9.manual no pavimentadas

MANUAL PARA EL DISEO DE CARRETERAS NO PAVIMENTADAS DE BAJO VOLUMEN DE TRNSITO

Lima - Per, marzo de 2008.

MANUAL PARA EL DISEO DE CARRETERAS NO PAVIMENTADAS DE BAJO VOLUMEN DE TRNSITO

CONTENIDO

Presentacin .............................................................................. 11

Marco del manual

a) Introduccin .............................................................................. 15

b) Objetivos .............................................................................. 15

c) Alcances del manual ........................................................................ 16

CAPTULO 1: FUNDAMENTOS DEL MANUAL

1.1 Clasificacindecarreterasytiposdeobraconsideradosenel

manual .............................................................................. 21

1.2 Derecho de va o faja de dominio ................................................... 22

CAPTULO 2: PARMETROS Y ELEMENTOS BSICOS DEL DISEO

2.1 Parmetrosbsicosparaeldiseo .................................................. 27

2.1.1 Metodologaparaelestudiodelademandadetrnsito ...... 27

2.1.1.1 ndice Medio Diario Anual de Trnsito (IMDA) ...... 27

2.1.1.2 Volumenycomposicinoclasificacindelos

vehculos ............................................................... 28

2.1.1.3 Variaciones horarias de la demanda ..................... 29

2.1.1.4 Variaciones diarias de la demanda ....................... 29

2.1.1.5 Variaciones estacionales (mensuales) .................. 29

2.1.1.6 Metodologaparaestablecerelpesodelos

vehculosdecarga,queesimportanteparael

diseodelospavimentos,pontonesypuentes .... 29 2.1.1.7 Informacin mnima necesaria .............................. 30

2.1.2 Lavelocidaddediseoysurelacinconelcostodela

carretera .............................................................................. 30

El marco del manual

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2.1.3 Laseccintransversaldediseo ........................................ 31

2.1.4 Tiposdesuperficiederodadura ......................................... 32

2.2 Elementosdeldiseogeomtrico .................................................... 32

CAPTULO 3: DISEO GEOMTRICO

3.1 Distancia de visibilidad ..................................................................... 37

3.1.1 Visibilidaddeparada ........................................................... 37

3.1.2 Visibilidad de adelantamiento .............................................. 38

3.2 Alineamiento horizontal .................................................................... 39

3.2.1 Consideracionesparaelalineamientohorizontal ................ 39

3.2.2 Curvas horizontales ............................................................. 41

3.2.3 Curvas de transicin ............................................................ 41

3.2.4 Distancia de visibilidad en curvas horizontales ................... 43

3.2.5 Curvascompuestas ............................................................. 43

3.2.4 Peralte de la carretera ........................................................ 44

3.2.5 Sobre ancho de la calzada en curvas horizontales ............. 53

3.3 Alineamiento vertical ........................................................................ 54

3.3.1 Consideracionesparaelalineamientovertical .................... 54

3.3.2 Curvas verticales ................................................................. 55

3.3.3 Pendiente............................................................................. 56

3.4 Coordinacinentreeldiseohorizontalydeldiseovertical .......... 57

3.5 Seccin transversal .......................................................................... 60

3.5.1 Calzada .............................................................................. 60

3.5.2 Bermas .............................................................................. 60

3.5.3 Anchodelaplataforma ....................................................... 61

3.5.4 Plazoletas ........................................................................... 61

3.5.5 Dimensionesenlospasosinferiores ................................... 61

3.5.6 Taludes .............................................................................. 62

3.5.7 Seccintransversaltpica .................................................... 62

7Manual para el Diseo de Carreteras NoPavimentadas de Bajo Volumen de Trnsito

CAPTULO 4: HIDROLOGA Y DRENAJE

4.1 DrenajeSuperficial ........................................................................... 68

4.1.1 Consideraciones generales ................................................. 68

4.1.2 Hidrologayclculoshidrulicos ......................................... 73

4.1.3 Elementosfsicosdeldrenajesuperficial............................. 77

4.2 Drenaje Subterrneo ........................................................................ 93

4.2.1 Condiciones generales ........................................................ 93

4.2.2 Drenes subterrneos ........................................................... 94

4.2.2.1 La tubera .............................................................. 95

4.2.3 Relleno de zanjas ................................................................ 98

4.2.4 Cajasderegistroybuzones ................................................ 100

4.2.5 Investigacin del agua fretica ............................................ 102

4.2.6 Drenesdeintercepcin ........................................................ 103

4.2.6.1 Objetoyclasificacin ............................................ 103

4.2.6.2 Drenes longitudinales ........................................... 103

4.2.6.3 Drenes transversales ............................................ 104

4.2.7 Drenajedelpavimento ......................................................... 108

4.2.8 Casosespeciales................................................................. 108

4.2.8.1 Proteccindelsuelodelaexplanacin

contra el agua libre en terreno de elevado

nivelfretico,llanoysindesage ......................... 108

4.2.8.2 Proteccindelsuelodeexplanacinsituado

bajo la calzada contra los movimientos

capilaresdelagua ................................................. 109

4.2.8.3 Capadrenante ...................................................... 109

CAPTULO 5: GEOLOGA, SUELOS Y CAPAS DE REVESTIMIENTO GRANULAR

5.1 Geologa........................................................................................... 113

5.2 Estabilidad de taludes ...................................................................... 114

5.3 Suelosycapasderevestimientogranular ....................................... 126

El marco del manual

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5.3.1Trfico .................................................................................... 127

5.3.2 Subrasante ............................................................................. 130

5.4 Catlogoestructuraldesuperficiederodadura ............................... 139

5.5 Materialesypartidasespecficasdelacapagranularderodadura . 145

5.5.1 Capadeafirmado ................................................................ 145

5.5.2 Macadam granular ............................................................... 150

5.5.3 Estabilizadores .................................................................... 155

5.5.3.1Capasuperficialdelafirmado ................................. 156

5.5.3.2Estabilizacingranulomtrica ................................. 157

5.5.3.3 Estabilizacin con cal ............................................. 158

5.5.3.4 Estabilizacin con cemento .................................... 160

5.5.3.5Imprimacinreforzadabituminosa.......................... 162

5.5.4 Partidasespecficasparalacapaderodadura ................... 167

5.6 Fuente de materiales - Canteras...................................................... 168

CAPTULO 6: TOPOGRAFA

6.1 Consideraciones generales del trazo ............................................... 173

6.2 Topografaytrazado ........................................................................ 174

6.3 El trazo directo .............................................................................. 175

6.4 El trazado indirecto .......................................................................... 177

6.5 Sistema de unidades........................................................................ 177

6.6 Sistemas de referencia .................................................................... 178

6.7 Toleranciasenlaubicacindepuntos ............................................. 179

6.8 Trabajostopogrficos ....................................................................... 179

6.9 Geometra de la carretera ................................................................ 182

6.10 Geometra del alineamiento vertical................................................. 187

6.11 Alineamiento vertical ........................................................................ 188

6.12 Diseoycmputodecurvasverticales............................................ 189

6.13 Coordinacinentreeltrazoenplantayeltrazoenelevacin ........ 191

6.14 Planosbsicosdelproyecto ............................................................ 191

6.15 Replanteo de una curva circular con PI accesible ........................... 195

9Manual para el Diseo de Carreteras NoPavimentadas de Bajo Volumen de Trnsito

CAPTULO 7: IMPACTO AMBIENTAL

7.1 Preservacindelambienteymitigacindelimpactocausado

porlostrabajosdeobrasvialesencarreterasdebajovolumen

de trnsito .............................................................................. 199

7.1.1 Introduccin ......................................................................... 199

7.1.2 Objetivos .............................................................................. 199

7.2 Lassiguientesactividadespreliminaresdebenestarconsideradas

enelprogramadelestudiodelasobrasporejecutarsegn

correspondaaltamaoynaturalezadecadaproyectoespecfico. . 199

7.2.1 Identificacindelascondicionesdebase ........................... 199

7.2.2 Programacindeobrastemporalesydeacciones

sociales con la comunidad................................................... 200

7.2.3 Accionesnecesariasaconsiderarsegneltamaoy

tipodeproyecto ................................................................... 200

7.2.4 Utilizacinderecursosdelazonadelproyecto .................. 200

7.2.5 SealizacindelDerechodeVa......................................... 201

7.2.6 IdentificacindeInfraestructurayprediosaser

afectadosporelproyecto .................................................... 201

7.3 Actividadesdelproyectoquedebenserconsideradasenel

programadelestudiodelasobrasporejecutar,segn

correspondaaltamaoynaturalezadecadaproyectoespecfico .. 201

7.3.1 Canteras de materiales........................................................ 201

7.3.2 Fuentes de agua .................................................................. 202

7.3.3 Estabilizacinytratamientodetaludes ............................... 203

7.3.4 Depsitosparamaterialesexcedentesoriginadosporlaobra203

7.3.5 Tratamientoderesiduoslquidosoriginadosporlaobra ..... 204

7.3.6 Tratamientoderesiduosslidosoriginadosporlaobra ...... 204

7.3.7 Campamentosypatiosdemaquinarias .............................. 205

7.3.8 Monitoreo ambiental ............................................................ 205

7.3.9 Costos de mitigacin ........................................................... 205

El marco del manual

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El Plan Binacional de Desarrollo de la Regin Fronteriza Per-Ecuador fue cons-tituido por los gobiernos del Per y del Ecuador, con el propsito de impulsar y canalizar esfuerzos orientados a promo-ver el desarrollo y elevar el nivel de vida de sus respectivas poblaciones.

La infraestructura vial es uno de los principales soportes para el desarrollo del mbito de la regin fronteriza con el Ecuador, en especial las carreteras de bajo volumen de trnsito que interconec-tan poblaciones rurales, muchas veces lo-calizadas en zonas lejanas fronterizas.

Por ello, ha sido muy grato para el Captu-lo Per del Plan Binacional de Desarrollo de la Regin Fronteriza Per Ecuador colaborar con el Ministerio de Transportes y Comunicaciones en el objetivo de difun-dir normas para la conservacin, diseo y especificaciones tcnicas de carreteras de bajo volumen de trnsito y, en particular, apoyar en la publicacin del Manual para el Diseo de Carreteras No Pavimentadas de Bajo Bolumen de Trnsito, con un financiamiento fruto de una cooperacin que le fue otorgada por la Corporacin Andina de Fomento CAF.

Consolidando la pazcon desarrollo.

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Manual para el Diseo de Carreteras NoPavimentadas de Bajo Volumen de Trnsito

Presentacin

Existe la necesidad de formular el Manual para el Diseo de Carreteras No Pavimentadas de Bajo Volumen de Trnsito, vas que conforman el mayor porcentaje del Sistema Nacional de Carreteras (SINAC), caracterizadas por tener una superficie de rodadura de material granular y son recorridas generalmente por un volumen menor de 50 vehculos por da y que muy pocas veces llegan hasta 200 vehculos por da. Por ello, se requiere proporcionar criterios tcnicos, slidos y coherentes de gran utilidad para el diseo de este tipo de carreteras.

Las entidades de la gestin vial contarn con un documento tcnico desarrollado para su uso simple y masivo por la comunidad nacional a travs de los estamentos polticos, sociales y tcnicos, a fin de optimizar el uso de recursos adecuadamente.

El manual organiza y recopila las tcnicas de diseo vial y pone al alcance del usuario tecnologas apropiadas que propician el uso intensivo de mano de obra y de recursos locales.

La normatividad vial es dinmica con los avances de la ingeniera vial, por lo que el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) acoger e introducir los reajustes, correcciones y actualizaciones debidamente justificadas para la vigencia del presente manual.

En ese sentido, el MTC ha elaborado el Manual para el Diseo de Carreteras No Pavimentadas de Bajo Volumen de Trnsito, cuya publicacin es muy satisfactorio presentar.

La presente publicacin es el producto de un esfuerzo conjunto del Ministerio de Transporte y Comunicaciones y el Plan Binacional de Desarrollo de la Regin Fronteriza Per Ecuador.

Vernica Zavala LombardiMinistradeTransportesyComunicaciones

El marco del manual

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EL MARCO DEL MANUAL

Fundamentos del manual

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EL MARCO DEL MANUAL

a) Introduccin

Dentrodesurolnormativoyfiscalizador,elMinisteriodeTransportesyComunica-cionesdelPer(MTC)atravsdelaDireccinGeneraldeCaminosyFerrocarriles,tienecomofuncinformularlasnormassobreelusoydesarrollodelainfraestruc-turadecarreterasyferrocarriles,ascomoemitirlosmanualesdediseoyespeci-ficacionestcnicasparalaejecucindelosproyectosviales.

En este contexto, elMTC ha elaborado elManual de Diseo deCarreteras NoPavimentadas de Bajo Volumen de Trnsito, teniendo en consideracin que estas carreterassondegranimportanciaeneldesarrollolocal,regionalynacional,porcuantoelmayorporcentajedelavialidadseencuentraenestacategora.

Estanormaesdeaplicacinobligatoriaporlasautoridadescompetentesentodoelterritorionacionalparalosproyectosdevialidaddeusopblico,segncorresponda.Porrazonesdeseguridadvial,todoslosproyectosvialesdecarcterprivadodebe-rnceirsecomomnimoaestanorma.

ComplementariamenteelManualdeDiseoGeomtricodeCarreteras(DG-2001)delMTCrigeentodoaquello,aplicable,quenoesconsideradoenelManualparaelDiseodeCarreterasNoPavimentadasdeBajoVolumendeTrnsito.

b) Objetivos

Porlanaturalezadelmanual,requeridomayormenteenterritoriosconaccesolimi-tadoaaspectostecnolgicosespecializados,sehanincorporadonormasdediseodesuperficiederodadura,deestudiosdehidrologaydrenaje,ascomoguasparaeldiseodeelementosdeproteccinqueotorguenestabilidadalaplataformadelacarreterayasuestructuraderodadura.Deestamanerasebrindaalosusuariosdelmanual,unavisinampliadelconjuntodetemastratadosydelaformafuncionalen que se integran.

Elobjetivodeestanormaesbrindara lacomunidad tcnicanacionalunmanualdealcanceamplio,perodeusosimplequeproporcionecriteriostcnicosslidosycoherentesparaposibilitareldiseoyconstruccindecarreteraseficientes,optimi-zadasensucosto.DemaneraquelaslimitacioneseconmicasdelSectorPblico,noseaunobstculoinsalvableparalograrmejoraryampliarlareddecarreteras.

Paraesteefecto,enelmanualseponealalcancedelusuario,tecnologasapropia-dasquepropicianelusodelosrecursoslocalesyelusointensivodelamanode

El marco del manual

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obray,enespecial,elcuidadodelosaspectosdeseguridadvialydepreservacindel medio ambiente.

Losvaloresdediseoqueseindicanenestevolumensonlosmnimosnormales,esdecir,representanellmiteinferiordetoleranciaeneldiseo.

Por lo tanto, lasespecificacionesdelmanual constituyenunanormadecarctermandataria.Sinembargo,loscasosespecialesenlosqueexistalanecesidadin-salvablede reducirdeestosvalores,ademsdeuna justificacin tcnicaecon-micaascomodelasmedidaspaliativasparacompensarladisminucindeestascaractersticas, debern tenerla autorizacin expresa delMTC o de la autoridadcompetentecorrespondiente.

c) Alcances del manual

Magnitud y Justificacin de los Proyectos

Elhechodequeenestedocumentosepresentandeterminadoscriteriosparaeldi-seodecarreteras,noimplicanecesariamentequelascarreterasexistentesseaninsegurasodeconstruccindeficiente,niobligaamodificarlos,nisepretendeim-ponerpolticasqueobliguenalamodificacindelosalineamientosodelaseccintransversal de las carreteras de bajo volumen de trnsito.

Elelevadocostodeunareconstruccintotaldeunacarretera,incluyendoajusteseneltrazado,generalmenteesinjustificable.Lasreferenciasdeprdidasdelpatrimo-niovialporcausasdelmalestadodelascarreterasylaexistenciadelugaresdondeocurren accidentes, son normalmente aisladas.

Frecuentementelascaractersticasdediseodelascarreterasexistentessecom-portandemodosatisfactorioysuficienteenlamayorpartedelarutayslorequie-rendeobrasdemantenimientoperidicooportuno.

Paraelloesnecesario,encadacaso,analizarelgradodeproblemaylacantidadderecursosquesejustificagastarparasuperarcualquierdeficiencia.Enestepro-ceso,setienennormalmentealternativasque,debidamenteevaluadas,permitirnseleccionarelproyectoptimoaejecutar.Enesteanlisis,lamagnituddelademan-dadeusuariosdelacarreteraesmuyimportanteparapodervalorarlosbeneficiosquelacomunidadobtendrysurelacinentreelmontodelosbeneficiosfrentealos costos de las obras.

Relacin entre demanda y caractersticas de la carretera

Laaplicacindeestemanualenrelacinalosvolmenesdelademandadeltrn-sito,seextiendehastaloslmitesquejustificaranelcambiodesuperficiegranular

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arodadurapavimentada.Ellmiterealesespecficodecadacasoydependerdelacantidadytipodelosvehculos.Ypuedecalcularsemedianteunanlisistcnicoeconmicoencadacasoespecfico.

Elcuadro1sintetizalascaractersticasdelasuperficiederodaduraquelaexperien-ciaperuanahadefinidocomolaprcticaadecuadaentrminostcnico-econmico,paralascarreterasnopavimentadasdebajovolumendetrnsito.

Actualizacin del manual

Sienlaaplicacindeestanorma,losusuariosencuentranlanecesidaddeintro-ducirreajustesocorreccionesquepermitansuactualizacinyperfeccionamiento,sinperjuiciodesuaplicacinjustificadaenelcampodeformainmediata,debernremitirlacorrespondientenotaamaneradepropuestayconladebidajustificacindelcasoalaDireccindeNormatividadVialdelMTCparaqueseatomadaencon-sideracin.

Cuadro 1: Caractersticas bsicas para la superficie de rodadura de las Carreteras No Pavimentadas de Bajo Volumen de Trnsito

Carretera de Bvt Imd Proyectado

Ancho de Calzada (M)

Estructuras y Superficie de Rodadura Alternativas (**)

T3 101-200 2 carriles5.50-6.00

Afirmado (material granular, grava de tamao mximo 5 cm homogenizado por zarandeado o por chancado) con superficie de rodadura adicional (min. 15 cm), estabilizada con finos ligantes u otros; perfilado y compactado

T2 51-100 2 carriles5.50-6.00

Afirmado (material granular natural, grava, seleccionada por zarandeo o por chancado (tamao mximo 5 cm); perfilado y compactado, min. 15 cm.

T1 16-50 1 carril(*) o 2 carriles3.50-6.00

Afirmado (material granular natural, grava, seleccionada por zarandeo o por chancado (tamao mximo 5 cm); perfilado y compactado, min. 15 cm.

T0

Captulo 1

FUNDAMENTOS DEL MANUAL


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FUNDAMENTOS DEL MANUAL

1.1 Clasificacin de carreteras y tipos de obra, considerados en el manual

Laspresentesespecificacionesseaplicanparaeldiseodecarreterasconsuperfi-ciederodaduradematerialgranular,segncorrespondanalaclasificacinqueseestableceenelManualdeDiseoGeomtricoDG-2001delMTCdelPer,comosigue:

1.1.1 Clasificacin por su funcin

a) CarreterasdelaRedVialNacional.b) CarreterasdelaRedVialDepartamentaloRegional.c) Carreteras de la Red Vial Vecinal o Rural.

1.1.2 Clasificacin por el tipo de relieve y clima

Carreterasen terrenosplanos,ondulados,accidentadosymuyaccidentados.Seubican indistintamente en la costa (poca lluvia), sierra (lluviamoderada) y selva(muylluviosa).

1.1.3 Tipo de obra por ejecutarse

Elmanualesdeaplicacinparaeldiseodeproyectosdecarreterasnopavimen-tadasdetierrayafirmadas.Paraobrasqueconfiguranlasiguienteclasificacindetrabajos:

a) Mantenimiento rutinario. Conjunto de actividades que se realizan en las vas concarcterpermanenteparaconservarsusnivelesdeservicio.Estasacti-vidadespuedensermanualesomecnicasyestnreferidasprincipalmentealaboresdelimpieza,bacheo,perfilado,roce,eliminacindederrumbesdepequeamagnitud.

b) Mantenimientoperidico.Conjuntodeactividadesprogramablescadaciertoperodoqueserealizanenlasvasparaconservarsusnivelesdeservicio.Estasactividadespuedensermanualesomecnicasyestnreferidasprin-cipalmentealaboresdedesencalaminado,perfilado,nivelacin,reposicindematerialgranular,ascomoreparacinoreconstruccinpuntualdelospuentesyobrasdearte.


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c) Rehabilitacin. Ejecucin de las obras necesarias para devolver a la va,cuando menos, sus caractersticas originales, teniendo en cuenta su nuevo perododeservicio.

d) Mejoramiento. Ejecucin de las obras necesarias para elevar el estndarde lava,medianteactividadesque implican lamodificacinsustancialdelageometraylatransformacindeunacarreteradetierraaunacarreteraafirmada.

e) Nuevaconstruccin.Ejecucindeobrasdeunavanuevaconcaractersti-casgeomtricasacordealasnormasdediseoyconstruccinvigentes.

1.2 Derecho de va o faja de dominio

El Derecho de Va es la faja de terreno de ancho variable dentro del cual se encuen-tracomprendidalacarretera,susobrascomplementarias,servicios,reasprevis-tasparafuturasobrasdeensancheomejoramiento,yzonasdeseguridadparaelusuario.

DentrodelmbitodelDerechodeVa,seprohbelacolocacindepublicidadco-mercialexterior,enpreservacindelaseguridadvialydelmedioambiente.

1.2.2 Dimensionamiento del ancho mnimo del derecho de va para carreteras de bajo volumen de trnsito.

El anchomnimo debe considerar la clasificacin funcional de la carretera, enconcordancia con las especificaciones establecidas por el Manual de DiseoGeomtrico deCarreterasDG-2001 delMTCdelPer, que fijan las siguientesdimensiones:

Cuadro 1.2.1: Ancho del derecho de va parA CBVT

descripcin Ancho mnimo absoluto *

Carreteras de la Red Vial Nacional 15 m

Carreteras de la Red Vial Departamentales o Regional 15 m

Carreteras de la Red Vial Vecinal o Rural 15 m

* 7.50 m a cada lado del eje

Lafajadedominiodentrodelaqueseencuentralacarreteraysusobrascomple-mentarias,seextendercomomnimo,paracarreterasdebajovolumendetrnsito

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un(1.00)metro,msalldelbordedeloscortes,delpiedelosterraplenesodelbordemsalejadodelasobrasdedrenajequeeventualmenteseconstruyan.

Ladistanciamnimaabsolutaentrepiedetaludesodeobrasdecontencinyunelemento exterior ser de 2.00 m. La mnima deseable ser de 5.00 m

1.2.3 Faja de propiedad restringida

A cada lado del Derecho de Va habr una faja de propiedad restringida. Larestriccinimpideejecutarconstruccionespermanentesqueafectenlaseguridadolavisibilidadyquedificultenensanchesfuturosdelacarretera.LanormaDG-2001,fijaestazonarestringidaparacarreterasde3ra.claseendiez(10)metrosacadaladodelDerechodeVa.Demodosimilarparalascarreterasdebajovolumendetrnsito el ancho de la zona restringida ser de 10 m.

1.2.4 Procedimientos de adquisiciones de propiedad para el derecho de va pblico por parte del estado

ElreadelDerechodeVapasaapropiedadpblicapordonacindelpropietariooporadquisicindelEstado,comopartedelagestinquerealizalaautoridadcom-petenteenelcasodeunproyectovial.

LaLeyGeneraldeExpropiacinN27117,concordadaconlaLey27628,quefaci-lita la adquisicin, vigentes a la fecha de la elaboracin de este manual, regulan la formadeadquirirlapropiedadparaconstituirelDerechodeVapblico,necesarioparaqueloscarreteraspuedanserconstruidos.

1.2.4.1 Valuacin

Laleyestablecelosprocedimientosyparmetrosdevaluacindelosprediosquesonadquiridos,totaloparcialmente,porelEstado,segnseanecesario.

1.2.4.2 Registro Nacional de la Propiedad

LasadquisicionesdebernserinscritasenelRegistrodePropiedadcorrespondien-te, en concordancia con la legislacin vigente.

1.2.4.3 Materializacin del Derecho de Va

EllmitedelDerechodeVasermarcadoporlaautoridadcompetente.


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1.2.5 Mantenimiento del derecho de va

Lospresupuestosdeejecucinydemantenimientode lasobrasviales, incluirnaccionesdeterminacinylimpiezadelasreaslateralesalaplataformadelaca-rretera,dentrodelderechodevapblico,quecomprenden,terrenosdependienteslaterales variadas.

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Captulo 2

PARMETROS Y ELEMENTOSBSICOS DEL DISEO


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PARMETROS Y ELEMENTO BSICOS DEL DISEO

Eldiseodeunacarretera respondeaunanecesidad justificadasocialyecon-micamente.Ambosconceptossecorrelacionanparaestablecerlascaractersticastcnicas y fsicas que debe tener la carretera que se proyecta a fin de que losresultadosbuscadosseanptimos,enbeneficiodelacomunidadquerequieredelservicio,normalmenteensituacindelimitacionesmuyestrechasderecursosloca-lesynacionales.

2.1 Parmetros bsicos para el diseo

Paraalcanzarelobjetivobuscadodebenevaluarseyseleccionarselossiguientesparmetrosquedefinirnlascaractersticasdelproyecto.Segnseexplicaaconti-nuacin en el siguiente orden:

2.1.1 Estudio de la demanda.2.1.2 Lavelocidaddediseoenrelacinalcostodelacarretera.

2.1.3 Laseccintransversaldediseo.

2.1.4 Eltipodesuperficiederodadura.

2.1.1 Metodologa para el estudio de la demanda de trnsito

2.1.1.1 ndice Medio Diario Anual de Trnsito (IMDA)

Enlosestudiosdeltrnsitosepuedetratardedossituaciones:elcasodelosestu-diosparacarreterasexistentes,yelcasoparacarreterasnuevas,esdecirquenoexisten actualmente.

Enelprimercaso,el trnsitoexistentepodrproyectarsemediante lossistemasconvencionales que se indican a continuacin. El segundo caso requiere de un estudiodedesarrolloeconmicozonaloregionalquelojustifique.

Lacarreterasediseaparaunvolumendetrnsitoquesedeterminaporlademan-dadiariaquecubrir,calculadocomoelnmerodevehculospromedioqueutilizanlavapordaactualmenteyqueseincrementaconunatasadecrecimientoanual,normalmentedeterminadaporelMTCparalasdiversaszonasdelpas.

Parmetros y elementos bsicos del diseo

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Clculo de tasas de crecimiento y la proyeccin

Sepuedecalcularelcrecimientodetrnsitoutilizandounafrmulasimple:

Tn = To (1+i)n-1

En la que:

Tn = Trnsitoproyectadoalaonenveh/da.

To = Trnsitoactual(aobaseo)enveh/da.

n = Aosdelperododediseo.

i = Tasaanualdecrecimientodel trnsitoquesedefineencorrelacincon ladinmica de crecimiento socio-econmico1(*)normalmenteentre2%y6%acriteriodelequipodelestudio.

Estastasaspuedenvariarsustancialmentesiexistieranproyectosdedesarrolloes-pecficosporimplementarseconcertezaacortoplazoenlazonadelacarretera.

Laproyeccinpuedetambindividirseendospartes.Unaproyeccinparavehcu-losdepasajerosquecreceraproximadamentealritmodelatasadecrecimientodelapoblacin.Yunaproyeccindevehculosdecargaquecreceraproximada-mente con la tasa de crecimiento de la economa. Ambos datos sobre ndices de crecimientonormalmenteobranenpoderdelaregin.

2.1.1.2 Volumen y composicin o clasificacin de los vehculos

i) Sedefinentramosdelproyectoenlosqueseestimaunademandahomog-nea en cada uno de ellos.

ii) Seestableceunaestacindeestudiooconteoenunpuntocentraldeltramo,enunlugarqueseconsidereseguroyconsuficienteseguridadsocial.

iii) Setomanotaenunacartilladelnmeroytipodevehculosquecirculanenunayenlaotradireccin,sealndoselahoraaproximadaenquepaselvehculoporlaestacin.

Seutilizaenel campounacartillapreviamenteelaborada,que faciliteel conteo,segnlainformacinqueserecopilaylashorasenqueserealizaelconteo.

Deestamanerase totalizan losconteosporhoras,porvolmenes,porclasedevehculos,porsentidos,etc.

(*)Social:Tasaanualdecrecimientodelapoblacineconmica:Tasaanualdecrecimientodelaeconoma(PBI)

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2.1.1.3 Variaciones horarias de la demanda

De conformidad con los conteos, se establece las variaciones horarios de la de-mandaporsentidodetrnsitoytambindelasumadeambossentidos.Tambinsedetermina la hora de mxima demanda.

Serealizarnconteosparalas24horascorridas.Perosiseconocelahoradema-yordemanda,secontarporunperodomenor.

2.1.1.4 Variaciones diarias de la demanda

Si los conteos se realizanpor variosdas, sepuedenestablecer las variacionesrelativasdeltrnsitodiario(totaldeldaodelperodomenorobservado)paralosdas de la semana.

2.1.1.5 Variaciones estacionales (mensuales)

Silainformacinqueserecopilaeselaboradaenformademuestreosistemticodurantedasclavesalolargodelosmesesdelao,seobtendrnndicesdeva-riacinmensualquepermitanestablecerquehaymesesconmayordemandaqueotros. Ese sera el caso en zonas agrcolas durante los meses de cosecha.

Conlainformacinobtenidamediantelosestudiosdescritosopreviamenteyaco-nocidaporestudiosanteriores,podrestablecerse,mediantelaproyeccindeesademandaparaelperododediseo,laseccin(ancho)transversalnecesariadelacarreteraamejoraryloselementosdeldiseodeestaseccin,comosonanchodelacalzadaydelasbermasdelacarretera.

2.1.1.6 Metodologa para establecer el peso de los vehculos de carga, que es importante para el diseo de los pavimentos, pontones y puentes

Estosestudiosseconcentransloenlosvehculospesadosquesonlosqueleha-cendaoalacarreteray,portanto,sonimportantesparadefinireldiseodelospa-vimentos,delasuperficiederodaduraylaresistenciadelospontonesypuentes.

Peso vehicular y por eje de los vehculos pesados

Paraelcasodecarreterasdebajovolumendetrnsito,enelcaptulo5sepresentalaguaparaeldiseodepavimentosconlametodologaquepermiteestablecerelefectodestructivoquetendreltrnsitosobreelpavimentoycmodisearelpavi-mento, dndose alternativas en funcin de los materiales a utilizarse.


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2.1.1.7 Informacin mnima necesaria

Paraloscasosenquenosedisponedelainformacinsobrelavariacindiariayestacional(mensual)delademanda(engeneralesainformacindebeserpropor-cionadaporlaautoridadcompetente),serequerirrealizarestudiosquepermitanlocalmenteestablecerlosvolmenesycaractersticasdeltrnsitodiario,enporlomenostres(3)dastpicos,esdecir,normales,delaactividadlocal.

Paraesteefecto,nosecontareltrnsitoendasferiados,nacionalesopatronales,oendasenquelacarreteraestuvieradaaday,enconsecuencia,interrumpida.

Deconformidadalaexperienciaanualdelaspersonasdelalocalidad,losconteoseinventariosdetrnsitoengeneralpuedenrealizarseprescindindosedelashorasenquesetienenuloopocotrnsito.Elestudiodebetomardasqueenopiningeneralreflejenrazonablementebienelvolumendelademandadiariaylacomposicinoclasificacindeltrnsito.

Finalmente,elefectodestructivodelosvehculosdecarga,serestimadosegnlasespecificacionesmnimasindicadasenelcaptulosobrepavimentos.

2.1.2 La velocidad de diseo y su relacin con el costo de la carretera

la velocidaddediseoesmuy importanteparaestablecer lascaractersticasdeltrazadoenplanta,elevacinyseccintransversaldelacarretera.

Definidalavelocidaddeldiseoparalacirculacindeltrnsitoautomotor,sepro-cederaldiseodelejedelacarretera,siguiendoeltrazadoenplantacompuestopor tramos rectos (en tangente)ypor tramosdecurvascircularesyespirales.Ysimilarmentedeltrazadovertical,contramosenpendienterectasyconpendientescurvilneas,normalmenteparablicas.

Lavelocidaddediseoestigualmenterelacionadaconelanchodeloscarrilesdecirculaciny,porende,conlaseccintransversalporadoptarse.

Lavelocidaddediseoeslaqueestablecerlasexigenciasdedistanciasdevisi-bilidadenlacirculaciny,consecuentemente,delaseguridaddelosusuariosdelacarretera a lo largo del trazado.

Definicin de la velocidad de diseo

Laseleccindelavelocidaddediseoserunaconsecuenciadeunanlisistcni-co-econmico de alternativas de trazado que debern tener en cuenta la orografa delterritorio.Enterritoriosplanos,eltrazadopuedeaceptaraltasvelocidadesabajo

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costodeconstruccin,peroenterritoriosmuyaccidentadossermuycostosoman-tenerunavelocidadaltadediseo,porquehabraquerealizarobrasmuycostosasparamanteneruntrazoseguro.Ellosolopodrajustificarsesilosvolmenesdelademandadetrnsitofueranmuyaltos.

En el particular caso de estemanual destinado al diseo de carreteras de bajovolumendeltrnsito,esnaturalqueeldiseoseadapteenloposiblealasinflexio-nesdelterrenoy,particularmente,lavelocidaddediseodeberserbastantebajacuando se trate de sectores o tramos de orografa ms accidentada. Para efectos deesteManual,lavelocidadmximadediseoconsideradaesde60Km/h.Paravelocidadesmayoresaestas,adoptarnlosparmetrosestablecidosenelManualdeDiseoGeomtricodeCarreterasDG-2001oenelManualparaelDiseodeCarreteras Pavimentas de Bajo Volumen de Trnsito.

Velocidad de circulacin

Lavelocidaddecirculacincorresponderalanormaquesedicteparasealizarlacarreteraylimitarlavelocidadmximaalaquedebecircularelusuario,queseindicarmediantelasealizacincorrespondiente.

2.1.3 La seccin transversal de diseo

Esteacpiteserefierealaseleccindelasdimensionesquedebetenerlaseccintransversal de la carretera, en las secciones rectas (tangente) y en los diversostramosalolargodelacarreteraproyectada.

Para dimensionar la seccin transversal, se tendr en cuenta que los carreteras de bajo volumen de trnsito, solo requerirn: a) Una calzada de circulacin vehicular condoscarriles,unaparacadasentido;yb)Paralascarreterasdemenorvolumen,unsolocarrildecirculacin,conplazoletasdecrucey/odevolteocadaciertadis-tancia,segnseestipulamsadelante.

El ancho de la carretera, en la parte superior de la plataforma o corona, podrcontenerademsdelacalzada,unespaciolateralacadaladoparabermasyparalaubicacindeguardavas,murosomuretesdeseguridad,sealesycunetasdedrenaje.

Laseccintransversalresultantesermsampliaenterritoriosplanosenconcor-danciaconlamayorvelocidaddeldiseo.Enterritoriosonduladosyaccidentados,tendrquerestringirselomximoposibleparaevitarlosaltoscostosdeconstruc-cin,particularmentemsaltosenlostrazadosalolargodecaonesflanqueadosporfarallonesderocaodetaludesinestables.


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2.1.4 Tipos de superficie de rodadura

EnesteManualdeDiseoparaCarreterasNoPavimentadasdeBajoVolumendeTrnsito, se ha considerado que bsicamente se utilizarn los siguientes materiales ytiposdepavimentos:

Carreterasdetierraycarreterasdegrava.

Carreterasafirmadasconmaterialgranulary/oestabilizados.

Lametodologadediseodelassuperficiesderodadurasocalzadasdecirculacinestdesarrolladaenelcaptulo5.

Esimportanteindicarqueloscriteriosmsimportantesafindeseleccionarlasu-perficiederodaduraparaunacarreteraafirmada,establecenqueamayortrnsitopesado,medidoenejesequivalentesdestructivos,sejustificarutilizarafirmadosdemayorrendimientoyqueelaltocostodelaconstruccindebeimpulsarelusodematerialeslocalesparaabaratarlaobra,loqueenmuchoscasospodrjustificarelusodeafirmadosestabilizados.Tambinesimportanteestablecerquelapresindelasllantasdelosvehculos,debenmantenersebajolas80(psi)librasporpulg2 de presinparaevitardaosgravesalaestructuradelosafirmados.

2.2 Elementos del diseo geomtrico

Loselementosquedefinenlageometradelacarreterason:

a) Lavelocidaddediseoseleccionada.

b) La distancia de visibilidad necesaria.

c) Laestabilidaddelaplataformadelacarretera,delassuperficiesderodadu-ra,depuentes,deobrasdearteydelostaludes.

d) Lapreservacindelmedioambiente.

En la aplicacin de los requerimientos geomtricos que imponen los elementosmencionados,setienecomoresultanteeldiseofinaldeunproyectodecarreteraestableyprotegidacontralasinclemenciasdelclimaydeltrnsito.

Paraesteefecto,estemanualincluyelamaneraenquedeberesolverselosaspec-tosdediseodelaplataformadelacarretera;estabilidaddelacarreteraydelostaludesinestables;preservacindelambiente;seguridadvial;ydiseopropiamen-te, incluyendo los estudios bsicos necesarios, tales como topografa, geologa,suelos,canterasehidrologa,quepermitendarsustentoalproyecto.

Paraelbuendiseodeunacarreteradebajovolumendetrnsitoseconsiderancla-veslassiguientesprcticas:

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Limitaralmnimo indispensableelanchode lacarreterapara restringirelrea alterada.

Evitarlaalteracindelospatronesnaturalesdedrenaje.

Proporcionardrenajesuperficialadecuado.

Evitarterrenosescarpadoscontaludesdemsde60%.

Evitarproblemastalescomozonasinundadasoinestables.

Mantenerunadistanciadeseparacinadecuadaconlosriachuelosyoptimi-zarelnmerodecrucesdecursosdeagua.

Minimizar el nmero de contactos entre la carretera y las corrientes deagua.

Disearloscrucesdequebradasyrosconlasuficientecapacidadyprotec-cindelasmrgenescontralaerosin,permitiendo,deserelcaso,elpasodepecesentodaslasetapasdesuvida.

Evitar la constriccindel anchoactivode los riachuelos, ros y cursosdeagua (ancho con el caudal mximo).

Conseguirunasuperficiederodaduradelacarreteraestableyconmateria-les fsicamente sanos.

Instalar obras de subdrenaje donde se necesite, identificando los lugaresactivos durante la estacin de lluvias.

Reducirlaerosincolocandocubiertasvegetalesofsicassobreelterrenoencortes,terraplenes,salidasdedrenajesycualquierzonaexpuestaaco-rrientes de agua.

Usarngulosdetaludestablesencortesyrellenos.

Usarmedidas de estabilizacin de taludes, de estructuras y de obras dedrenajeconformesenecesitenyseaeconmicamenteseleccionada.

Aplicartcnicasespecialesalcruzarterrenosagrcolas,zonasribereas,ycuando se tienen que controlar las quebradas.

Proporcionarunmantenimientodebidamenteplaneadoyprogramado.

Cerraroponerfueradeservicioalascarreterascuandonoseusenocuandoyanosenecesiten.

Diseo geomtrico

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Captulo 3

DISEO GEOMTRICO

Diseo geomtrico

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DISEO GEOMTRICO

3.1 Distancia de visibilidad

Distancia de visibilidad es la longitud continua hacia delante de la carretera que es visibleal conductordel vehculo.Endiseo, seconsideran tresdistancias: ladevisibilidadsuficienteparadetenerel vehculo; lanecesariaparaqueunvehculoadelanteaotroqueviajaavelocidad inferiorenelmismosentido;y ladistanciarequeridaparacruzaroingresaraunacarreterademayorimportancia.

3.1.1 Visibilidad de parada

Distanciadevisibilidaddeparadaeslalongitudmnimarequeridaparaquesede-tenga un vehculo que viaja a la velocidad directriz, antes de que alcance un objeto queseencuentraensutrayectoria.

Paraefectodeladeterminacindelavisibilidaddeparadaseconsideraqueelobje-tivoinmviltieneunaalturade0.60myquelosojosdelconductorseubicana1.10mporencimadelarasantedelacarretera.

Cuadro 3.1.1: Distancia de visibilidad de parada (metros)

velocidad directriz (Km./h)

Pendiente nula o en bajada Pendiente en subida

0% 3% 6% 9% 3% 6% 9%

20 20 20 20 20 19 18 18

30 35 35 35 35 31 30 29

40 50 50 50 53 45 44 43

50 65 66 70 74 61 59 58

60 85 87 92 97 80 77 75

Lapendienteejerceinfluenciasobreladistanciadeparada.Estainfluenciatieneimportancia prctica para valores de la pendiente de subida o bajada iguales omayoresa6%.

Entodoslospuntosdeunacarretera,ladistanciadevisibilidadserigualosuperioraladistanciadevisibilidaddeparada.Enelcuadro3.1.1semuestranlasdistan-ciasdevisibilidaddeparada,enfuncindelavelocidaddirectrizydelapendiente.Encarreterasdemuybajovolumendetrnsito,deunsolocarrily trficoendos

Diseo geomtrico

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direcciones,ladistanciadevisibilidaddeberserporlomenosdosveceslacorres-pondenciaalavisibilidaddeparada.

Paraelcasodeladistanciadevisibilidaddecruce,seaplicarnlosmismoscriteriosquelosdevisibilidaddeparada.

3.1.2 Visibilidad de adelantamiento

Distanciadevisibilidaddeadelantamiento(paso)eslamnimadistanciaquedebeservisibleparafacultaralconductordelvehculoasobrepasaraotroqueviajaavelocidad15km/hmenor,concomodidadyseguridad,sincausaralteracinenlavelocidad de un tercer vehculo que viaja en sentido contrario a la velocidad directriz yquesehacevisiblecuandosehainiciadolamaniobradesobrepaso.

Para efecto de la determinacin de la distancia de visibilidad de adelantamiento, se consideraquelaalturadelvehculoqueviajaensentidocontrarioesde1.10myque la del ojo del conductor del vehculo que realiza la maniobra de adelantamiento es 1.10 m.

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Lavisibilidaddeadelantamientodebeasegurarsepara lamayor longitudposibledelacarreteracuandonoexistenimpedimentosimpuestosporelterrenoyquesereflejan,porlotanto,enelcostodeconstruccin.

Ladistanciade visibilidaddeadelantamientoaadoptarse vara con la velocidaddirectriz tal como se muestra en el cuadro 3.1.2.

Cuadro 3.1.2: Distancia de visibilidad de adelantamiento

velocidad directriz Km./h distancia de visibilidad de adelantamiento (m)

30 200

40 270

50 345

60 410

3.2 Alineamiento horizontal

3.2.1 Consideraciones para el alineamiento horizontal

Elalineamientohorizontaldeberpermitirlacirculacinininterrumpidadelosveh-culos,tratandodeconservarlamismavelocidaddirectrizenlamayorlongituddecarreteraqueseaposible.

El alineamiento carretero se har tan directo como sea conveniente adecundose a lascondicionesdelrelieveyminimizandodentrodelorazonableelnmerodecam-biosdedireccin.Eltrazadoenplantadeuntramocarreteroestcompuestodelaadecuadasucesinderectas(tangentes),curvascircularesycurvasdetransicin.

En general, el relieve del terreno es el elemento de control del radio de las curvas horizontalesyeldelavelocidaddirectriz.Lavelocidaddirectriz,asuvez,controlala distancia de visibilidad.

Los radios mnimos, calculados bajo el criterio de seguridad ante el deslizamiento transversal del vehculo, estn dados en funcin a la velocidad directriz, a la friccin transversalyalperaltemximoaceptable.

Enelalineamientohorizontaldesarrolladoparaunavelocidaddirectrizdeterminada,debeevitarseelempleodecurvasconradiomnimo.Engeneral,setratardeusarcurvasderadioamplioreservndoseelempleoderadiosmnimosparalascondi-ciones ms crticas.

Diseo geomtrico

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Deber buscarse un alineamiento horizontal homogneo, en el cual tangentes ycurvassesucedenarmnicamente.Serestringir,enloposible,elempleodetan-gentesexcesivamentelargasconelfindeevitarelencandilamientonocturnopro-longadoylafatigadelosconductoresduranteelda.

Al trmino de tangentes largas donde esmuy probable que las velocidades deaproximacindelosvehculosseanmayoresquelavelocidaddirectriz,lascurvashorizontalestendrnradiosdecurvaturarazonablementeamplios.

Se evitar pasar bruscamente de una zona de curvas de grandes radios a otrademarcadamentemenores.Deberpasarseenformagradual,intercalandoentreunazonayotra,curvasderadiodevalordecreciente,antesdealcanzarelradiomnimo.

Los cambios repentinos en la velocidad de diseo a lo largo de una carreterasern evitados. Estos cambios se efectuarn en decrementos o incrementos de 15km/h.

Noserequierecurvahorizontalparapequeosngulosdedeflexin.Enelcuadro3.2.1semuestranlosngulosdeinflexinmximosparaloscualesnoesrequeridala curva horizontal.

Cuadro 3.2.1: ngulos de deflexin mximos para los que no se requiere curva horizontal

velocidad directriz Km./h

deflexin mxima aceptable sin curva circular

30 2 30

40 2 15

50 1 50

60 1 30

Paraevitar laaparienciadealineamientoquebradoo irregular,esdeseableque,parangulosdedeflexinmayoresalosindicadosenelcuadro3.2.1,lalongituddelacurvaseaporlomenosde150m.Silavelocidaddirectrizesmenora50km/hyelngulodedeflexinesmayorque5, se considera como longitud de curva mnima deseada la longitudobtenida con la siguienteexpresinL=3V (L= longituddecurvaenmetrosyV=velocidadenkm/hora).Espreferiblenodisearlongitudesdecurvashorizontalesmayoresa800metros.

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Se evitar, en lo posible, los desarrollos artificiales.Cuando las condiciones delrelievedelterrenohaganindispensablesuempleo,elproyectistaharunajustifica-cindeello.Lasramasdelosdesarrollostendrnlamximalongitudposibleylamximapendienteadmisible,evitandolasuperposicindevariasdeellassobrelamismaladera.Alproyectarunaseccindecarreteraendesarrollo,ser,probable-mente, necesario reducir la velocidad directriz.

Lascurvashorizontalespermitirn,cuandomenos,lavisibilidadigualaladistanciadeparadasegnsemuestraenelcuadro3.1.1.

Debenevitarselosalineamientosreversosabruptos.Estoscambiosdedireccinenelalineamientohacenqueseadifcilparalosconductoresmantenerseensucarril.

Tambinesdifcilperaltaradecuadamentelascurvas.Ladistanciaentredoscurvasreversasdeberser,porlomenos,lanecesariaparaeldesarrollodelastransicio-nesdeperalte.

Nosondeseablesdoscurvassucesivasdelmismosentidocuandoentreellasexisteuntramocortoentangente.En loposible,sesustituirnporunasolacurvaoseintercalarunatransicinenespiraldotadadeperalte.

Elalineamientoenplantasatisfacerlascondicionesnecesariasdevisibilidaddeadelantamientoentramossuficientementelargosyconunafrecuenciarazonableafindedaroportunidadaqueunvehculoadelanteaotro.

3.2.2 Curvas horizontales

El mnimo radio de curvatura es un valor lmite que est dado en funcin del va-lormximodelperalteydelfactormximodefriccinparaunavelocidaddirectrizdeterminada.Enelcuadro3.2.6.1bsemuestranlosradiosmnimosylosperaltesmximoselegiblesparacadavelocidaddirectriz.

Enelalineamientohorizontaldeuntramocarreterodiseadoparaunavelocidaddirectriz, un radiomnimo y unperaltemximo, comoparmetros bsicos, debeevitarseelempleodecurvasderadiomnimo.Engeneral,setratardeusarcurvasderadioamplio,reservandoelempleoderadiosmnimosparalascondicionesmscrticas.

3.2.3 Curvas de transicin

Todo vehculo automotor sigue un recorrido de transicin al entrar o salir de una curvahorizontal.Elcambiodedireccinylaconsecuentegananciaoprdidadelasfuerzaslateralesnopuedentenerefectoinstantneamente.

Diseo geomtrico

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Conelfindepasarde laseccintransversalconbombeo,correspondientea lostramosentangentealaseccindelostramosencurvaprovistosdeperalteyso-breancho,esnecesario intercalarunelementodediseoconuna longituden laque se realice el cambio gradual, a la que se conoce con el nombre de longitud de transicin.

Cuandoel radiode lascurvashorizontalessea inferioralsealadoenelcuadro3.2.3a, se usarn curvas de transicin. Cuando se usen curvas de transicin, se re-

comiendaelempleodeespiralesqueseaproximenalacurvadeEuleroClotoide.

Cuadro 3.2.3.a: Necesidad de curvas de transicin

velocidad directrizKm./h

Radiom

20 2430 5540 9550 15060 210

Cuando se use curva de transicin, la longitud de la curva de transicin no ser menor que LminnimayorqueLmax,segnlassiguientesexpresiones:

L min. =0.0178 V3

R

L mx. = (24R)0.5

R = Radio de la curvatura circular horizontal.

L min. = Longitud mnima de la curva de transicin.

L mx. = Longitud mxima de la curva de transicin en metros.

V =VelocidaddirectrizenKm./h.

La longitud deseable de la curva de transicin, en funcin del radio de la curva cir-cular,sepresentaenelcuadro3.2.2b.

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Cuadro 3.2.3.B: Longitud Deseable de la Curva Transicin

Radio de curva circular (m) Longitud deseable de la curva transicin (m)

20 11

30 17

40 22

50 28

60 33

3.2.4 Distancia de visibilidad en curvas horizontales

La distancia de visibilidad en el interior de las curvas horizontales es un elemento deldiseodelalineamientohorizontal.

Cuandohayobstruccionesalavisibilidadenelladointernodeunacurvahorizontal(tales como taludes de corte, paredes o barreras longitudinales), se requiere unajusteeneldiseodelaseccintransversalnormaloenelalineamiento,cuandolaobstruccinnopuedeserremovida.

Demodogeneral,eneldiseodeunacurvahorizontal,lalneadevisibilidadser,porlomenos,igualaladistanciadeparadacorrespondienteysemidealolargodelejecentral del carril interior de la curva.

El mnimo ancho que deber quedar libre de obstrucciones a la visibilidad, ser calculadoporlaexpresinsiguiente:

M = Ordenada media o ancho mnimo libre.

R = Radio de la curva horizontal.

S = Distancia de visibilidad.

3.2.5 Curvas compuestas

Engeneral,seevitarelempleodecurvascompuestas,tratandodereemplazarlasporunasolacurva.

Encasosexcepcionalespodrnusarsecurvascompuestasocurvaspolicntricas

M = R 1 Cos 28.65SR

Diseo geomtrico

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detrescentros.Entalcaso,elradiodeunanosermayorque1.5veceselradiode la otra.

3.2.6 Peralte de la carretera

Sedenominaperaltealasobreelevacindelaparteexteriordeuntramodelaca-rreteraencurvaconrelacinalaparteinteriordelmismoconelfindecontrarrestarlaaccindelafuerzacentrfuga.Lascurvashorizontalesdebenserperaltadas.

Elperaltemximotendrcomovalormximonormal8%ycomovalorexcepcional10%.Encarreterasafirmadasbiendrenadasencasosextremos,podrajustificarseunperaltemximoalrededorde12%.

El mnimo radio (Rmin) de curvatura es un valor lmite que est dado en funcin del valormximodelperalte(emax)yelfactormximodefriccin(fmax ) seleccionados paraunavelocidaddirectriz(V).Elvalordelradiomnimopuedesercalculadoporlaexpresin:

Rmin =V2

127 (0.01 emax + fmax)

Losvaloresmximosdelafriccinlateralaemplearsesonlosquesesealanenelcuadro 3.2.6.1a.

Cuadro 3.2.6.1.a: Friccin transversal mxima en curvas

velocidad directrizKm./h

fmx

20 0.18

30 0.17

40 0.17

20 0.16

60 0.15

Enelcuadro3.2.6.1bsemuestranlosvaloresderadiosmnimosyperaltesmxi-moselegiblesparacadavelocidaddirectriz.Enestemismocuadrosemuestranlosvalores de la friccin transversal mxima.

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Cuadro 3.2.6.1b: Radios mnimos y peraltes mximos

velocidad directriz(km/h)

Peralte mximoe (%)

valor lmite defriccin

fmax

Calculadoradio mnimo

(m)

Redondeoradio mnimo

(m)

2030405060

4.04.04.04.04.0

0.180.170.170.160.15

14.333.760.098.4

149.1

153560

100150

2030405060

6.06.06.06.06.0

0.180.170.170.160.15

13.130.854.789.4

134.9

15305590

135

2030405060

8.08.08.08.08.0

0.180.170.170.160.15

12.128.350.482.0

123.2

10305080

125

2030405060

10.010.010.010.010.0

0.180.170.170.160.15

11.226.246.675.7113.3

10254575115

2030405060

12.012.012.012.012.0

0.180.170.170.160.15

10.524.443.470.3

104.9

10254570

105

EncarreterascuyoIMDAdediseoseainferiora200vehculospordaylavelocidaddirectrizigualomenora30km/h,elperaltedetodaslascurvaspodrserigualal2.5%

La variacin de la inclinacin de la seccin transversal desde la seccin con bom-beonormaleneltramorectohastalaseccinconelperaltepleno,sedesarrollaenuna longitud de va denominada transicin. La longitud de transicin del bombeo en aquella en la que gradualmente, se desvanece el bombeo adverso. Se denomina longitudde transicindeperalteaaquella longituden laque la inclinacinde la

Diseo geomtrico

46

seccingradualmentevaradesdeelpuntoenquesehadesvanecidototalmenteelbombeoadversohastaquelainclinacincorrespondealadelperalte.

En el cuadro 3.2.6.1c se muestran las longitudes mnimas de transicin de bombeo ydetransicinperalteenfuncindevelocidaddirectrizydelvalordelperalte.

Cuadro 3.2.6.1.c: Longitudes mnimas de transicin de bombeo y transicin de peralte (m)

velocidad directriz (Km./h)

valor del peraltetransicin de

bombeo2% 4% 6% 8% 10% 12%

Longitud de transicin de peralte (M)*

20 9 18 27 36 45 54 930 10 19 29 38 48 57 1040 10 21 31 41 51 62 1050 11 22 32 43 54 65 1160 12 24 36 48 60 72 12

* Longitud de transicin basada en la rotacin de un carril.

Elgirodelperaltesehar,engeneral,alrededordelejedelacalzada.Enloscasosespeciales,como,porejemplo,enterrenomuyllano,puederealizarseelgiroalre-dedor del borde interior cuando se desea resaltar la curva.

Enloscuadros3.2.6.1d1,3.2.6.1d2,3.2.6.1d3,3.2.6.1d4y3.2.6.1d5,seindicanlosvaloresdelosperaltesrequeridosysuscorrespondienteslongitudesdetransi-cinparacadavelocidaddirectrizenfuncindelosradiosadoptados.

Paraloscasosenquesehayaprevistoelempleodecurvasespiralesdetransicin,severificarquelalongituddeestascurvasespiralespermitalavariacindelperal-teenloslmitesindicados,esdecir,quelalongitudresultemayoroigualalaqueseindicaenloscuadros3.2.6.1d1,3.2.6.1d2,3.2.6.1d3,3.2.6.1d4y3.2.6.1d5.

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Cuadro 3.2.6.1.d1: Valores de peralte y longitud de transicin de peralteperalte mximo = 4%

R (m)v=20km/h v=30km/h v=40km/h v=50km/h v=60 km/h

(%) (m) (%) L(m) (%) L(m) (%) L(m) (%) L(m)70005000300025002000150014001300120010009008007006005004003002502001751501401301201101009080706050403020

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBHBHBHBHBHBH2.12.22.42.52.62.83.03.33.8

00000000000000000000999999

1011111213141517

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBH2.32.42.52.52.62.72.82.93.03.23.33.53.73.9

0000000000000000

BH101112121212131314141516171819

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBHBH2.12.42.62.82.93.13.23.33.43.53.63.73.83.94.0

0000000000000

1010111213141515161717181919202021

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBHBHBH2.12.32.52.83.03.33.53.73.83.83.94.04.0

000000000011111112131416171819202121222222

BNBNBNBNBNBNBHBHBHBHBH2.12.32.52.73.03.33.63.83.94.0

00000000

12121213141516182022232324

Rmin= 150

Rmin= 100

e =peralte %R =radioV =velocidadBN= Seccin con bombeo normalBH = Seccin con bombeo adverso horizontalizadoL = Longitud de transicin de peralteemax = 4%

Rmin= 60

Rmin= 35

Rmin = 15

Diseo geomtrico

48



(%) L(m) (%) L(m) (%) L(m) (%) L(m) (%) L(m)70005000300025002000150014001300120010009008007006005004003002502001751501401301201101009080706050403020

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBHBH2.12.22.42.62.73.03.23.53.84.24.75.5

00000000000000000009999

1011111214141517192125

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBH2.32.8

3.03.33.53.63.83.94.14.24.54.75.05.45.86.0

000000000000000

101011131416171718192020222324262829

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHRC2.12.53.13.53.94.14.44.54.64.85.05.25.45.55.86.0

000000000000

101011131516182021232425262728293031

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBHRCRC2.12.42.83.33.94.24.75.05.35.45.55.75.86.06.0

000000000111111121316182223262829303132323333

BNBNBNBNBNBNBHRCRC2.12.32.52.83.13.64.04.65

5.55.86.06.0

000000

12121213141517192124283033353636

Rmin= 135

Rmin= 90

Rmin= 55 e =peralte %R =radioV =velocidadBN= Seccin con bombeo normalBH = Seccin con bombeo adverso horizontalizadoL = Longitud de transicin de peralteemax = 6%

Rmin= 30Rmin = 15

49




(%) L(m) (%) L(m) (%) L(m) (%) L(m) (%) L(m)70005000300025002000150014001300120010009008007006005004003002502001751501401301201101009080706050403020

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBHBH2.22.32.52.73.03.33.64.14.65.25.97.1

0000000000000000000999

101011121415161821232732

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBH2.12.5

3.03.43.84.04.24.44.75.05.25.55.96.46.97.58.0

000000000000000

101012141618192021232425262831333638

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBH2.22.73.44.04.65.05.45.55.86.06.36.66.97.27.67.88.0

000000000000

10101114172124252629303132343537394041

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBHBH2.22.83.03.84.55.15.86.26.76.97.17.47.67.87.98.0

00000000011111112141720252832343738394142434444

BNBNBNBNBNBNBHBHBH2.22.42.73.03.43.94.75.66.27.07.47.87.98.0

000000

1212121314161820232834374244474748

Rmin= 125

Rmin= 80


Rmin= 45

Rmin= 30Rmin = 10

Diseo geomtrico

50


R (m)v=20 km/h v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h

(%) L(m) (%) L(m) (%) L(m) (%) L(m) (%) L(m)70005000300025002000150014001300120010009008007006005004003002502001751501401301201101009080706050403020

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBH2.12.22.42.62.83.13.43.84.45.05.97.08.5

0000000000000000000999

101112131415172023273138

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBH2.22.63.13.54.04.34.54.85.15.55.96.46.97.58.29.19.9

000000000000000

101112151719212223242628313336394448

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBH2.32.83.54.25.05.66.26.46.77.07.47.78.28.89.19.6

10.0

000000000000

10101214192226293233343638404244474951

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBHBH2.32.73.13.84.65.66.57.17.88.18.58.89.19.59.8

10.0

00000000011111213151721273137394345474950535455

BNBNBNBNBNBNBHBHBH2.22.62.73.13.64.25.05.37.18.28.89.49.79.8

10.0

000000

121212131516192225303843495356585960

Rmin = 115

Rmin = 75

Rmin = 45 e =peralte %R =radioV =velocidadBN= Seccin con bombeo normalBH = Seccin con bombeo adverso horizontalizadoL = Longitud de transicin de peralteemax = 10%

Rmin = 25

Rmin = 10

51



R (m)v=20 km/h v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h

(%) L(%) (%) L(m) (%) L(m) (%) L(m) (%) L(m)

70005000300025002000150014001300120010009008007006005004003002502001751501401301201101009080706050403020

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBH2.12.32.52.72.83.23.54.04.65.36.37.79.7

0000000000000000000999

101112131416182124283544

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBH2.22.63.23.64.24.44.75.15.45.96.46.97.66.49.3

10.411.5

000000000000000

101112151720212324262831333640455056

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBH2.42.93.84.46.36.96.77.07.47.88.28.79.39.9

10.511.211.8

000000000000

10101215202327303438394042454851545861

BNBNBNBNBNBNBNBNBNBHBH2.12.42.73.23.95.16.97.17.88.79.19.5

10.010.511.011.411.812.0

0000000001111121315182228333943485053555861636566

BNBNBNBNBNBNBHBHBH2.32.52.83.23.34.35.36.77.79.1

10.010.911.211.511.812.0

000000

12121214151719222662404655606567597172

Rmin = 105

Rmin = 70


Rmin = 45Rmin = 25

Rmin = 10

Diseo geomtrico

52

Cua

dro

3.2.

7: S

obre

anc

ho d

e la

cal

zada

en

curv

as c

ircul

ares

(m)

(Cal

zada

de

dos

carr

iles

de c

ircul

aci

n)

velo

cida

d di

rect

riz

km/h

Radi

o de

cur

va (m

)

1015

2030

4050

6080

100

125

150

200

300

400

500

750

1000

20*

6.52

4.73

3.13

2.37

1.92

1.62

1.24

1.01

0.83

0.70

0.55

0.39

0.30

0.25

0.18

0.14

304.9

53.3

12.5

32.0

61.7

41.3

51.1

10.9

20.7

90.6

20.4

40.3

50.3

00.2

20.1

8

402.6

82.2

01.8

71.4

61.2

11.0

10.8

70.6

90.5

00.4

00.3

40.2

50.2

1

501.5

71.3

11.1

00.9

50.7

60.5

60.4

50.3

90.2

90.2

4

601.4

11.1

91.0

30.8

30.6

20.5

00.4

30.3

30.2

7

53


3.2.7 Sobre ancho de la calzada en curvas circulares

Lacalzadaaumentasuanchoenlascurvasparaconseguircondicionesdeopera-cinvehicularcomparablealadelastangentes.

Enlascurvas,elvehculodediseoocupaunmayoranchoqueenlostramosrec-tos. Asimismo, a los conductores les resulta ms difcil mantener el vehculo en el centro del carril.

En el cuadro 3.2.7 se presentan los sobre anchos requeridos para calzadas dedoble carril.

Paravelocidadesdediseomenoresa50Km/hnoserequerirsobreanchocuan-doel radiodecurvaturaseamayora500m.Tampocoserequerirsobreanchocuandolasvelocidadesdediseoestncomprendidasentre50y60Km/hyelradiodecurvaturaseamayora800m.

Diseo geomtrico

54

3.3 Alineamiento vertical

3.3.1 Consideraciones para el alineamiento vertical

Eneldiseovertical,elperfillongitudinalconformalarasante,lamismaqueestconstituidaporunaseriederectasenlazadasporarcosverticalesparablicosaloscuales dichas rectas son tangentes.

Parafinesdeproyecto,elsentidodelaspendientessedefinesegnelavancedelkilometraje,siendopositivasaquellasqueimplicanunaumentodecotaynegativaslasqueproducenunaprdidadecota.

Lascurvasverticalesentredospendientessucesivaspermitenconformarunatran-sicinentre pendientes dedistintamagnitud, eliminandoel quiebre bruscode larasante.Eldiseodeestascurvasasegurardistanciasdevisibilidadadecuadas.

Elsistemadecotasdelproyectosereferirenloposiblealnivelmediodelmar,paralocualseenlazarnlospuntosdereferenciadelestudioconlosB.M.denivelacindelInstitutoGeogrficoNacional.

Aefectosdedefinirelperfillongitudinal,seconsiderarncomomuyimportanteslascaractersticasfuncionalesdeseguridadycomodidadquesederivendelavisibili-daddisponible,deladeseableausenciadeprdidasdetrazadoydeunatransicingradualcontinuaentretramosconpendientesdiferentes.

Paraladefinicindelperfillongitudinalseadoptarnlossiguientescriterios,salvocasossuficientementejustificados:

Encarreterasdecalzadanica,elejequedefineelperfilcoincidirconelejecentral de la calzada.

Salvocasosespecialesen terreno llano, la rasanteestarporencimadelterrenoafindefavorecereldrenaje.

Enterrenoondulado,porrazonesdeeconoma,larasanteseacomodaralasinflexionesdelterreno,deacuerdoconloscriteriosdeseguridad,visibilidadyesttica.

En terrenomontaoso y en terreno escarpado, tambin se acomodar larasantealrelievedelterrenoevitandolostramosencontrapendientecuandodebevencerseundesnivelconsiderable,yaqueelloconduciraaunalarga-miento innecesario del recorrido de la carretera.

Esdeseablelograrunarasantecompuestaporpendientesmoderadasquepresentevariacionesgradualesentrelosalineamientos,demodocompatiblecon la categora delacarreteraylatopografadelterreno.

55


Losvaloresespecificadosparapendientemximaylongitudcrticapodrnemplearseeneltrazadocuandoresulteindispensable.Elmodoyoportuni-daddelaaplicacindelaspendientesdeterminarnlacalidadyaparienciade la carretera.

Rasantes de lomo quebrado (dos curvas verticales de mismo sentido, unidas porunaalineacincorta),debernserevitadassiemprequeseaposible.Encasos de curvas convexas, se generan largos sectores con visibilidad restrin-gidaycuandosoncncavas,lavisibilidaddelconjuntoresultaantiestticaysegeneranconfusionesenlaapreciacindelasdistanciasycurvaturas.

3.3.2 Curvas verticales

Lostramosconsecutivosderasantesernenlazadosconcurvasverticalespara-blicascuando ladiferenciaalgebraicadesuspendientesseamayora1%,paracarreteraspavimentadasymayora2%paralasafirmadas.

Lascurvasverticalessernproyectadasdemodoquepermitan,cuandomenos,lavisibilidadenunadistanciaigualaladevisibilidadmnimadeparadaycuandosearazonableunavisibilidadmayoraladistanciadevisibilidaddepaso.

Para la determinacin de la longitud de las curvas verticales se seleccionar el ndi-cedecurvaturaK.LalongituddelacurvaverticalserigualalndiceKmultiplicadoporelvalorabsolutodeladiferenciaalgebraicadelaspendientes(A).

L = KA

LosvaloresdelosndicesKsemuestranenelcuadro3.3.2aparacurvasconvexasyenelcuadro3.3.1bparacurvascncavas.

Cuadro 3.3.2.a: ndice K para el clculo de la longitud de curva vertical convexa

velocidad directriz Km./h

Longitud controlada por visibilidad de frenado Longitud controlada por visibilidad de adelantamiento

distancia de visibilidad de frenado m.

ndice de curvatura K distancia de visibilidad de adelantamiento

ndice de curvatura K

2030405060

2035506585

0.61.93.86.411

-.-200270345410

-.-4684

138195

Elndicedecurvaturaeslalongitud(L)delacurvadelaspendientes(A)K=L/Aporelporcentajedeladiferencia algebraica.

Diseo geomtrico

56

Cuadro 3.3.2.b: ndice para el clculo de la longitud de curva vertical cncava

velocidad directriz kM/h distancia de visibilidad de frenado M. ndice de curvatura k

20 20 2.1

30 35 5.1

40 50 8.5

50 65 12.2

60 85 17.3

Elndicedecurvaturaeslalongitud(L)delacurvadelaspendientes(A)K=L/Aporelporcentajedeladiferencia algebraica.

3.3.3 Pendiente

Enlostramosencorte,seevitarpreferiblementeelempleodependientesmeno-res a 0.5%. Podr hacerse uso de rasantes horizontales en los casos en que las cunetasadyacentespuedanserdotadasdelapendientenecesariaparagarantizareldrenajeylacalzadacuenteconunbombeoigualosuperiora2%.

Engeneral,seconsideradeseablenosobrepasarloslmitesmximosdependienteque estn indicados en el cuadro 3.3.3.a.

Entramoscarreterosconaltitudessuperioresalos3,000msnm,losvaloresmxi-mosdelcuadro3.3.3.aparaterrenomontaosooterrenoescarpadossereducirnen 1%.

Loslmitesmximosdependienteseestablecernteniendoencuentalaseguridaddelacirculacindelosvehculosmspesadosenlascondicionesmsdesfavora-blesdelasuperficiederodadura.

Enelcasodeascensocontinuoycuandolapendienteseamayordel5%,sepro-yectar,msomenos,cadatreskilmetros,untramodedescansodeunalongitudnomenorde500mconpendientenomayorde2%.Sedeterminarlafrecuenciaylaubicacindeestostramosdedescansodemaneraqueseconsiganlasmayoresventajasylosmenoresincrementosdelcostodeconstruccin.

Engeneral,cuandoenlaconstruccindecarreterasseempleependientesmayoresa10%,eltramoconestapendientenodebeexcedera180m.

57


Cuadro 3.3.3.a: Pendientes mximas

Orografa tipoterreno plano

terreno ondulado

terreno montaoso

terreno escarpado velocidad de diseo:

20 8 9 10 1230 8 9 10 12

40 8 9 10 10

50 8 8 8 8

60 8 8 8 8

Esdeseableque lamximapendientepromedioen tramosde longitudmayor a2000m no supere el 6%, las pendientesmximas que se indican en el cuadro3.3.3asonaplicables.

En curvas con radiosmenores a 50 debe evitarse pendientes en exceso a 8%,debidoaquelapendienteenelladointeriordelacurvaseincrementamuysignifi-cativamente.

3.4 Coordinacin entre el diseo horizontal y del diseo vertical

El diseo de los alineamientos horizontal y vertical no debe realizarse indepen-dientemente. Para obtener seguridad, velocidad uniforme, apariencia agradableyeficienteservicioal trfico,esnecesariocoordinarestosalineamientos. (Figura3.4.1).

Lasuperposicin (coincidenciadeubicacin)de lacurvaturavertical yhorizontalgeneralmentedacomoresultadounacarreteramssegurayagradable.Cambiossucesivosenelperfillongitudinalnocombinadosconlacurvaturahorizontal,pue-denconllevarunaseriededepresionesnovisiblesalconductordelvehculo.

Noes conveniente comenzar o terminar una curvahorizontal cercade la crestadeunacurvavertical.Estacondicinpuederesultarinseguraespecialmenteenlanoche,sielconductornoreconoceelinicioofinaldelacurvahorizontal.Semejorala seguridad si la curva horizontal gua a la curva vertical. La curva horizontal debe ser ms larga que la curva vertical en ambas direcciones.

Paraefectosdeldrenaje,debendisearselascurvashorizontalyverticaldemodoquestasnoseancercanasa la inclinacin transversalnulaen la transicindelperalte.

Diseo geomtrico

58

Eldiseohorizontalyverticaldeunacarreteradeberestarcoordinadodeformaqueelusuariopuedacircularporellademaneracmodaysegura.Concretamente,seevitarquecirculandoalavelocidaddediseo,seproduzcanprdidasvisualesdetrazado,definidastacomoelefectoquesucedecuandoelconductorpuedever,enundeterminadoinstante,dostramosdecarretera,peronopuedeverotrosituadoentre los dos anteriores.

Paraconseguirunaadecuadacoordinacindelosdiseos,setendrnencuentalas siguientes condiciones:

Los puntos de tangencia de toda curva vertical, en coincidencia con unacurva circular, estarn situados dentro de la zona de curvas de transicin (Clotoide)enplantaylomsalejadosdelpuntoderadioinfinitoopuntodetangencia de la curva de transicin con el tramo en recta.

En tramosdondeseaprevisible laaparicindehielo, la lneademximapendiente(longitudinal,transversaloladelaplataforma)serigualomenorqueeldiezporciento(10%).

59


Figura 3.4.1: Coordinacin de los alineamientos horizontal y vertical

Diseo geomtrico

60

3.5 Seccin transversal

3.5.1 Calzada

EneldiseodecarreterasdemuybajovolumendetrficoIMDA25mm(carpetasasflticas).

g) Pavimentossemirgidos,conformadosconsolocapasasflticas(fulldepth).

h) Pavimentos rgidos,conformadopor losadeconcretohidrulicodecemento Portland.

Paralospropsitosdestemanual,sonaplicablesalascarreterasdebajovolumendetrnsito,nopavimentados,lostiposa,b,cyd.

127


Elmanual considera soluciones estructurales conmateriales tradicionales cuyaspropiedadesmecnicasycomportamientosonconocidosyestnconsideradosenlas EspecificacionesTcnicasGenerales para la Construccin deCarreteras deBajoVolumendeTrnsito.Tambinformanpartedeestanormalasestabilizacionesymejoramientosdesuelosdelasubrasanteodelascapasderevestimientogranular.ParalaestabilizacinqumicadelossuelosseutilizarlaNormaTcnicadeEsta-bilizadores Qumicos MTC E 1109-2004.

Enelfuncionamientoestructuraldelascapasderevestimientogranularinfluyeeltipodesuelodelasubrasante,elnmerototaldelosvehculospesadospordaoduranteelperododediseo, incluido lascargasporejey lapresindelosneu-mticos.Lademanda,medidaenEEoporvehculospesados,esparticularmenteimportanteparaciertostiposdecarreterasdebajovolumenperoquepudieranteneraltoporcentajedevehculospesados,comolosqueseconstruyenparapropsitosespecialescomoelmineroyforestal(extraccindemadera).

5.3.1 Trfico

Desdeelpuntodevistadeldiseodelacapaderodaduraslotieneninterslosve-hculospesados(busesycamiones),considerandocomotalesaquelloscuyopesobrutoexcedede2.5tn.Elrestodelosvehculosquepuedancircularconunpesoinferior(motocicletas,automvilesycamionetas)provocanunefectomnimosobrelacapaderodadura,porloquenosetienenencuentaensuclculo.

Eltrficoproyectadoalaohorizonte,seclasificarsegnlosiguiente:

CLASE t0 t1 t2 t3

IMDA (Total vehculos ambos sentidos)

Geologa, suelos y capas de revestimiento granular

128

hayasidodecirculacinnormal.Losconteossernvolumtricosyclasifica-dosportipodevehculo.

c) Elestudiopodrsercomplementadoconinformacindevariacionesmen-suales,provenientedeestacionesdeconteoy/opesajedelMTCcercanasal tramoenestudioquesea representativode lavariacinde trnsitodelproyecto.

d) Conlosdatosobtenidossedeterminarelnmerodevehculos(IMDA)ylacantidaddepesados(buses+camiones)paraelcarrildediseo,suficientesparadefinirlaclasetipodetrfico.Noobstante,sernecesarioobtenerelnmeroderepeticionesdeEjesEquivalentes(EE)paraelperododedise-o.

e El concepto deEE corresponde a la unidad normalizada por laAASHTOquerepresentaeldeterioroquecausaenlacapaderodaduraunejesimplecargadocon8,16toneladas.Paraelclculodelosfactoresdestructivosporejeequivalentecalculados,setomaencuentaelcriteriosimplificadodelametodologaAASHTO,aplicandolassiguientesrelaciones:

tipo de eje Eje equivalente EE 8.2tn

Eje simples de rueda simples [P/6.6]4

Eje simple de rueda doble [P/8.16]4

Eje tandem de rueda doble [P/15.1]4

Eje tridem de rueda doble [P/22.9]4

P=pesoporejeentoneladas

Tambinseconsiderarunfactordeajusteporpresindeneumticos,detalma-neradecomputarelefectoadicionaldedeteriorodelosafirmados.Esteefectoseincrementamsparaelcasodelascapasderevestimientogranularenalturadondelabajapresinatmosfricageneraunaumentodelapresininternadelneumtico,reduciendosureadecontactoyaumentandolapresinsobrelacapaderodadura.ParaevitaresteefectoenelclculodelosEE,lasllantasdeberantenerunapre-sinmximade80psipulg2.

ParaelclculodeEEde8.2t,seusarlassiguientesexpresionesportipodeveh-culopesado.Elresultadofinalserlasumatoriadelostiposdevehculospesadosconsiderados:

Nrep de EE 8.2t= [EEda-carril x 365 x (1+t)n-1] / (t)

EEda-carril = EE x Factor Direccional x factor carril

EE = de vehculos segn tipo x factor de carga x factor de presin de llantas

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Donde:

Nrep de EE 8.2t = Nmero de repeticiones de ejes equivalentes de8.2t.

EEda-carril =Ejesequivalentespordaparaelcarrildediseo.

365 =Nmerodedasdelao.

t =tasadeproyeccindeltrfico,encentsimas.

EE = Ejes Equivalentes.

Factor direccional = 0.5, corresponde a carreteras de dos direccionesporcalzada.

Factor carril =1,correspondeauncarrilpordireccinosentido.

Factor de presin de llantas=1,estevalorseestimaparalosCBVTyconcapaderevestimiento granular.

f) Comoreferenciadelclculosepresentalatablasiguiente,paraperodosde5y10aos:


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5.3.2 Subrasante

Lasubrasanteeslacapasuperficialdeterrenonatural.Paraconstruccindecarre-terasseanalizarhasta0.45mdeespesor,ypararehabilitacinlosltimos0.20m.

Sucapacidaddesoporteencondicionesdeservicio,juntoconeltrnsitoylasca-ractersticasdelosmaterialesdeconstruccindelasuperficiederodadura,consti-tuyenlasvariablesbsicasparaeldiseodelafirmado,quesecolocarencima.

Seidentificarncincocategorasdesubrasante:

S0:Subrasantemuypobre CBR 20%

SeconsiderarncomomaterialesaptosparalacoronacindelasubrasantesuelosconCBRigualomayorde6%.Encasodesermenor,seprocederaeliminaresacapadematerialinadecuadoysecolocarunmaterialgranularconCBRmayora6%;parasuestabilizacin.Laprofundidadmnimaespecificadadeestacapafiguraenelcatlogodeestructurasdecapasgranularesquesepresentamsadelante.Igualmenteseestabilizarnlaszonashmedaslocalesyreasblandas.Sobrelasubrasantenaturalsecolocarunacapadearenadeespesor20cmmnimoysobreella,seaadirunacapadeespesormnimode0.30mdematerialgruesorocosoodepiedrasgrandes.

Lasuperficiede lasubrasantedebequedarencimadelnivelde lanapa freticacomomnimoa0.60mcuandosetratedeunasubrasantemuybuenaybuena;a0.80mcuandosetratedeunasubrasanteregular;a1.00mcuandosetratedeunasubrasantepobreya1.20mcuandosetratedeunasubrasantemuypobre.Encasonecesario,secolocarnsubdrenesocapasanticontaminantesy/odrenantesoseelevar la rasante hasta el nivel necesario.

Lossubdrenesparaprotegerlacapadelafirmadoseproyectarncuandolasubra-santenoestconstituidapormaterialpermeableycuandolascapasderodaduranopuedandrenaradecuadamente.Lossubdrenesqueseproyectenparainterceptarfiltracionesopararebajarelnivelfreticoelevado,puedenutilizarsetambinparadrenarelafirmado.

En zonas sobre los 3 500 msnm, se evaluar la accin de las heladas en los suelos. Engeneral,laaccindecongelamientoestasociadaconlaprofundidaddelanapa

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freticaylasusceptibilidaddelsueloalcongelamiento.Slaprofundidaddelanapafreticaesmayoralaindicadaanteriormente(1,20m),laaccindecongelamientonollegaralacapasuperiordelasubrasante.Enelcasodepresentarseenlacapasuperiordelasubrasante(0,30m0,45m)suelossusceptiblesalcongelamiento,sereemplazarestesueloenelespesorindicadooselevantarlarasanteconunrellenogranularadecuado,hastaelnivelnecesario.Sonsuelossusceptiblesalcon-gelamiento, los suelos limosos. Igualmente los suelos que contienen ms del 3% de supesodeunmaterialdetamaoinferiora0,02mm,conexcepcindelasarenasfinasuniformesqueaunquecontienenhastael10%dematerialesdetamaoinfe-rioralos0,02mm,nosonsusceptiblesalcongelamiento.Engeneral,sonsuelosnosusceptibleslosquecontienenmenosdel3%desupesodeunmaterialdetamaoinferior a 0,02mm.

Paraefectosdeldiseodelafirmadotambinsedefinirnsectoreshomogneosalo largo de cada uno de ellos, donde las caractersticas del material de subrasante seidentificancomouniforme.Dichauniformidadseestablecersobrelabasedelestudiodel suelo yde ser necesario, la realizacindelmuestreo.El procesodesectorizacinrequieredeanlisisycriteriodelespecialista.

Paralaidentificacindesectoreshomogneosseanalizarlosiguiente:

i) Reconocimiento:

Enestaetapaseefectaunprocesode inspeccinvisual,se identificanasenta-mientos,deslizamientos,etc.quepuedanseratribuidosafactoresgeotcnicosyseestablece,enprimeraaproximacin,lascausasquelamotivaron.

Elreconocimientovisualdesuelosyrocasdebecomplementarseconlaobserva-cindeotrascaractersticasdelterrenoyqueayudanadefinirlaspropiedadesdeeste,comotopografa,geomorfologa,vegetacin,zonashmedasocursosnatura-lesdeaguay,sobretodo,lostaludesdecortesexistentesprximosaltramo.

ii) Diagnstico:

Sel reconocimientodel terrenopermitesuclasificacin inmediata,puedenreali-zarsealgunascalicatasdecomprobacincada500mylosensayosconfirmatorios.Casocontrario,senelterrenosedetectarasunaturalezaproblemtica,sedeberestablecerunprogramademuestreosyensayoscomoseindicaacontinuacin.

iii) Programa de prospecciones y ensayos a realizar:

Seestablecerunaestrategiaparaefectuarelprogramaexploratorioy,apartirdeello,seordenarlatomadelasmuestrasnecesariasdecadaperforacin,demane-radepoderevaluaraquellascaractersticasquesiendodeterminantesensucom-portamiento,resultendesencillaeindiscutibledeterminacin.


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Laspropiedadesfundamentalesatomarencuentason:

a) Granulometra: Apartirde lacualsepuedeestimar,conmayoromenoraproximacin,lasdemspropiedadesquepudieraninteresar.

Elanlisisgranulomtricodeunsuelotieneporfinalidaddeterminarlapro-porcindesusdiferenteselementosconstituyentes,clasificadosenfuncindesutamao.

Deacuerdoaltamaodelaspartculasdesuelo,sedefinenlossiguientestrminos:

tipo de material tamao de las partculas

Grava 75 mm 2 mm

ArenaArena gruesa: 2 mm 0.2 mm

Arena fina: 0.2 mm 0.05 mm

Limo 0.05 mm 0.005 mm

Arcilla Menor a 0.005 mm

b) La plasticidad:nodeloselementosgruesosquecontiene,sinonicamentedesuselementosfinos.ElanlisisgranulomtriconopermiteapreciarestacaractersticaporloqueesnecesariodeterminarlosLmitesdeAtterberg.

Atravsdeestemtodo,sedefinenloslmitescorrespondientesalostresestadosenloscualespuedepresentarseunsuelo:lquido,plsticooslido.Estos lmites, llamados lmites de Atterberg, son: el lmite lquido (LL) de-terminacinsegnnormaMTCE110,ellmiteplstico(LP)determinacinsegnnormaMTCE111yellmitedecontraccin(LC)determinacinnormaMTC E 112.

AdemsdelLLydelLP,unacaractersticaaobtenereselndicedeplastici-dadIPquesedefinecomoladiferenciaentreLLyLP:

IP = LL LP

Elndicedeplasticidadpermiteclasificarbastantebienunsuelo.UnIPgran-decorrespondeaunsuelomuyarcilloso.Porelcontrario,unIPpequeoescaractersticodeunsuelopocoarcilloso.

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Sobretodoestosepuededarlaclasificacinsiguiente:

ndice de plasticidad Caracterstica

IP > 20 suelos muy arcillosos

20 > IP > 10 suelos arcillosos

10 > IP > 4 suelos poco arcillosos

IP = 0 suelos exentos de arcilla

Se debe tener en cuenta que, en un suelo el contenido de arcilla, es el ele-mentomspeligrosodeunacarretera,debidosobretodoasugransensibi-lidad al agua.

c) Equivalente de arena: Es un ensayo que da resultados parecidos a losobtenidos mediante la determinacin de los lmites de Atterberg, aunque me-nospreciso.Tienelaventajadesermuyrpidoyfcildeefectuar,segnlanorma MTC E 114.

ElvalordeEAesunindicativodelaplasticidaddelsuelo:

Equivalente de arena Caracterstica

s EA > 40 El suelo no es plstico, es de arena

S 40 > EA > 20 El suelo es poco plstico y no heladizo

s EA < 20 El suelo es plstico y arcilloso

d) ndice de grupo:EsunndiceadoptadoporAASHTOdeusocorrienteparaclasificarsuelos,estbasadoengranparteen los lmitesdeAtterberg.Elndicedegrupodeunsuelosedefinemediantelaformula:

IG = 0.2 (a) + 0.005 (ac) + 0.01(bd)

Donde:

a= F-35(F=Fraccindelporcentajequepasaeltamiz200-74micras).Expresadoporunnmeroenteropositivocomprendidoentre1y40.

b= F-15(F=Fraccindelporcentajequepasaeltamiz200-74micras).Expresadoporunnmeroenteropositivocomprendidoentre1y40.

c= LL40(LL=lmitelquido).Expresadoporunnmeroenterocom-prendidoentre0y20.


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d= IP-10(IP= ndiceplstico).Expresadoporunnmeroenterocom-prendidoentre0y20oms.

Elndicedegrupoesunvalorenteropositivo,comprendidoentre0y20oms.CuandoelIGcalculadoesnegativo,sereportacomocero.Unndicecerosignificaunsuelomuybuenoyunndiceigualomayora20,unsuelonoutilizableparacarreteras.

Si el suelo de subrasante tiene:

ndice de grupo Suelo de subrasante

IG > 9 Muy pobre

IG est entre 4 a 9 Pobre

IG est entre 2 a 4 Regular

IG est entre 1 2 Bueno

IG est entre 0 1 Muy bueno

e) Humedad natural: Otracaracterstica importantede lossuelosessuhu-medadnaturalpueslaresistenciadelossuelosdesubrasante,enespecialde los finos, se encuentra directamente asociada con las condiciones dehumedadydensidadqueestossuelospresenten.Sedeterminarmediantela norma MTC E 108.

Ladeterminacindelahumedadnaturalpermitircompararconlahumedadptima que se obtendr en los ensayos proctor para obtener elCBR delsuelo.S lahumedadnatural resulta igualo inferiora lahumedadptima,elespecialistapropondr lacompactacinnormaldelsueloyelaportedela cantidad conveniente de agua. Si la humedad natural es superior a lahumedadptimay,segnlasaturacindelsuelo,sepropondraumentarlaenergadecompactacin,airearelsuelooreemplazarelmaterialsaturado.

f) Clasificacin de los suelos: Determinadas las caractersticas de los sue-los,segnlosacpitesanteriores,sepodrestimarconsuficienteaproxima-cinelcomportamientodelossuelos,especialmenteconelconocimientodelagranulometra,plasticidadendicedegrupoy,luegoclasificarlossuelos.

Laclasificacinde lossuelosseefectuarbajoelsistemamostradoenelcuadro5.3.2.1.Estaclasificacinpermitepredecirelcomportamientoaproxi-mado de los suelos que contribuir a delimitar los sectores homogneosdesdeelpuntodevistageotcnico.

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Acontinuacinsepresentaunacorrelacindelosdossistemasdeclasifica-cinmsdifundido,AASHTOyASTM:

Clasificacin de suelos AASHtO Clasificacin de suelos AStm

A-1-a GW, GP, GM, SW, SP, SM

A-1-b GM, GP, SM, SP

A 2 GM, GC, SM, SC

A 3 SP

A 4 CL, ML

A 5 ML, MH, CH

A 6 CL, CH

A 7 OH, MH, CH

Fuente:USArmyCorpsofEngineers

g. Ensayos CBR: UnavezquesehayanclasificadolossuelosporelsistemaAASHTOparacarreterascontrnsitomayora100vehculosporda,seela-borarunperfilestratigrficoparacadasectorhomogneoapartirdelcualsedeterminarlossuelosquecontrolarneldiseoyseestablecerelpro-gramadeensayosy/ocorrelacionesparaestablecerelCBRqueeselvalorsoporteoresistenciadelsuelo,referidoal95%delaMDS(Mximadensidadseca)yaunapenetracindecargade2.54mm.

Dadalavariabilidadquepresentanlossuelos(andentrodeunmismogru-podesuelosyenunsectorhomogneo),ascomo los resultadosde losensayos deCBR (valor soporte del suelo), se efectuar unmnimo de 6ensayosdeCBRporsectorhomogneodelsuelo,conelfindeaplicaruncri-terioestadsticoparalaseleccindeunvalornicodesoportedelsuelo.Encasodequeenundeterminadosectorsepresenteunagranheterogeneidadenlossuelosdesubrasantequenopermitedefinirunocomopredominante,eldiseosebasarenelsuelomsdbilqueseencuentre.

ElvalordelCBRdediseoporsectorhomogneo,sedeterminarsegnlosiguiente:

SielsectorhomogneopresentaparaelperododediseounnmeroderepeticionesdeEE8.2ton.,menorde1x105,elCBRdediseoseraquelquerepresentealpercentil60%delosvaloresdeCBR.

SielsectorhomogneopresentaunnmeroderepeticionesdeEE8.2ton., entre 1 x 105y1x106:elCBRdediseoseraquelquerepresentealpercentil75%delosvaloresdeCBR.


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iv) UnavezdefinidoelvalordelCBRdediseoparacadasectordecaracters-ticashomogneas,seclasificaraquecategoradesubrasanteperteneceelsector o subtramo.

En resumen:

1. Deber identificarse los tramoshomogneos con una longitudmnimade1500m,clasificarelmaterialdesubrasanteydefinirelCBRdediseo.Enlospuntoscrticos,siloshubiera,seefectuarntrabajosespecialesnecesariosparadefinirsusolucin.

2. SedeterminarelvolumendeEjesEquivalentes(EE)quesoportarelafir-mado,durante

9.manual no pavimentadas

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