
terraplenes. Se debe tener especial cuidado con las corrientes de
agua y las vías existentes que sean atravesadas por el proyecto.
La compensación del movimiento de tierra se presenta también en el
sentido transversal generando secciones mixtas, es decir con
excavación y con terraplén
CARRETERA TÍPICA DE TERRENO MONTAÑOSO:
El diseño geométrico en este tipo de terreno obliga a que los vehículos
pesados circulen a una velocidad sostenida en rampa durante
distancias considerables o a intervalos frecuentes. Terreno montañoso
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 9
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
es aquel en el cual los cambios de altura tanto longitudinal como
transversal del terreno con respecto a la carretera son abruptos y
donde se requieren frecuentemente los banqueos y el corte de
laderas para obtener unos alineamientos horizontales y verticales
aceptables. La pendiente transversal varía entre 13 y 40%,
permitiendo eventualmente la construcción de terraplenes en algunos
casos. En muchos casos se busca obtener un diseño con sección en
ladera que consiste en hacer coincidir el borde de la banca con el
perfil transversal del terreno de modo que aunque predomine la
excavación esta no sea excesiva.
El alineamiento horizontal presenta restricciones para la visibilidad ya
que es difícil obtener tangentes largas y radios de curvatura amplios.
Es importante además evaluar la composición vehicular que pueda
tener la vía ya que si el porcentaje de vehículos pesados es alto el
proyecto puede ser poco funcional ya que su nivel de servicio inicial
es muy bajo.
El factor determinante en terrenos montañosos y escarpados y aún en
los ondulados es el de la pendiente longitudinal. El reconocimiento de
este tipo de terrenos es más complejo que en los terrenos planos y
con un mayor número de puntos de control secundarios creando la
necesidad de apartarse de la dirección rectilínea entre los sitios que
van a comunicarse.
El uso del avión, o mejor aún el helicóptero, en la exploración de
terrenos accidentados es mucho más útil que en los planos ya que se
obtiene un panorama topográfico más amplio y completo sobre el cual
se puede determinar la ruta o rutas posibles para el trazado y demás
referenciar de una manera más clara los diferentes puntos de control
secundario.
TRAZADO LÍNEA DE PENDIENTE CONSTANTE:
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 10
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
En terrenos con topografía accidentada – ondulados, montañosos-
para efectos de seleccionar la mejor ruta es necesario llevar a cabo
estudios preliminares sobre planos o restituciones fotogramétricas.
Desde el punto de vista técnico, la selección de ruta se caracteriza por
la llamada “línea de pendiente constante”, con una inclinación
previamente definida sin exceder el valor máximo permitido que en
general depende de la categoría o importancia de la vía. La Tabla 4.2
indicada anteriormente indica las pendientes máximas para diferentes
velocidades de diseño dependiendo del tipo de vía y clase de terreno.
Una vez establecidas las diferentes rutas en los planos y su respectivo
reconocimiento en el terreno, se procede a definir las líneas de
pendiente con el fin de realizar una comparación racional de las
diferentes alternativas propuestas aportando criterios técnicos que
permitan seleccionar la mejor ruta.
TRABAJO A REALIZAR (TRAZO DE RUTAS)
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 11
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
Este trabajo encomendado por el ingeniero consiste en trazar tres
rutas partiendo del punto “A” y pasando obligatoriamente por el punto
de control “PC” para llegar al punto “B”, estos puntos fueron dados
por el ingeniero en un plano a escala 1/2000.
Pendiente máxima permitida 8%
Definir los puntos inicial, puntos positivos de control (por donde debe
pasar la carretera), los puntos negativos de carreteras (por donde no
debe pasar la carretera, punto final).
Para cada dos puntos de control más inmediatos determine sus cotas
y la longitud de la Línea de vuelo.
(% )i=( desnivel entre2 puntoslongitud probable 2 puntos )∗100
Si la i calculada es un dato compatible de diseño o trazo se procede a
calcular la abertura del compás.
Si la diferencia de alturas es considerable se hace necesario plantear
desarrollos.
Definición de la abertura de compas.
l=(100∗EK∗i )Donde:
L: abertura del compás.
E: equidistancia de curvas de nivel.
K: denominador de la escala del plano.
I: pendiente en porcentaje.
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 12
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
Habiéndose definido la abertura del compás se procede a tratar de
unir los puntos en referencia, pudiéndose dar los siguientes casos:
Que se logre unir o que no se logre cuando ocurre este caso se
procede a abrir o cerrar la abertura del compás pero siempre teniendo
en cuenta que no sobrepase la pendiente máxima.
IV. ANALISIS DE RUTAS:
RUTA VERDE:
RUTA VERDETRAMO COTAS DESNIVEL I (%) A. COMPAS N. COMPAS LONG. TRAMO
A - 8714
14 -7 28.57 8 228.56700
8 a 9700
2 -4 50 1 50698
9 a 12698
6 -8 25 3 75692
12 a 13692
2 -7 28.57 1 28.57690
13 - PC690
2 -5.26 37.9977 1 37.9977688
PC-21688
16 7 28.57 8 228.56704
21 a 33704
18 8 25 10 250722
33 a 35722
4 4 50 2 100726
35 a 37726
4 7 28.57 2 57.14730
37 a 43730
12 8 25 6 150742
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 13
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
43 a 45742
4 7 28.57 2 57.14746
45 a 46746
2 5 40 1 40748
46 - B748
0 0 0 0 62.8986748
DESNIVEL TOTAL 86 LONGITUD TOTAL 1365.8663
Pend .media=∑Hi∑Li
×100= 861365.8663
×100=6.30%
RUTA ROJA:
RUTA ROJATRAMO COTAS DESNIVEL I (%) A. COMPAS N. COMPAS LONG. TRAMO
A - 14714
26 -6 33.33 14 466.62688
14 - PC688
0 0 0 0 46.4877688
PC-15688
2 6 33.33 1 33.33690
15 a 23690
16 8 25 8 200706
23 a 32706
18 7 28.57 9 257.13724
32 a 33724
2 4 50 1 50726
33 a 42726
20 7 28.57 9 257.13746
42 - B746
2 2.99 66.9988 1 66.9988748
DESNIVEL TOTAL 86 LONGITUD TOTAL 1377.6965
Pend .media=∑Hi∑Li
×100= 861377.6965
×100=6.24%
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 14
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
RUTA AZUL:
RUTA AZULTRAMO COTAS DESNIVEL I (%) A. COMPAS N. COMPAS LONG. TRAMO
A - 7714
12 -6 33.33 7 233.31702
7 a 8702
2 -4 50 1 50700
8 a 9700
2 -8 25 1 25698
9 a 10698
2 -5 40 1 40696
10 a 13696
6 -7 28.57 1 28.57690
13 - PC690
2 -4.44
45.0396 1 45.0396688
PC - 14688
2 8 25 1 25690
14 a 15690
2 5 40 1 40692
15 a 26692
22 7 28.57 11 314.27714
26 a 30714
8 8 25 4 100722
30 a 32722
4 4 50 2 100726
32 a 43726
20 8 25 11 275746
43 - B 746 2 5.52 37.2245 1 62.8986
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 15
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
748
DESNIVEL TOTAL 86 LONGITUD TOTAL 1339.0882
Pend .media=∑Hi∑Li
×100= 861339.0882
×100=6.42%
ANÁLISIS POR EL MÉTODO DE LOS PESOS ABSOLUTOS:
CARACTERISTICASRUTA VERDE RUTA ROJA RUTA AZUL
VALOR PESO VALOR PESO VALOR PESOLongitud Total(m) 1365.8663 2 1377.6965 3 1339.0882 1Pendiente Media % 6.30 2 6.24 1 6.42 3Pendiente Máxima % 8 1 8 1 8 1Longitud de puentes ----- ----- -----N° de Alcantarillas ----- ----- -----N° de Curvas Vuelta 13 3 9 1 10 2
Total 8 Total 6 Total 7
Se concluye que el camino o ruta más apropiada es la ruta roja
ANÁLISIS POR EL MÉTODO DE LOS PESOS RELATIVOS:
CARACTERISTICASRUTA VERDE RUTA ROJA RUTA AZUL
VALOR PESO VALOR PESO VALOR PESOLongitud Total(m) 1365.8663 1.02 1377.6965 1.03 1339.0882 1.00Pendiente Media % 6.30 0.99 6.24 1.00 6.42 0.97Pendiente Máxima % 8 1.00 8 1.00 8 1.00Longitud de puentes ----- ----- -----N° de Alcantarillas ----- ----- -----N° de Curvas Vuelta 13 1.44 9 1 10 1.11
Total 4.46 Total 4.03 Total 4.08
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 16
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO INGENIERIA CIVIL
En este caso también se puede observar que la más recomendable es
la ruta roja.
V. CONCLUSIONES:
Después de haber hecho todo el análisis de cada ruta se optó por
la ruta que presenta mejores condiciones para su ejecución y al
mismo tiempo contribuye a brindar un mejor servicio.
A través de este método no solo se analizan los tipos de rutas sino
que a través de la práctica se logra tener una noción de lo que es
el trazo de una carretera en el plano a curvas de nivel el cual
influye a elegir el camino correcto.
TRAZO Y SELECCIÓN DE RUTAS/CAMINOS I Página 17