teoria carreteras i

8/16/2019 Teoria Carreteras i

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UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO CARRERA: INGENIERIA CIVIL

PROYECTO DE CARRETERAS I

I

ÍNDICE GENERAL

1. CAPÍTULO I : INTRODUCCION ............................................................................................ 4

1.1. JUSTIFICACION DEL PROYECTO ............................................................................................. 6

1.1.1. UBICACIÓN GEOGRAFICA DEL PROYECTO ................................................................... 8

1.1.1.1. DEFINICION PUNTO DE PARTIDA .................................................................................................12

1.1.1.2. DETERMINACION DEL AZIMUT EN EL PUNTO DE PARTIDA ...........................................13

1.1.1.3. DETERMINACION DE LA COTA DEL PUNTO DE PARTIDA ...............................................13

1.2. PROPOSITO DEL PROYECTO ..................................................................................................... 14

1.3. CLASIFICACION DE LA VIA (SEGÚN ABC) ......................................................................... 14

1.3.1. DETERMINACION DE ZONAS TOPOGRAFICAS ............................................................ 15

CARACTERÍSTICAS DE LAS CURVAS DE NIVEL: ................................................................... 16

1.3.2. DETERMINACION DE PENDIENTES MAXIMAS ............................................................ 18

1.3.3. DETERMINACION DE RADIOS DE CURVATURA ......................................................... 19

VALORES MÁXIMOS PARA EL PERALTE Y LA FRICCIÓN TRANSVERSAL .. 19

1.3.4. RADIOS MINIMOS ABSOLUTOS EN CURVAS CIRCULARES .................................. 20

1.3.5. DETERMINACION DE SECCION DE LA CARRETERA (SOBRE ANCHO Y

CALZADA) .................................................................................................................................................................... 21

CALZADA ............................................................................................................................................ 22

2. CAPITULO II: ANALISIS ....................................................................................................... 23

2.1. ESTUDIO PRELIMINAR. ................................................................................................................ 23

2.1.3.1. TECNICOS .................................................................................................................................................23

2.1.3.2. NO TECNICOS .........................................................................................................................................23

2.1.4. ANALISIS DE ALTERNATIVAS .............................................................................................. 23

2.1.5. ESTUDIOS TOPOGRAFICOS .................................................................................................. 25

2.1.6. IDENTIFICACION DE ALTERNATIVAS .............................................................................. 29

2.1.7. DEFINICION DE ALTERNATIVAS DEFINITIVA .............................................................. 32

3. CAPITULO III : ELEMENTOS DE DISEÑO GEOMETRICO DE LA

CARRETERA ................................................................................................................................................... 33

3.1. CARACTERISTICAS RELEVANTES EN EL DISEÑO GEOMETRICO DE

CARRETERAS ............................................................................................................................................................... 33

3.1.1. DETERMINACION DEL TPDA ................................................................................................ 33

3.1.2. DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO .................................................... 33

3.1.3. DETERMINACION DEL VEHICULO DE DISEÑO ........................................................... 35


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II

3.1.4. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE VISIBILIDAD ............................................ 40

3.1.5. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE FRENADO ................................................. 40

3.1.6. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE ZONAS DE ENTRECRUZAMIENTO 42

4. CAPITULO IV: DISEÑO GEOMETRICO ......................................................................... 44

4.1. DETERMINACION TRAZADO DEFINITIVO ......................................................................... 44

4.1.1. DISEÑO DE CURVAS HORIZONTALES ............................................................................. 44

4.1.1.1. CUVAS CIRCULARES SIMPLES ......................................................................................................44

4.1.1.2. .........................................................................................................................................................................45

4.1.1.3. CURVAS CIRCULARES COMPUESTAS ........................................................................................48

4.1.1.4. CURVAS CIRCULARES INVERSAS ................................................................................................49

4.1.1.5. CURVAS HORIZONTALES DE TRANSICION .............................................................................49

4.1.1.6. COMODIDAD Y SEGURIDAD EN LAS CURVAS .......................................................................51

4.1.2. DESEÑO DE CURVAS VERTICALES .................................................................................. 54

4.1.2.1. DISEÑO DE CURVAS VERTICALES SIMETRICAS ..................................................................55

4.1.2.2. DISEÑO DE CURVAS VERTICALES ASIMETRICAS ...............................................................57

4.1.2.3. CRITERIOS PARA EL CALCULO DE PARAMENTRO MINIMOS DE CURVAS

VERTICALES ........................................................................................................................................................................ .......58

4.1.2.4. LONGITUD MINIMA DE CURVAS VERTICALES CON VISIBILIDAD DEL FRENADO

............................................................................................................................................................ ...............................................60

4.1.3. DESEÑO DE PERALTE ............................................................................................................. 64

4.1.3.1. DESARROLLO DEL PERALTE ..........................................................................................................66

4.1.4. DETERMINACION DE MOVIMIENTO DE TIERRA ......................................................... 67

4.1.4.1. DETERMINACION DE SECCIONES TRANSVERSALES ........................................................67

4.1.4.2. CALCULO DE VOLUMENES DE CORTE Y RELLENO ...........................................................68

4.1.4.3. CURVA MASA O DIAGRAMA MASA ..............................................................................................72

5. CAPITULO V: DISEÑO DE DRENAJE ............................................................................ 75

5.1. DETERMINACION DE OBRAS DE DRENAJE .................................................................... 75

5.1.1. DETERMINACION DE TIEMPO DE CONCENTRACION E INTENSIDAD DE

LLUVIA .......................................................................................................................................................................... 79

5.1.2. DISEÑO DE OBRAS DE DRENAJE ...................................................................................... 81

6. CAPITULO VI: SEÑALIZACION ......................................................................................... 96

6.1. SEÑALIZACION EN CARRETERAS ......................................................................................... 96

6.1.1. SEÑALIZACION HORIZONTAL .............................................................................................. 97

6.1.2. SEÑALIZACION VERTICAL ................................................................................................... 101

6.1.3. ZONIFICACION DE DISPOSITIVOS DE PROTECCION ............................................. 111


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III

7. CAPITULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................... 118

7.1. CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 118

7.2. RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 118

8. CAPITULO VII: ANEXOS ..................................................................................................... 120

8.1. TABLAS DE DISEÑO ..................................................................................................................... 120

8.2. PLANO DE PLANTA ....................................................................................................................... 120

8.3. PLANO DE PERFIL LONGITUDINAL ..................................................................................... 120

8.4. PLANO DE SECCIONES TRANSVERSALES ..................................................................... 120

8.5. PLANO DE OBRAS DE DRENAJE .......................................................................................... 120

8.6. PLANO DE SEÑALIZACION ....................................................................................................... 120

8.7. PLANO DE DIAGRAMA DE MASAS ....................................................................................... 120

8.8. PLANO DE CURVAS HORIZONTALES Y VERTICALES .............................................. 120


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1. CAPÍTULO I : INTRODUCCION

Han pasado varios años para que en nuestro medio se cuente con un manual de Diseño enCarreteras en nuestro país este es el "Manual de la ABC"; la evolución de los vehículos de

transporte automotor, con capacidad cada día mayor y con velocidades más elevadas, junto

con la importancia que hoy se brinda a la seguridad y economía de los usuarios y a la

protección del entorno ambiental, imponen a las carreteras el cumplimiento de condiciones

técnicas más rigurosas en su diseño.

Bajo esta perspectiva, estos manuales contemplan las disposiciones legales vigentes sobre

la materia y tiene carácter de norma para el diseño geométrico de las carreteras nacionales,

siendo su uso recomendable para el resto de las vías.

La consistencia del diseño geométrico de una carretera puede interpretarse mediante la

relación entre las características geométricas de la misma y las que espera encontrar el

conductor de un vehículo que circula por ella; cuando el trazado corresponde a lo que el

conductor espera encontrar, la vía es consistente, lo que minimiza la posibilidad que éste

cometa errores y efectúe maniobras inseguras.

La consistencia en el diseño geométrico de un camino se refiere a conformar su geometría

de acuerdo con las expectativas del conductor. Una inconsistencia en el diseño puede

describirse como una característica geométrica, o combinación de ellas, con rasgos

inusuales que los conductores pueden abordar de manera insegura. Esta situación puede

llevar a errores en la selección de la velocidad o inapropiadas maniobras de manejo que

pueden provocar accidentes.

La consistencia está íntimamente ligada con la homogeneidad de las características

geométricas; si éstas permanecen dentro de un determinado rango a lo largo de un tramo, el

conductor maniobrará de una forma constante, sin sobresaltos, lo que incrementa las

condiciones de seguridad.

El diseño del eje de un camino se realiza casi siempre resolviendo primero su ubicación

planimétrica y luego la altimétrica, algunas veces con escasa relación entre ambas. En tales

casos, muy probablemente la línea espacial resultante presentará diversos defectosdenominados genéricamente "de coordinación planialtimétrica" cuyas consecuencias

pueden ser diversas, como ser: pobre guiado visual, pérdidas de trazado, etc., y con posibles

derivaciones adversas sobre la seguridad de la conducción.

La seguridad en la circulación de los vehículos que debe garantizar toda carretera con su

diseño es un requisito de creciente importancia para la sociedad en su conjunto y para los

entes viales en particular. En tal sentido, se valora especialmente que los caminos


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satisfagan las expectativas del conductor de circular con seguridad y con el mínimo esfuerzo

mental. De igual modo, los valores paisajísticos o de estética vial que realzan la

funcionalidad de un camino, y que a veces lo transforman en un atractivo turístico y social

en sí mismo, son también cualidades cada vez más apreciadas en el diseño de este tipo de

obras.

Para atender estos requerimientos se han desarrollado los "criterios de consistencia" en el

diseño, que persiguen que la geometría del camino no presente sorpresas al conductor que

puedan poner en riesgo la seguridad de la circulación. Además existen las pautas de

"coordinación planialtimétrica", que recomiendan que el eje de un camino se defina con una

meditada concatenación de los elementos curvos y rectos que lo componen y con una

conciencia clara de su relación con el entorno inmediato.

Los criterios y pautas anteriores no están incorporados en general como criterios de

evaluación sistematizados en los diversos programas de diseño geométrico de caminos

asistidos por computadora. Es decir, las evaluaciones de los proyectos no se realizan dentro

del mismo sistema de diseño que dio origen al proyecto sino que se hacen fuera de él.

El diseño geométrico es la parte más importante del proyecto de una carretera,

estableciendo, con base en los condicionantes o factores existentes, la configuración

geométrica definitiva del conjunto tridimensional que supone, para satisfacer al máximo los

objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad, la seguridad, la comodidad, la

integración en su entorno, la armonía o estética, la economía y la elasticidad.

La funcionalidad vendrá determinada por el tipo de vía a proyectar y sus características, así

como por el volumen y propiedades del tránsito, permitiendo una adecuada movilidad por elterritorio a los usuarios y mercancías a través de una suficiente velocidad de operación del

conjunto de la circulación.

La seguridad vial debe ser la premisa básica en cualquier diseño vial, inspirando todas las

fases del mismo, hasta las mínimas facetas, reflejada principalmente en la simplicidad y

uniformidad de los diseños; la comodidad de los usuarios de los vehículos debe

incrementarse en consonancia con la mejora general de la calidad de vida, disminuyendo

las aceleraciones y, especialmente, sus variaciones que reducen la comodidad de los

ocupantes de los vehículos. Todo ello ajustando las curvaturas de la geometría y sus

transiciones a las velocidades de operación por las que optan los conductores a lo largo de

los alineamientos.

La integración en su entorno debe procurar minimizar los impactos ambientales, teniendo

en cuenta el uso y valores de los suelos afectados, siendo básica la mayor adaptación física

posible a la topografía existente.

La armonía o estética de la obra resultante tiene dos posibles puntos de vista: el exterior o

estático, relacionado con la adaptación paisajística, y el interior o dinámico vinculado con la


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comodidad visual del conductor ante las perspectivas cambiantes que se agolpan a sus

pupilas y pueden llegar a provocar fatiga o distracción, motivo de peligrosidad. Hay que

obtener un diseño geométrico conjunto que ofrezca al conductor un recorrido fácil y

agradable, exento de sorpresas y desorientaciones.

La economía o el menor costo posible, tanto de la ejecución de la obra, como del

mantenimiento y la explotación futura de la misma, alcanzando siempre una solución de

compromiso con el resto de objetivos o criterios. La elasticidad suficiente de la solución

definitiva para prever posibles ampliaciones en el futuro.

1.1. JUSTIFICACION DEL PROYECTO

El Desarrollo Económico y Social de los pueblos del mundo, en gran parte se debe, a la

integración entre ellos, a través, de una adecuada infraestructura vial, que promueva

las actividades agrícolas, pecuarias y de servicios. Más aún en las provincias, la

existencia o no de una vía de comunicación transitable en cualquier época del año, es

un factor preponderante, observándose un aislamiento hacia los marcados, lo que en

general determina un estancamiento en el desarrollo de los factores de producción que

disponen estas comunidades, que se traducen en un nivel bajo de vida, es decir, con un

bienestar social mínimo.

Hacía tiempo atrás que el tramo Emborozú – Limal, no cuenta con ningún tipo de

carpeta de rodadura, obligándose a transitar por un camino de tierra, el cual se

encuentra en condiciones de transitabilidad regular en época seca, vale decir en los

meses de Mayo a Septiembre, y en época de lluvias, se torna intransitable ya que debido

a su concepción geométrica y al encontrarse en las proximidades de un cerro, el camino

adopta la función de un canal que drena las aguas de las precipitaciones pluviales, esto

ocasiona la intransitabilidad del mismo, por esta razón el nuevo trazado a considerado

la construcción de terraplenes y un sistema de drenaje longitudinal que garantizara la

circulación del trafico , la seguridad y duración de la carretera.

El proyecto se enmarca en las necesidades del Sector Transporte con el mejoramiento

del camino vecinal, en el marco de las prioridades y estrategias establecidas en el Plande Desarrollo Departamental. En este sentido, se considera al proyecto como una

prioridad para el desarrollo de la región principalmente por los siguientes factores:

La comunidad de Emborozú, desde muchos años atrás utilizan como vía de circulación

el camino vecinal existente en la zona, y que en la época de lluvias prácticamente el

transito se vuelve peligrosos, hasta a veces nulo, no obstante, en épocas secas es


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posible la circulación vehicular, porque las condiciones son relativamente

aceptables.

El principal problema a resolver, es que en épocas de lluvia la capa de rodadura sufre

tremendos daños por la escorrentía superficial, por este motivo algunos pobladores

se quedan aislados y no garantiza la circulación de vehículos afectando de manera

directa a los comunarios en la exportación de sus productos a los mercados para su

comercialización.

La necesidad de facilitar un acceso vehicular que reúna las condiciones técnicas

apropiadas sin interrupciones, asegurando la solución a la demanda de los

habitantes de la comunidad, se verá plasmada con el proyecto Emborozú - Limal.

De manera general, la ejecución del Proyecto Emborozú - Limal, se constituye en una

gran necesidad para la comunidad de Emborozú la misma que se beneficiará de manera

directa con la ejecución de este proyecto, promoviendo el desarrollo socioeconómico

regional y mejorando los ingresos familiares y las actuales condiciones de vida de la

población.

Con la construcción del proyecto, los beneficios económicos producto del ahorro en

tiempo y costos de transporte de los usuarios y en general de los habitantes del área de

influencia del proyecto serán notables.

Las comunidades (El Badén, Naranjo Agrio) del área de influencia también se

beneficiarán en lo referente a la competitividad productiva, ya que sus productos, se

transarán en los mercados de consumo (Tarija y Bermejo) a menos precio por el ahorro

en el transporte. También sus rendimientos por hectárea–productividad podrán aumentar dada la

posibilidad de la introducción de tecnologías aplicables al campo agrícola y pecuario.

Por otra parte, se reducirá el flujo migratorio del área de influencia, ya que más del 50%

de la población migra a otros lugares en busca de mejores condiciones laborales e

ingresos.


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1.1.1. UBICACIÓN GEOGRAFICA DEL PROYECTO

A continuación se presenta la siguiente figura, para identificar el área del proyecto:

UBICACIÓN EN EL CONTEXTO NACIONAL:

Bolivia, Departamento de Tarija.

UBICACIÓN EN EL CONTEXTO DEPARTAMENTAL:

Departamento de Tarija, Primera Sección de la Provincia Arce.


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9

UBICACIÓN EN EL CONTEXTO REGIONAL:

Municipio de Padcaya, Primera Sección de la Provincia Arce, Comunidad de Emborozú.

71

50

55

12

4

22

73

9

82

51

19

48

52

69

18

45

53

58

41

47

14

8

AbradeLaCruz

Acheralitos

Acherales

Alisosdel Carmen

Alizar

Alizos

CampoAntigal

Arambolo

Arrozales

Atoj

Barrancas

Barredero

BERMEJO

BuenaVista

Cabildo

Cachimayo

Camacho

Cambari

CampoArco

CampoCamacho

CampoCarreras

CampodeVasco

CampoGrande

CampoRuizCanchasmayo

Candaditos

CandadoChico

CandadoGrande

Carretas

Cañas

CebollaWaykho

Cercado

Chaguaya

Chalamarca

Charajas

Chillaguatas

Chiquiaca

Chiquiaca

ChiriMayu

CienegaGrande

ColoniaBarredero

ColoniaLinares

Conchas

Condado

Copacabana

ElBaden

ElBarrial

ElCajon

ElCarmen

ElCrucedeR.

ElNueve

ElSaire

ElToro

Emborozu

Flor deOro

FortinCampero

FuerteGrande

Galeanes

uanacuno

Guandacaya

GuaranguayNorte

Guaranguay

Guayabillas

Huacanqui

Huayllajara

Juntas

Keñahuayco

LaCapilla

LaFalda

LaGoma

LaHondura

LaHuerta

LaMamora

LaMerced

LaMision

LaVeta

Lagunillas

Lagunillas

Lampazo

Limal

LomaAlta

LosPozos

Luciayo

M

Marañuelos

Mecoya

SanAntonielMollar

MiscasCaldera

MonteMonte

Motovi

Muñayo

Naranjitos

NaranjoAgrio

Nogalitos

Nogalitos

HornosAvilez

OrozasAbajo

OrozasArriba

PADCAYA

Palca

AbradeSanMiguel

PampaGrande

PampaLaPaja

PampaRedonda

Pedernal

PiedraGrande

PlayaAncha

Porcelana

Pozuelos

PuestoRueda

Pulario

QuebradadeCañas

QuebradaGrande

QuebradaHonda

Quebradillas

Rejara

RinconCañas

RíoGrande

RíoNegro

Rosario

Rosillas

RumiHuasi

Salado

SaladoConchas

a n as

SanFrancisco Chico

SanFrancisco deCalifornia

SanJosedeChaguaya

SanJosedeCharaja

SanJosé

SSanPedro

SanTelmo

SantaRosa

SidrasPadcaya

TacoWaykho

Tacuara

Talita

ThiuMayu

Tholar

Tipas

Tojo

Trementinal

Arenales

ViñaPampa

VolcanBlanco

YUNCHARA

Ñancorral

CienegaFrontera

Carretas

RupaskaPeloc

PapachacraFrontera

SanRamón

Tucamarca

SantaRosa

YerbaBuena

OrozasCentro

RumiCancha

N

S

EW

0 50 km

R E P Ú B L I C A AR G E N T I N A

Escala : 1:350000

Proyección UTMDatum: Provisional Sud América 1956Datum Área: Bolivia

Elipsoide: Internacional 1924Zona 20

Elaborado e impreso por:

Calle15 deAbrilNº E 121 Edificio FlorenciaPiso 3Telf. Fax(591-4) 6664553- 6112572E-mail:[email protected]áginaweb: www.agrosig.com

Tarija- Bolivia


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El departamento de Tarija se encuentra ubicado al sur de Bolivia, consta de 6 provincias entre

las que podemos citar: Las provincias Cercado, Méndez, Avilés, Gran Chaco, O´Connor y Arce,

consta de una superficie de 37.623 Km2 su proporcionalidad con el resto del país, se puede

percibir de acuerdo al siguiente cuadro, que corresponde al mapa de ubicación geográfica el

cual nos ilustra la relación con respecto al espacio territorial nacional.

PROPORCIONALIDAD TERRITORIAL

ESPACIOTERRITORIAL

SUPERFICIEEN KM2

% DEPROPORCIONALIDAD

Bolivia 1.080.000,00 100,00

Tarija 37.623,00 3,48

Provincia Arce 5.205,00 0,48

PrimeraSección Padcaya 4.225,17 0,39

Fuente: Diagnostico Municipal Padcaya

La Provincia Arce, se encuentra ubicada al Sur del Departamento de Tarija, limita al sur con la

República Argentina, al Norte con las Provincias Avilés y Cercado, al Este con las Provincias

O’Connor y Gran chaco y al Oeste con la Provincia Avilés; y está entre los paralelos 64º 42’ 44’’

de longitud y 21º 53’ 01’’ de latitud; se divide política y administrativamente en dos SeccionesMunicipales Padcaya y Bermejo.

El Municipio de Padcaya corresponde a la Primera Sección de la Provincia Arce y ocupa

aproximadamente el 81% del espacio geográfico provincial, con una extensión de 4.225,17 Km.

La Capital de la primera Sección Padcaya, limita al Norte con las Provincias Avilés y Cercado, al

Sur con la segunda Sección Municipal de la provincia, al Este con las Provincias O’Connor y

Gran chaco y al Oeste con la Provincia Avilés.


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UBICACIÓN GEOGRAFICA DE LA SECCION PADCAYA

AREA DE INFLUENCIA DEL PROYECTO

El proyecto REDISEÑO “6KM. DE CAMINO EMBOROZU – EL Limal”, se encuentra ubicado

en la provincia Arce 1º Sección, este proyecto implica a la comunidad de Emborozu con

ubicación geográfica:

Emborozu: Longitud 64º33’ Latitud 22º15’ 2000 m.s.n.m.

El proyecto limita al norte con la comunidad de Sidras, al sur con la comunidad de

Guandacaya, al este con el Rio Salado y al oeste con la Cadena Los Cerrillos.

El mejoramiento de este camino empieza en la comunidad de Emborozu y a su cotinuidad seconectaría con las comunidades de El Badén, Naranjo Agrio, hasta llegar a la Comunidad de El

Limal (Perteneciente al Distrito Nº 9), de la jurisdicción del Municipio de Padcaya. La

comunidad de Emborozú se encuentra a 70 km. de la Localidad de Padcaya y a 120 km de la

ciudad de Tarija.

La jurisdicción territorial del Municipio de Padcaya políticamente cuenta con 12 cantones con

reconocimiento legal, 75 comunidades rurales y las juntas vecinales


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Pertenecientes a la localidad de Padcaya, con la implementación de la Ley de Participación

Popular 1551, todos estos territorios gozan de reconocimiento jurídico. A nivel estatal el

gobierno Departamental cuenta con una Subprefectura para la Provincia Arce, con base en la

localidad de Padcaya, existiendo en la 2da Sección un Corregimiento Mayor, quienes en forma

conjunta planifican el desarrollo de la provincia.

Una de las principales políticas de las instituciones Públicas del Departamento y en especial de

la Provincia Arce, debe ser el de apoyar a través de la formulación y ejecución de programas y

Proyectos de Pre-Inversión como de Inversión pública en el marco del desarrollo regional en

diferentes áreas, como ser: Electrificación Rural, Infraestructura Caminera, Sistemas de riego,

Apoyo a la Producción agrícola campesina.

1.1.1.1. DEFINICION PUNTO DE PARTIDA

PUNTOS OBLIGADOS

En la construcción de un camino se trata siempre de que la línea quede siempre alojada en

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 que 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 de 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 más recto que se pueda dé acuerdo con la topografía de la región y de

acuerdo también con él transito actual y el futuro del camino a efecto de que las mejoras que

posteriormente se lleven a cabo en el alineamiento no sean causa de una perdida fuerte al tener

que abandonar tramos del camino en el cual se haya invertido mucho dinero, también hay que

tener en cuenta que tramos rectos de más de diez kilómetros producen fatiga a la vista y una

hipnosis en el conductor que puede ser causa de accidentes.

En base al reconocimiento se localizan puntos obligados principales y puntos obligados

intermedios, cuando el tipo de terreno no tiene problemas topográficos únicamente se ubicaranestos puntos de acuerdo con las características geológicas o hidrológicas y el beneficio o

economía del lugar, en caso contrario se requiere de una localización que permita establecer

pendientes dentro de los lineamientos o especificaciones técnicas.

Los puntos obligados son aquellos por donde debe necesariamente pasar la

carretera.


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Los puntos obligados técnicos, son aquellos producto de la necesidad técnica de

que el eje de la carretera pase por ellos, entre estos puntos, se tienen los puertos topográficos

(puntos bajos entre dos colinas), cuyo paso reduce los desarrollos de la carretera, los cruces,

quebradas o ríos, buscando siempre la sección más angosta, los puntos de terreno blando o

semiduro, etc.

Los puntos obligados sociopolíticos, son aquellos que por necesidad social del

intercambio cultural entre poblaciones por aspectos económicos, como la relación entre zonas de

producción y consumo, la comunicación entre centros de yacimientos de riquezas naturales, o la

vinculación atreves de una carretera de poblaciones fronterizas, por cuestión de soberanía.

En nuestro caso los puntos obligados por donde debía pasar el diseño de la

carretera fueron ubicados por el docente correspondiente de la materia. Dichos puntos estaban

proporcionados en el plano de curvas de nivel de acuerdo a la longitud de carretera a diseñar en

el proyecto considerado

1.1.1.2. DETERMINACION DEL AZIMUT EN EL PUNTO DE PARTIDA

El azimut que corresponde al punto de partida de la carretera debe determinarse en función de

la orientación que tiene el eje de la carretera representado en planta respecto al norte

magnético, siendo este valor determinado mediante el programa el siguiente:

NAzA

W E

S

AzimutA= AzA = N 17O 11´ 10´´ E

1.1.1.3. DETERMINACION DE LA COTA DEL PUNTO DE PARTIDA

Mediante el programa pudimos determinar la altura que presenta el punto inicial de la

carretera con referencia al nivel medio de las aguas del mar, siendo dicha cota la siguiente:

CotaA = 1130,878m.s.n.m.


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1.2. PROPOSITO DEL PROYECTO

El estudio de una vía de comunicación, cualquiera que sea su naturaleza, es un

proceso complejo que solo se debe emprender tras una planificación del transporte

a nivel regional, nacional o local y según el rango de la vía. Las razones que pueden

aducirse en favor de la planificación de los transportes pueden agruparse en:

La importancia que tiene el transporte en el desarrollo general de los países.

La magnitud de las inversiones que conllevan las obras de viabilidad, la

extremada complejidad de éste sector dentro del área económica.

Con todo lo expuesto anteriormente podemos decir que nosotros debemos ver

varios aspectos para realizar un proyecto de carretera y el objetivo que persigue

éste proyecto es el de diseñar en forma muy racional una carretera y que ésta se

enmarque dentro de los parámetros dados por el docente.

Definida la necesidad de construir una carretera y fijada sus características, la

elaboración del proyecto es la etapa intermedia entre la planificación y la

construcción.

La selección de la ruta engloba todo el proceso preliminar de acopio de datos,

estudio de planos, reconocimientos y localización de las poligonales de estudio. Del

análisis y evaluación de las diferentes rutas posibles para un trazado surgirá una

que reunirá las mejores cualidades y sobre la cual se realizarán los estudios

detallados que conducen al proyecto.

El proyecto de la vía corresponde a la localización del eje definitivo, a la selección

de las curvas de enlace, a la determinación de los volúmenes de tierra a mover, al

establecimiento de los sistemas de drenaje, a la estimación de las cantidades de

obra a ejecutar, al replanteo del trazado en el terreno, etc.

1.3. CLASIFICACION DE LA VIA (SEGÚN ABC)

La clasificación técnica se basada en la norma que maneja la ABC y que son adoptadas ennuestro país para fines de diseño.

Esta clasificación agrupa a las carreteras de acuerdo al volumen de tráfico que circularán porellas.


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Clasificación funcional para diseño de carreteras y caminos rurales

CATEGORIAS SECCION TRANSVERSAL VELOCIDADESDE

PROYECTO(Km/h)

CODIGOTIPONº DE

CARRILESNº DE

CALZADAS

AUTOPISTA (0) 4 Ó + UD 2 120 – 100 - 80 A (n) - xx

AUTORUTA (IA) 4 Ó + UD 2 100 – 90 - 80AR (n) -

xx

PRIMARIO (IB)4 Ó + UD 2(1) 100 – 90 -80 P (n) – xx

2BD 1 100 – 90 -80 P (2) – xx

COLECTOR (II)

4 Ó + UD 2(1) 80 – 70 - 60 C (n) – xx

2BD 1 80 – 70 - 60 C (2) – xx

LOCALIII)

2BD 170 – 60 – 50 –

40L (2) – xx

DESARROLLO 2BD 1 50 – 40 – 30* D – xx

En nuestro caso, determinamos que se trata de una carretera de Categoría III, la

cual corresponde a una carretera local, cuyo transito promedio diario anual

(TPDA) y composición es variable, debido al tipo de actividad que se genere en la

zona del proyecto (Minería, Ganadería, Agricultura, Turismo, etc.)

Por otra parte la ABC recomienda para una carrera de Categoría III con terreno

Montañoso una velocidad directriz o de proyecto que este entre 40 y 50 Km/hr.

Comparando esta restricción con el dato que se nos proporciono (VD=40 Km/h),

podemos observar que nos encontramos dentro de los parámetros de esta norma,

con lo cual concluimos la clasificación de nuestra carretera.

1.3.1. DETERMINACION DE ZONAS TOPOGRAFICAS

La topografía es uno de los factores principales en la localización de una carretera.

Generalmente afecta a los alineamientos, pendientes, visibilidad y sección transversal de la vía.

Montañas, valles, colinas, pendientes escarpada, ríos y lagos imponen limitaciones en la

localización y son, por consiguiente, determinantes durante el estudio de las rutas.

A menudo, las cumbres de los cerros son buenas rutas. los valles son también rutas excelentes,

si siguen la dirección conveniente.


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16

Si la carretera cruza una montaña, el paso entre ellas o abra constituye un control. Cuando el

problema a resolver consiste en obtener mayores desarrollos del trazado para vencer desniveles

pronunciados, la pendiente máxima admisible es, de por sí, un control.

Algunas veces los obstáculos topográficos pueden ser iguales, en cuyo caso la orientación

geográfica constituye un control para la ruta. Esta orientación significa muy poco en los

trópicos, pero en los climas fríos, donde los taludes que reciben directamente los rayos del sol

están generalmente más libres de hielo y de nieve durante el invierno, debe tenerse muy en

cuenta.

En nuestro caso la topografía de la zona es montañosa, encontramos algunas quebradas que

obligan a la ubicación de alcantarillas en dichos lugares, y también un cerro.

CURVAS DE NIVEL

La representación del terreno, con todas sus formas y accidentes, tanto en su posición en un

plano horizontal como en sus alturas, se logra simultáneamente mediante las curvas de nivel.

A diferencia de la poligonación cuya representación sólo nos muestra las características en

planta y la nivelación cuya representación nos muestra los puntos en elevación, las curvas de

nivel nos darán simultáneamente la ubicación de cualquier punto con su dirección, distancia y

elevación.

Para la conformación de planos de curvas de nivel se toma como metodología básica de

Taquimetría, a partir ya sea de una poligonal cerrada, abierta, o si requiere mayor precisión se

usan las redes de triangulación.

Las curvas se utilizan para representar en planta y elevación al mismo tiempo la forma oconfiguración del terreno que también se llama relieve.

La orilla del agua, en el mar, o un lago, marca la curva de nivel del terreno o sea cota. Si el nivel

del agua subiera por ejemplo 5 metros nos daría, al ocupar las formas del terreno, la curva de

cota sobre el nivel anterior, y así sucesivamente si sube 10, 15, 20 metros.

Porque sea más objetiva la representación del relieve, el espaciamiento de las curvas debe ser

constante. Dependiendo del objeto del trabajo, se puede espaciar las curvas cada metro, o cada

5, ó 10, ó 20 m.

Características de las curvas de nivel:

1.- Toda curva se cierra sobre sí misma, ya sea dentro de la zona considerada, o fuera de ella.

2.- No puede una curva dividirse o ramificarse.

3.- No se pueden fundir dos o más curvas en una sola. Si en algún caso se ven juntas, la

realidad es que están superpuestas, una sobre otra pero cada cual en su nivel.

4.- Si en algún lugar se cruzan, indicará una cueva o un saliente en volado.

5.- En una zona de pendiente uniforme quedarán las curvas equidistantes.


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6.- Si las curvas están muy separadas será porque hay pendiente suave y cuando están muy

cercanas la pendiente es fuerte, y si llegan a quedar superpuestas indicará un corte vertical “a

pico”.

7.- Una serie de curvas cerradas “concéntricas”., indicará un promontorio o una oquedad,

según que las cotas vayan creciendo hacia el centro o decreciendo, respectivamente.

ASPECTOS HIDROLÓGICOS Y GEOLÓGICOS

Las características del subsuelo suelen ser factor decisivo en la localización de las carreteras.

Las condiciones del subsuelo pueden afectar considerablemente el costo de construcción de la

vía y por ello, deben ser consideradas desde el mismo momento en que se inician los estudios

de localización.

En muchos casos se pueden evitar problemas potenciales eligiendo otro lugar de paso, o

eliminando el material indeseable y sustituyéndolo por otro adecuado.

Hasta no hace mucho tiempo, el primero de dichos procedimiento se empleaba ampliamente y,

por ejemplo, era frecuente el desvío de carreteras cuando se encontraban zonas pantanosas o

formaciones de dunas. Actualmente el aumento de la velocidad de los vehículos ha impuesto el

uso de normas más exigentes en los alineamientos de las carreteras y, con el desarrollo de las

ciudades y zonas industriales, las disponibilidades de buenas zonas de paso se van reduciendo.

Por estas razones han obligado al ingeniero a adaptar los proyectos a las condiciones

existentes, habiéndose desarrollado para ello técnicas suficientemente satisfactorias para una

utilización de los suelos que se van encontrando a lo largo de un trazado. Los sistemas de

estabilización de suelos blando, el uso de subdrenajes, la compactación de los terraplenes, etc.,ermiten el uso de casi todos los tipos de suelos y terrenos.

Para ello luego de haber establecido los alineamientos y pendientes, se hace indispensable

conocer las características del subsuelo a fin de determinar problemas geotécnicos potenciales,

tales como la capacidad de soporte de la fundación para los terraplenes, la posibilidad de

deslizamientos, la presencia de agua subterránea, etc. Además e conocimiento del subsuelo

durante la ejecución del proyecto permite diseñar los taludes de la sección transversal de la vía;

y, mientras se ejecuta la obra, determinar la naturaleza de los materiales a mover, la dureza y

extensión de los distintos estratos, las características de los materiales de préstamo, la

estabilidad de los taludes de corte, el equipo a utilizar, etc.

El conocimiento del subsuelo se logra generalmente, a través de los estudios geotécnicos. Estos

constituyen una ayuda valiosa durante las etapas de localización, diseño y construcción de una

carretera.

En general el estudio geotécnico abarca la exploración del terreno, el examen y ensayo de las

muestras recogidas y la reducción de toda la información obtenida a las recomendaciones

finales.


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18

A los métodos tradicionales de estudio de suelo, hoy en día hay que añadir los métodos

geofísicos. Entre ellos se cuentan los métodos sonoros, gravimétricos, de refracción sísmica y de

resistividad eléctrica, siendo los dos últimos, con mucho, los más utilizados.

1.3.2. DETERMINACION DE PENDIENTES MAXIMAS

Pendiente Máxima

La pendiente máxima de acuerdo a la categoría de la vía se presenta en la Tabla No. 17.

Pendiente máxima admisible

Categoría

Velocidad de proyecto(km/hr)

40

Local 9 %

Fuente: Manual de Diseño Geométrico, “ABC”

En carreteras de alta montaña cuando la obra esté ubicada a una altura sobre el nivel del mar

superior a los 2.500m la pendiente debe adoptar el valor que corresponda según la Tabla No.

18.

Pendiente máxima admisible según la altitud

Altura sobre el niveldel mar

Velocidad de proyecto(km/hr)

40

2.500 – 3.000 8 %

3.001 – 3.500 7 %

Sobre 3.501 7 %

Fuente: Manual de Diseño Geométrico, “ABC”

Concordante con el “DBC” la pendiente máxima adoptada para la carretera: “Serranía

Emborozu – El Limal” es imax = 7,00 %.

La pendiente minina es la minina inclinación que podrá tener un determinado tramo de

carretera y debe ser tomada en cuenta en el momento del trazado altimétrico.

La pendiente longitudinal mínima según la normativa establecida en el manual de diseño

geométrico dado por la Administradora Boliviana de Caminos es de imin = 0,50 %, esto con el

fin de dar el escurrimiento necesario a la plataforma.


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19

1.3.3. DETERMINACION DE RADIOS DE CURVATURA

El radio geométricamente se define como la línea recta tirada desde el centro del círculo a

cualquier punto de la circunferencia. Desde el punto de vista vial el radio de curvatura esaquel parámetro de diseño geométrico que define la curvatura de un arco de circunferencia a

través de su longitud, es así que a mayor radio corresponde menor curvatura y a menor

radio corresponde mayor curvatura. Este parámetro está muy relacionado con otro

parámetro de diseño que es el peralte o sobre elevación.

Radio mínimo de curvatura

El radio mínimo de curvatura es el valor límite de éste para una determinada velocidad de

proyecto, calculado según el máximo valor del peralte y el máximo coeficiente de fricción

transversal.

El radio mínimo de una curva circular calculado con el criterio de seguridad al deslizamiento

y confort para el conductor, responde a la siguiente expresión:

Donde:

Rmin = Radio mínimo de curvatura (m)

Pmax = Peralte máximo (decimales)

V = Velocidad de diseño del proyecto (km/h)

f = Fuerza de fricción (neumático – calzada)

Según el manual de diseño geométrico de la Administradora Boliviana de Caminos, el radio

minino para una velocidad de proyecto, esta dado por los valores indicados en el cuadro .

VALORES MÁXIMOS PARA EL PERALTE Y LA FRICCIÓN TRANSVERSAL

emáx. f

Caminos

Vp 30 a 80 km/h %0.265-V/602.4

Carreteras%

0.193-V/1134


20/120



20

Vp 80 a 120 km/h

1.3.4. RADIOS MINIMOS ABSOLUTOS EN CURVAS CIRCULARES

Fuente: Manual de diseño geométrico de la Administradora Bolivianade Caminos (A.B.C.)

La velocidad de proyecto correspondiente a la categoría del camino, tiene unvalor de Vp= 40 km/hr, por lo que en el presente proyecto se tiene un radiomínimo de 50 m, según se especifica en el cuadro

Coeficiente de fricción

El manual de la ABC utiliza como ecuación para la determinación delcoeficiente de fricción:

f = 0.196 - 0.0007 * V

Donde: V = Velocidad del proyecto

Como nuestra velocidad de diseño es de 80 km/h nuestro coeficiente f queasumiremos para nuestro proyecto será:

m R 50min

f=0


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1.3.5. DETERMINACION DE SECCION DE LA CARRETERA (SOBRE ANCHO Y

CALZADA)

Ampliación o Sobreancho

Se entiende por sobreancho a la ampliación de un carril normal en una

trayectoria curva, debido al recorrido que tiene un vehículo al pasar de una

recta a una curva. La trayectoria que sigue generalmente hace que el

vehículo se incline hacia la derecha del carril, por lo que en el diseño de la

carretera se considera ese espacio denominado sobreancho.

Está en función de la longitud, número de carriles, vehículo tipo y

la velocidad del proyecto, como nos indica la siguiente relación:

22 L R R X

Donde:

R = Radio de curvatura (Curvas circulares simples).r = Radio osculatriz de la espiral (Curvas con transición

espiral).

N = Número de carriles en un mismo sentido.

V = Velocidad del proyecto.

L = Longitud del vehículo tipo (6 m. ó 14m):

Automóvil = 5.8 m.

Camión de dos ejes = 9.1 m.

Bus interurbano = 12.2 m.

Camión semiremolque = 16.8 m

X = Sobreancho o ampliación (m).En el caso de las curvas circulares con transición la ampliación comienza de

0 en el punto tangente espiral, va gradualmente hasta obtenerse el valor

máximo en el puerto circular espiral, se mantiene con ese valor constante

máximo en toda la trayectoria circular y vuelve a disminuir hasta el punto

espiral tangente, como el radio osculatriz es cambiante también los valores

de “X” serán variables para diferentes puntos.

En caso de curvas circulares simples pueden tenerse dos casos:

Uno donde existan tangentes a la entrada y salida para realizar una

transición de entrada y salida a 20 m.

Un segundo caso cuando no se dispone de espacio suficiente a la entrada y

salida de la curva estableciendosé en este caso la utilización del 50% del

central de la curva y 25% a ambos extremos como transición de entrada y de

salida del sobreancho.


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22

Calculo del sobre ancho según la norma ABC , con los datos de proyecto

Vp= 40 km/h

Asumiendo una L=9.1m

X = 0.84 m. (según la ecuación de calculo de la ABC)

De Acuerdo a tabla de la norma ABC obtenemos un Sobreancho:

SAP=Sobreancho de laplataforma

“Si”

Interior

[m]

“Se”

Exterior

[m]

- 0,5

X=1m

Calzada

La calzada es la superficie geométrica de la sección transversal destinada a

la circulación del tráfico de manera cómoda, eficiente y segura. La calzada

está formada por dos o más carriles

Se distinguen dos tipos de vías en función de la calzada; unidireccionales y

bidireccionales. En el caso de las carreteras unidireccionales se tiene una

calzada con dos o más carriles que conducen el tráfico en un solo sentido,

mientras que las carreteras bidireccionales poseen una calzada con dos

carriles, uno destinado al tráfico en un sentido mientras que el otro conduce

el tráfico en sentido opuesto. Estas vías tienen la particularidad de que en

las maniobras de adelanto obligan al conductor a invadir el carril contrario.

El ancho de la calzada en las carreteras bidireccionales con dos carriles

queda determinado por la distancia existente entre bermas, la mitad de este

espacio corresponderá a cada carril.


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23

2.

CAPITULO II: ANALISIS

2.1. ESTUDIO PRELIMINAR.

2.1.1.

EL TRAZADO PRELIMINAR

Previo (elección de la mejor alternativa).

Topografía definitiva.

2.1.2. LA TOPOGRAFIA DEFINITIVA

Trazado de la línea de pelo.

Trazado de la línea definitiva.

Trazado del eje definitivo.

2.1.3. LOS PUNTOS OBLIGADOS

2.1.3.1. TECNICOS

Puerto topográfico, es un punto bajo de paso a través de una cordillera. Siendo los

puertos los lugares más decisivos en la localización de una vía terrestre. El paso por los

puertos ahorra en el desarrollo longitudinal de la vía, evita que se tengan pendientes

muy fuertes y por lo tanto ahorra mucho en la construcción.

Cruce de quebrada o río, representa las mejores condicionesde paso.

2.1.3.2. NO TECNICOS

Población.

Instalaciones industriales.

Lugares educacionales.

Lugares de recreación.Se debe escoger los centros que es necesario unir para tener una vía eficaz y que

efectivamente ayude a la economía de la región.

2.1.4. ANALISIS DE ALTERNATIVAS

El trazado de alternativas, el objetivo es el de examinar una zona de relieve terrestre con

el propósito de fijar los puntos obligados.

Que son:

Socio económico, (desde el punto de vista social y económico).


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Técnica, son, (longitud, pendente, tipo de suelo y obras de arte).

bBab Aa

PbBPabP AaP

321

LONGITUD

PENDIENTE TIPO DE SUELO OBRAS DE ARTE

PENDIENTE PROMEDIOPENDIENTE

TRAMOS % ROCA %SUELO Nº MAGNITUD

AaPpromedio P1 10% 90% - -

ab P2 (dura) (granu.) 2 L>20bB

P3

Longitud:

Riv Lic

L L1

Donde:

L v = Longitud virtual.I = Pendiente de cada tramo.L R= Longitud de cada tramo.c= Coeficiente de fricción neumático calzada.

Parámetro de pendiente: (Pendiente del terreno no de la rasante). Menor pendiente promedio ponderada.

Menor pendiente máxima.

Tipo de suelo:

% de suelo. % de roca.

bBab Aa

bBab AaPONDERADO

%25%20%50

%

El mayor % de suelo, y menor % de roca es la mejor alternativa.Obras de arte:

Número (cantidad).

Magnitud (luz de la obra de arte, tipo de obra).

La selección se realiza en base a aquella que cumpla la mayor de los requisitos

siguientes la menor longitud virtual, menor porcentaje de roca dura, menor número de


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25

obras de arte y con menor luz de puentes, menor pendiente máxima, y menor promedio

de pendiente.

2.1.5.

ESTUDIOS TOPOGRAFICOS

De un plano topográfico con curvas de nivel podemos determinar la cota o elevación de

cualquier punto sobre el plano, la pendiente entre dos puntos, estimar los volúmenes de

corte y relleno de suelos requeridos en la ejecución de una obra, proyectar trazado de

vías, otros.

La Cota de un Punto de interpolación ubicado entre 2 curvas de nivel es.

Ejemplo:

Trazamos por P un arco de circulo tangente a la curva superior (cota 110) determinando

el punto A.

Unimos A con P y prolongamos la alineación hasta cortar la curva inferior (cota 100)

determinando el punto.

Medimos las distancias horizontales B-P y B-A (xpy D).

Conociendo la equidistancia e entre curvas de nivel, por relación de triángulos

calculamos yp

D

e x y p p

La cota de P será la cota de B más yp.

p p yC 100

La cota de un punto


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La pendiente de un terreno entre dos puntos ubicados en dos curvas de nivel

consecutivas es igual a la relación entre el intervalo de las curvas de nivel o

equidistancia y la distancia longitudinal que los separa. La ecuación de la pendiente es:

100 DeP

En donde:

P = pendiente del terreno en %.

E = equidistancia entre curvas de nivel.

D = distancia horizontal entre los puntos considerados.

Como los planos topográficos representan la proyección del terreno sobre el piano

horizontal, todas las distancias que midamos sobre el son distancias en proyección

horizontal.

Para calcular la pendiente del terreno entre 2 puntos A y B de la, medimos directamente

con el escalímetro, a la escala indicada, la distancia AB y aplicamos la ecuación de la

pendiente.

Como la pendiente entre 2 puntos es inversamente proporcional a la distancia

horizontal, la recta de máxima pendiente entre dos curvas consecutivas se obtendrá

para la menor distancia entre las curvas, siendo determinada por una línea tangente a

las 2 curvas consecutivas.

La recta de máxima pendiente entre 2 curvas consecutivas es el segmento más corto

entre las mismas, trazamos con el compás, a partir del punto A, un arco de círculo

tangente a una curva, localizando el punto de tangencia 1.

Luego, aplicando sucesivamente el mismo procedimiento, determinaríamos los puntos

restantes, definiendo la línea de máxima pendiente.

Finalmente, midiendo la distancia de cada uno de los tramos determinados y conociendo

la equidistancia entre curvas, calculamos la pendiente para cada tramo mediante la

aplicación de la ecuación de la pendiente.


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Pendiente del terreno

Un procedimiento en el estudio de rutas para proyectos viales, ferroviarios, de riego,

otros, es el del trazado de líneas de pendiente constante.

En el análisis de la ruta de una carretera en terreno montañosa, una de las mayores

limitantes es el de mantenerse dentro de los límites de pendiente y longitudes criticas

establecidos por el comportamiento de vehículos pesados, por lo que se hace necesario

establecer un procedimiento para trazar, a partir de un plano de curvas de nivel, una

línea de pendiente constante que no sobrepase la pendiente máxima permitida según el

tipo de carretera.

El procedimiento para el trazado de la línea de pendiente constante es:

Como primer paso calculamos la distancia horizontal que hay que recorrer para vencer

el desnivel entre curva y curva (equidistancia) sin sobrepasar la pendiente establecida.

Despejando D de la ecuación de la pendiente, es:

100P

e D

La ecuación de la escala es:

100escd d t p

Abrimos el compás hasta obtener un radio (cm) y haciendo centro en el punto A

trazamos un arco de círculo hasta cortar la siguiente curva determinando los puntos 1 y

1'.


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Haciendo centro en los puntos obtenidos y con la misma abertura del compás,

avanzamos hacia la siguiente curva trazando arcos de círculo determinando los puntos

2 y 2'.

Como por lo general, para pasar de una curva a la siguiente se obtienen 2 alternativas,

para pasar a un nuevo nivel (segunda curva) obtendremos 4 alternativas y para pasar al

siguiente nivel (tercera curva) obtendremos 8 alternativas y así sucesivamente,

teóricamente el número de soluciones estaría en progresión geométrica de acuerdo al

número de curvas de nivel entre los puntos extremos.

Se representa esquemáticamente el número de alternativas posibles para trazar una

ruta de pendiente constante entre dos puntos.

Siendo la ruta optima la alternativa de menor longitud, debemos ir descartando aquellas

alternativas que nos alejen del punto de llegada. También se debe evitar aquellas

soluciones que produzcan excesivos cambios de dirección (alineamientos en zigzag) o

ángulos muy agudos como se muestra en la ruta B.

Ejemplo:

Trazar una línea que una los puntos A y B, con una pendiente igual o menor al 5 %.

Al pasar del nivel 475 al nivel 480 en la ruta A, el segmento resultante corta dos veces la

curva 480 generando los puntos i y 4.

El punto intermedio i se ubica a 38mdelpunto 3 por lo que la pendiente del tramo 3-i

será P3i = (5/38) x 100 = 13,16 %, mayor que la pendiente permitida, mientras que la

pendiente del tramo i-4, por cortar la misma curva de nivel será 0 %.

Un procedimiento recomendado en estos casos, para cumplir con la pendiente permitida

es dibujar una curva de nivel intermedia.

Ejemplo:

La 477,50 y trazar los arcos 3-m y m-4' con radio igual a 50 m, ya que el desnivel entre

3 y m es 2,5 m e igual al desnivel entre m y 4'.

En la ruta B, para pasar de 4' a B pasamos por el punto intermedio V ubicado a 105 m

de 4' por lo que la pendiente del tramo 4'-V es menor a la máxima permitida. El tramo i'-

B será un tramo a nivel (P = 0%).


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Diversos factores tales como geológicos, geomorfológicos, costo de la tierra, ambientales,

otros, influyen en la selección de la ruta definitiva.

Ejemplo:

Solamente consideramos la longitud de la vía por lo que la ruta A resulta, por su menor

longitud, la mejor opción de trazado.

Otras soluciones diferentes pudieran obtenerse partiendo del punto B.

Una línea trazada de esta manera es de pendiente constante y va a ras del terreno por lo

que no genera cortes ni rellenos.

Número de rutas posibles entre 2 puntos

Trazado de una línea de pendiente constante

2.1.6. IDENTIFICACION DE ALTERNATIVAS

Los criterios del trazado son:


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Enlace entre puntos extremos.

Paso del trazado por puntos obligados.

Hacer el trazo con menor longitud.

Tomar en cuenta pendientes máximas especificadas.

Evitar que el trazo este sobre suelos o rocas difíciles de excavar.

Tratar que el cruce de quebradas y ríos en los lugares más angostos.

Trazado de una línea de pelo o a pelo de tierra.

Una vez llevado a cabo el reconocimiento durante el cual se fija los puntos obligados y

los intermedios que sean necesarios por la topografía, se lleva a cabo el trazado

preliminar, que no es más que una poligonal abierta partiendo de un punto al que se

denomina Km 0 + 000, y se van clavando estacas a cada 20 metros y en aquellos lugares

accidentados y puntos notables que lo ameriten hasta llegar al vértice que le sigue,continuando en esta forma a todo el largo de la línea.

El trazo preliminar constituye la base para la selección definitiva del trazado y

proporciona datos que sirven para preparar presupuestos preliminares de la obra.

Debido a ello debe ser llevado a cabo de la mejor manera posible marcando todos los

accidentes topográficos que de una manera u otra afecten al trazo definitivo.

Los pasos a seguir para el trazo de la línea preliminar es la siguiente:

Escoger y marcar un punto de partida, es conveniente seleccionar como punto de

partida, si ello es posible, un cruza de carreteras o un puente que puede ser

fácilmente identificado. En caso de no existir ni el uno ni el otro, establecer un

punto de partida y tomar las referencias completas del mismo de tal manera que

pueda ser encontrado varios años después si fuera necesario. Además, hacer la

descripción más completa posible del punto escogido como punto de partida de ruta.

Establecer el azimut de la línea en el punto de partida, si no se cuenta con un

monumento a una distancia de 5 Km del comienzo de la línea, del cual se pudiesen

obtener las latitudes del mismo para establecer u posición geográfica y su azimut

inicial, se debe tomar 5 observaciones solares usando el promedio de ellas comoazimut inicial.

Determinar la cota del punto de partida, si no se cuenta con un banco de nivel

dentro de los 5 Km alrededor del punto de partida del cual se puede correr con

nivelación, fijar la cota del punto de partida con un barómetro aneroide.


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Establecer un kilometraje, si no se parte de un entronque de carretera o de un

punto de kilometraje conocido, asumir como kilometraje del punto de partida el de 0

+ 000.

Tomar las siguientes precauciones:

Al trazar la línea preliminar no hacer algún esfuerzo especial para obtener

grandes tangentes, pero si hacer lo que se pueda por mantener un buen

avance en el trabajo y con el orden de precisión adecuado.

Colocar estacas a cada 20 m.

No perder el tiempo en la precisión del colocado de estacas.

Evitar o disminuir al mínimo el daño a los sembradíos, otros, tratar de

pasar el trazo paralelo a las hileras de los sembradíos y no en diagonal o en

forma transversal al terreno.

Colocar mojones de concreto para marcar los PI.

Hacer una doble lectura por repetición en todos los ángulos de PI anotando

tanto el ángulo simple como el doble en una libreta de campo. Todos los

puntos intermedios sobre las tangentes deben ser tomados 2 veces,

basculando el anteojo y luego girando 180° para la segunda lectura.

Hacer observaciones solares a intervalos no mayores de 10 Km, anotando

las observaciones en la liberta de campo y corrigiendo los azimutes, luego

de considerar tolerancias por convergencia de meridianos.

Hacer y conservar legibles notas de campo, en la libreta de campo deben registrarse

las estaciones, los ángulos del PI según sean a la derecha o a la izquierda, el azimutverdadero y la declinación magnética de cada rumbo. Anotar las distancias a

contorno de agua, cercas, cruces de línea de propiedad, caminos, líneas férreas,

otros.

Efectuar la nivelación del perfil de la línea preliminar, en esta línea debe obtenerse

las cotas de todas las estacas colocadas a 20 m y de los intermedios con

aproximación al centímetro. Es necesario, además, colocar bancos de nivel a

distancias no mayores de medio Km y en todos los puntos apropiados para la

ubicación de los puentes.

Obtener todos los datos de campo, para proceder en el gabinete a representarlos en

un plano, empezándose a dibujar la línea preliminar o poligonal base, llevando las

longitudes y los ángulos correspondientes de las diferentes alineaciones. Es

conveniente calcular las coordenadas de los diferentes vértices tomando uno de ellos

como origen y como ejes un lado y la perpendicular a él.

Una vez dibujada la poligonal base o línea preliminar, se termina el plano dibujando las

curvas de nivel.


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La configuración del terreno puede obtenerse mediante secciones trasversales apoyadas

en la poligonal y que permite conocer los puntos de cota cerrada y la cota de los puntos

notables del terreno utilizando el nivel de mano, la cinta de género y la brújula. Con

estas cotas pueden dibujarse las curvas de nivel.

2.1.7. DEFINICION DE ALTERNATIVAS DEFINITIVA

La línea definitiva, se establece una vez que en el gabinete se tenga el dibujo completo

de la línea preliminar tal como se ha indicado, es necesario proyectar, en dicho plano, la

línea definitiva para después trazarla en el terreno.

Conociendo la equidistancia entre curvas de nivel y la pendiente gobernadora (1 o 2 %

menor que la máxima), se calcula la abertura del compás para que al interceptar con

sus puntas 2 curvas de nivel continuas, la línea imaginaria que une estos puntos tenga

la pendiente deseada. Se aconseja que al hacer esto no se use el valor de la pendiente

máxima sino 1 o 2 % menor que dicha pendiente máxima para que la línea final resulte

más apegada a las condiciones que se esperan.

A la misma escala a la que se está dibujando el plano se separan las puntas del compás

y partiendo del punto inicial se procede a ascender o a descender brincando de curva

en curva y uniendo estos puntos nos da una línea quebrada llamada línea a pelo de

tierra. Esta línea es la base para proyectar la línea definitiva que con las mayores

tangentes posibles deberá apegarse lo más que se pueda a la línea a pelo de tierra. Paralograr una primera compensación longitudinal, lo que se hace es que la línea de

proyecto compense a izquierda y derecha la línea imaginaria del trazo a pelo de tierra. Si

el resultado del primer tanteo no es satisfactorio, se hacen las alteraciones de pendiente

necesarias y se repite el trabajo hasta obtener el resultado deseado.

Es necesario que al proyectarse en el plano la línea definitiva, se unan las tangentes con

las curvas. Cada vez que en el plano la línea de proyecto cruce la línea preliminar, se

marcará este punto y su cadenamiento, y con un transportador se determina el ángulo

de cruce.

La línea definitiva se dibujara en color azul y en ella debe anotarse las longitudes, los

rumbos, los kilometrajes del PC, PI y del PT. En las curvas debe anotarse la deflexión, el

grado, el radio, la subtangente, la ordenada media y la externa.


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33

3.

CAPITULO III : ELEMENTOS DE DISEÑO GEOMETRICO DE LA

CARRETERA

3.1. CARACTERISTICAS RELEVANTES EN EL DISEÑO GEOMETRICO DE

CARRETERAS

3.1.1. DETERMINACION DEL TPDA

Es el transito promedio diario anual es el promedio de los volúmenes diarios que

circulan durante todo el año, en un tramo de carretera; es un factor importante que da

una idea del volumen global de la demanda, tanto para el año de habilitación del

proyecto como para los años futuros, por lo que su cálculo implica; el conocimiento del

tránsito existente en el momento de realizar el estudio; y la utilización de metodologías

apropiadas para estimar su crecimiento, el del tránsito que pueda derivarse de otras

carreteras o medios de transporte alternativos; y del que pueda inducir y desarrollar la

nueva carretera.

3.1.2. DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO

La velocidad de diseño o velocidad de proyecto de un tramo de carretera es la velocidad

guía o de referencia que permite definir las características geométricas mínimas de todos

los elementos del trazado, en condiciones de comodidad y seguridad. Por lo tanto, ella

representa una referencia mínima.

Se define como la máxima velocidad segura y cómoda que puede ser mantenida en una

sección determinada de una vía, cuando las condiciones son tan favorables, que las

características geométricas del diseño de la vía predominan.

Todos aquellos elementos geométricos de los alineamientos horizontal, de perfil y

transversal, tales como radios mínimos, pendientes máximas, distancias de visibilidad,

peraltes, anchos de carriles y bermas, anchuras y alturas libres, etc., dependen de la

velocidad de diseño y varían con un cambio de ella.

Al proyectar un tramo de carretera, hay que mantener un valor constante para la

velocidad de diseño. Sin embargo, los cambios drásticos y sus limitaciones mismas,

pueden obligar a usar diferentes velocidades de diseño para distintos tramos.

Se debe considerar como longitud mínima de un tramo la distancia correspondiente a

dos kilómetros, y entre tramos sucesivos no se deben presentar diferencias en las

velocidades de diseño superiores a los 20 km/h.


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La selección de la velocidad de diseño depende de la importancia o categoría de la futura

carretera, de los volúmenes de tránsito que va a mover, de la configuración topográfica

del terreno, de los usos de la tierra, del servicio que se requiere ofrecer, de las

consideraciones ambientales, de la homogeneidad a lo largo de la carretera, de las

facilidades de acceso (control de accesos), de la disponibilidad de recursos económicos y

de las facilidades de financiamiento.

Los presentes criterios establecen en la Tabla 3.1.1 el rango de las velocidades de diseño

que se deben utilizar en función del tipo de carretera según su definición legal y el tipo

de terreno.

Tipo de

carretera

Tipo de

terreno

Velocidad de diseño Vd (km/h)

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Carretera

principal

de dos

calzadas

Plano

Ondulado

Montañoso

escarpado

Carretera

principal

de una

calzada

Plano

Ondulado

Montañoso

escarpado

Carretera

secundaria

Plano

Ondulado

Montañoso

escarpado

Carretera

terciaria

Plano

Ondulado

Montañoso

escarpado

Velocidades de operación y de marcha

Normalmente se asimila la velocidad de operación al percentil 85 de la distribución de

velocidades observadas en una localización determinada, es decir, se asume que hay un 15% de

los vehículos que circulan a una velocidad superior a la de operación en el elemento. Para tener

en cuenta el concepto, generalmente reconocido, sólo se consideran en el análisis de las

velocidades las correspondientes a los vehículos livianos que circulan con un intervalo amplio,

para no estar así condicionados por una circulación en caravana.


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Según se encuentre en la fase del estudio de una carretera existente o en el diseño de

una nueva carretera, se podrán determinar las velocidades de operación en el primer caso, o

simplemente estimarlas en el segundo, siempre considerando los distintos elementos

geométricos a lo largo del trazado.

Para la determinación de las velocidades de operación deberán tomarse datos de

velocidades puntuales en la mitad de las curvas horizontales y de las rectas que tengan

suficiente longitud. Así, se pueden obtener las sucesivas velocidades de operación o velocidades

realmente prácticas como resultado o efecto operacional de la geometría de la vía.

La estimación de las velocidades reales de operación deberá apoyarse en el uso de un

determinado modelo matemático, que tenga en cuenta todos o algunos de los parámetros

involucrados, relacionados con las características físicas o geométricas de la carretera y su

entorno, tales como: radio de las curvas, peraltes, longitud, tipo de vía, ancho de calzada,

ancho de bermas, pendiente longitudinal, topografía, entorno urbanístico, etc. De todos ellos, el

más importante es el radio de las curvas horizontales.

Con respecto a la velocidad de marcha y cuando no se disponga de un estudio real de

ella en campo bajo las condiciones prevalecientes a analizar, se tomarán como valores teóricos

los comprendidos entre el 85% y el 95% de la velocidad de diseño, tal como se muestran en la

tabla.

Velocidad de diseño Vd

(km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

rangos de la velocidad demarcha Vm(km/hr)

25.5

a

28.5

34a38

42.5

a

47.5

51a57

59.5

a

66.5

68 a76

6.5 a

86.5

85 a95

93.5a104.5

102a104

Velocidad media de marcha

Vm(km/hr) 27 36 45 54 36 72 81 90 99 108

3.1.3. DETERMINACION DEL VEHICULO DE DISEÑO

Las características de los vehículos de diseño condicionan los distintos aspectos del

dimensionamiento geométrico y estructural de una carretera. Así por ejemplo:

-El ancho del vehículo adoptado incide en el ancho del carril de las bermas y de los

ramales.

-la distancia entre los ejes influyen en el ancho y los radios mínimos internos y externos

de los carriles en los ramales.


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La relación de peso de bruto total /potencia guarda la relación con el valor de pendiente

admisible e incide en la determinación de la necesidad de una vía adicional para subida y, para

los efectos de la capacidad, en la equivalencia en vehículos ligeros.

Dimensiones vehículos ligeros

La longitud y el ancho de los vehículos ligeros no controlan el diseño, salvo que se trate

de un vía en que no circulan camiones, situación poco probable en el diseño de carreteras

rurales. A modo de referencia se citan las dimensiones representativas de vehículos de origen

norteamericano, en general mayores que las del resto de los fabricantes de automóviles:

Ancho: 2.10m

Largo: 5.80 m

Para el cálculo de distancias de visibilidad de parada y de adelantamiento, se requiere

definir diversas alturas, asociadas a los vehículos ligeros que cubran las situaciones más

favorables en cuanto a visibilidad.

h :altura faros delantareros:0.60m

h : altura ojos del conductor:1.07m

h : altura obstáculo fijo en la carretera: 0.15 m

h : corresponde a altura de ojos de un conductor de camión o bus, necesaria para

verificación de visibilidad en curvas verticales cóncavas bajo estructuras (2.50m)

h : alturas luces traseras de un automóvil o menor altura perceptibles de carrocería:

0.45m.

h : altura del techo de un automóvil :1.30m.

GIRO MINIMO VEHICULOS TIPOEl espacio mínimo absoluto para ejecutar un giro de 180° en el sentido del movimiento

de las agujas del reloj, queda definido por la trayectoria que sigue la rueda delantera izquierda

del vehículo (trayectoria exterior)y por la rueda trasera derecha (trayectoria interior). Además de

la trayectoria exterior, debe considerarse el espacio libre requerido por la sección en volado que

existe entre el primer eje y el parachoques, o elemento más sobresaliente.

La trayectoria exterior queda determinada por el radio de giro mínimo propio del

vehículo y es una característica de fabricación.

La trayectoria interior depende de la trayectoria exterior, del ancho del vehículo, de la

distancia entre el primer y último eje y de la circunstancia que estos ejes pertenecen a un

camión del tipo unidad rígida o semirremolque articulado.

En las figuras se ilustran las trayectorias mínimas obtenidas para los vehículos de

diseño con las dimensiones máximas establecidas en el Reglamento de Peso y Dimensión

Vehicular.


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3.1.4. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE VISIBILIDAD

Se entiende por visibilidad aquella perspectiva que permita ampliar el campo de

visibilidad a un vehículo en circulación, de manera que el conductor pueda ejecutar

maniobras con seguridad.DISTANCIAS DE VISIBILIDAD

Distancia de visibilidad es la longitud continua hacia delante del camino, que es visible

al conductor del vehículo.

En diseño se consideran dos distancias, la de visibilidad suficiente para detener el

vehículo, y la necesaria para que un vehículo adelante a otro que viaje a velocidad

inferior, en el mismo sentido.

Estas dos situaciones influencian el diseño de una carretera en campo abierto y serán

tratados en esta sección considerando alineamiento recto y rasante de pendiente

uniforme. Los casos son condicionamiento asociado a singularidades de planta o perfil.

Se deben tener en cuenta las siguientes distancias de visibilidad:

Distancia de visibilidad de adelantamiento

Distancia de visibilidad de encuentro

Distancia de visibilidad de frenado

3.1.5. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE FRENADO

Esta distancia equivale a la visibilidad mínima que requiere un conductor para

adelantar a un vehículo que se desplaza a una velocidad inferior de la de proyecto; estoes , para abandonar su carril , sobrepasar el vehículo adelantado y retornar a su carril

en forma segura, sin afectar la velocidad del vehículo adelantado ni la la de un

vehículo que se desplace en sentido contrario por el carril utilizado para el

adelantamiento.

De lo expuesto se deduce que la visibilidad de adelantamiento se requiere solo en

caminos con carriles para transito bidireccional.

En carreteras con carriles unidireccionales no será necesario considerar en el diseño el

concepto de distancia de adelantamiento, bastando con diseñar los elementos para que

cuenten con la visibilidad de frenado.


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Tabla Distancia mínima de adelantamiento (pág. 55 NORMA ABC)

Velocidad de

proyecto km/h

Distancia mínima de

adelantamiento (m)

30 180

40 240

50 300

60 370

70 440

80 500

90 550

100 600

De acuerdo a la velocidad de diseño para el proyecto se opta por una distancia mínimade adelantamiento de 240m.

Es la distancia que necesita un vehículo para realizar una acción de frenado ante la

presencia de un obstáculo. Esta distancia tiene dos componentes: la percepción y

reacción ante el obstáculo y la reacción del frenado propiamente dicha cuya relación es

la siguiente:

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254

Donde:dp= distancia de visibilidad de parada, (m)

V= velocidad de diseño, (km/h)

f= coeficiente de fricción longitudinal llanta-pavimento

i= pendiente de la rasante (tanto por uno), + ascenso, - descenso

t = tiempo de percepción +reacción (s)


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TABLA DISTANCIA MÍNIMA DE FRENADO EN HORIZONTAL “DF”

(DF=0.555V+0.00394V2/R)

V t f dt Df Df (m) V

Km/h s - m m Dt+df adoptado Km/h

30 2 0.420 16.7 8.4 25.1 25 30

35 2 31 35

40 2 0.415 22.2 15.2 37.4 38 40

45 2 44 45

50 2 0.410 27.8 24 51.8 52 50

55 2 60 55

60 2 0.460 33.3 35.5 68.8 70 60

65 2 80 65

70 2 0.380 38.9 50.8 89.7 90 7075 2 102 75

80 2 0.360 44.4 70 114.4 115 80

85 2 130 85

90 2 0.340 50 93.9 143.8 145 90

95 2 166 95

100 2 0.33 55.5 119.4 174.9 175 100

105 2 192 105

110 2 0.32 61.1 149 210 210 110

115 2 230 115

120 2 0.310 66.6 183 249.6 250 120

125 2 275 125

130 2 0.295 72.2 225.7 297.9 300 130

TABLA (PAG.53 NORMA ABC)

3.1.6.

DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE ZONAS DE ENTRECRUZAMIENTO

En las carreteras terciarias de una calzada y sin diferenciación de carriles, la distancia

de visibilidad de encuentro es la longitud mínima disponible de carretera, visible para

los condu

teoria carreteras i

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