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


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.



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



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.



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.



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.



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



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



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



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:



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)



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.



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



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



×100= 861377.6965

×100=6.24%



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



748



×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



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.


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