DISEO DE TRAMO DE CARRETERA

2015DOMNGUEZ PREZ MARA MADERA HERNNDEZ MARA OLIVA RHENALS EVER POLO VITAL JAHIR

DISEO DE TRAMO DE CARRETERA

INTRODUCCINLa carretera es una infraestructura de transporte cuya finalidad es permitir la circulacin de vehculos en condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y de comodidad. Puede estar constituida por una o varias calzadas, uno o varios sentidos de circulacin o uno o varios carriles en cada sentido, de acuerdo con las exigencias de la demanda de trnsito y la clasificacin funcional de la misma. El diseo geomtrico en perfil, o el alineamiento vertical es la proyeccin del eje real de la va sobre una superficie vertical paralela al mismo. Est formado por la rasante, constituida por una serie de rectas enlazadas por arcos verticales parablicos, a los cuales dichas rectas son tangentes. La inclinacin de las tangentes verticales y la longitud de las curvas dependen principalmente de la topografa de la zona, del alineamiento horizontal, de la visibilidad, de la velocidad del proyecto, de los costos de construccin, de los costos de operacin, del porcentaje de vehculos pesados y de su rendimiento en los ascensos. Lo ideal es la obtencin de rasantes largas con un ajuste ptimo de curvas verticales y curvas horizontales a las condiciones del trnsito y a las caractersticas del terreno, generando un proyecto lo ms econmico posible tanto en su operacin como para su construccin.En el siguiente informe se diseara dos curvas verticales teniendo en cuenta las condiciones de diseo como lo son la velocidad de diseo, tipo de carretera y tipo de terreno; aplicando el trazado de tangentes verticales con sus respectivas pendientes y luego cada uno de los elementos que conforman la curva vertical. A continuacin se realiza el movimiento de tierra que se requiere para llevar a cabo el diseo como tal.OBJETIVOOBJETIVO GENERALDisear y calcular dos curva vertical en un tramo de carretera.OBJETIVOS ESPECFICOS Seleccionar la pendiente de entrada y de salida de acuerdo con la categora de la carretera. Determinar la longitud de la curva vertical de acuerdo con los criterios que sealan las normas de INVIAS. Calcular las correcciones por pendiente y las cotas sobre la curva. Determinar el punto ms alto o ms bajo de acuerdo con el tipo de curva. Determinar las cotas de trabajo y el tipo de seccin, determinar el rea o las reas de cada seccin y calcular los volmenes de corte y relleno de los primeros 100 m del abscisado asignado. Elaborar el diagrama de masas, aplicando sus propiedades y disear las compensatorias.

DISEO Y CALCULO DE UNA CURVA VERTICAL1. Sobre el perfil suministrado se determinan las tangentes verticales y sus respectivas pendientes, conforme con las normas del INVIAS, haciendo el respectivo control de la pendiente crtica, luego se debe calcular la longitud de cada curva de acuerdo con los criterios de diseo, determinar sus elementos, las cotas sobre la tangente, la correccin por pendiente y las cotas sobre la rasante. Para el diseo y clculo de la curva vertical se calcularon las respectivas pendientes del terreno.

Considerando como parmetro de diseo:Los rangos de la pendiente del perfil son menores del 5%, por ende se escogi un tipo de terreno PLANO (P).

Terreno Plano y Carretera principal de una calzada, seleccionamos la velocidad de diseo en la siguiente tabla:

Valores de la Velocidad de Diseo de los Tramos Homogneos (VTR) en funcin de la categora de la carretera y el tipo de terreno.Luego CURVA 1Obteniendo una tangente de entrada y una tangente de slida de Por lo que

Como es positivo, la curva es convexa.Distancia de visibilidad de parada. Como la pendiente es menor al 3% se aplica la siguiente frmula:

Criterios para calcular la longitud minina de la curva vertical Criterio de seguridad:

Criterio de Operacin:

Criterio de Drenaje:

Entonces, trabajamos con

CURVA VERTICAL

INFORMACIN DE LA CURVAAbscisa (m) :K0+660.00PIV

Cota (m) :201.646

Pendiente de Entrada (%) :2.7

Longitud de Entrada (m) :60.000

Pendiente de Salida (%) :-0.7

Longitud de Salida (m) :60.000

Incremento en Abscisado (m) :20

Datos para el clculo de la curva:

Coordenadas

TIPO DE PUNTOAbscisaCota TangenteCorreccinCota

PCV600.000200.0260.000200.026

620200.5660.057200.509

640201.1060.227200.879

PIV660.000201.6460.510201.136

680201.5060.227201.279

700201.3660.057201.309

PTV720.000201.226.000201.226

Clculo de la externa vertical

Clculo del punto ms alto o bajo:

Medido desde el PIV.

CURVA 2:Obteniendo una tangente de entrada y una tangente de salida de Por lo que Como es negativo, la curva es cncava.Distancia de visibilidad de parada. Como la pendiente es menor al 3% se aplica la siguiente frmula:

Criterios para calcular la longitud minina de la curva vertical Criterio de seguridad:

Criterio de Operacin:

Criterio de Drenaje:

Entonces, trabajamos con CURVA VERTICAL

INFORMACIN DE LA CURVAAbscisa (m):K0+860.00PIV

Cota (m):201.791

Pendiente de Entrada (%):-0.7

Longitud de Entrada (m):40.000

Pendiente de Salida (%):2,44

Longitud de Salida (m):40.000

Incremento en Abscisado (m):10

Datos para el clculo de la curva:

Coordenadas

Tipo de PuntoAbscisaCota TangenteCorreccinCota

PCV820.000202.0710.000202.071

830202.0010.020202.021

840201.9310.079202.010

850201.8610.177202.038

PIV860.000201.7910.314202.105

870202.0350.177202.212

880202.2790.079202.358

890202.5230.020202.543

PTV900.000202.7670.000202.767

Clculo de la externa vertical

Clculo del punto ms alto o bajo:

Medido desde el PIV.

MOVIMIENTO DE TIERRASEl diseo realizado en la primera parte y con el perfil suministrado determinar las cotas de trabajo y el tipo de seccin. Aplicando las normas para taludes, anchos de banca. Hacer secciones cada 20 metros, determinar el rea o las reas de cada seccin y calcular los volmenes de corte y relleno de los primeros 100 m del abscisado asignado. Por ltimo se debe elaborar el diagrama de masas, aplicando sus propiedades y disear las compensatorias.Se debe realizar una descripcin del diseo vertical realizado en el que se anoten pendientes mximas y mnimas utilizadas en el diseo, longitudes de cada curva, justificacin de cortes y rellenos que se deban realizar, eventuales problemas para el manejo de drenajes si existen y sugerencias sobre obras de arte si se ameritan; entre otras anotaciones de inters.Criterios para escoger los parmetros del tramo de carreteras de acuerdo al INVIAS

ANCHO DE ZONA = [24 m 30 m] ANCHO DE LA CALZADA = 7,30 m

BOMBEO DE LA CALZADA = 2%

ANCHO DE LA BERMA = 2,0 CUNETAS SEGN EL INVIAS Son zanjas abiertas en el terreno, revestidas o no, que recogen y canalizan longitudinalmente las aguas superficiales y de infiltracin. Sus dimensiones e deducen de clculos hidrulicos, teniendo en cuenta la intensidad de lluvia prevista, naturaleza del terreno, pendiente de la cuneta, rea drenada, etc.La seleccin de su forma y dimensiones depende principalmente del tipo de carretera en la cual se ubican, pudiendo ser revestidas en concreto en el caso de carreteras Primarias y Secundarias o sin revestir para el caso de carreteras Terciarias.Cunetas revestidas en concretoLas cunetas revestidas en concreto se disean para que al final de su longitud su seccin llegue al nivel de rebosamiento. El control de rebosamiento aplica para el caso ms crtico, el cual se presenta cuando la cuneta tiene la pendiente longitudinal igual a la pendiente mnima de la va. En general la pendiente mnima para los proyectos de carreteras es cero punto cinco por ciento (0.5%).TALUDES SEGN EL INVIASLos taludes son los planos laterales que limitan la explanacin. Su inclinacin se mide por la tangente del ngulo que forman tales planos con la vertical en cada seccin de la va.La inclinacin de los taludes de corte es variable a lo largo de la va segn sea la calidad y estratificacin de los suelos encontrados. Los taludes en corte y en terrapln se deben disear de acuerdo con los lineamientos presentados en el Manual de Estabilidad de Taludes del Instituto Nacional de Vas, analizando las condiciones especficas del lugar, en relacin con los aspectos geolgico geotcnicos, facilidades de mantenimiento, perfilado y esttica, para optar por la solucin ms conveniente, entre diversas alternativas.Si un terrapln se debe cimentar sobre terrenos que presenten inclinaciones superiores a veinte por ciento (20%) o que estn constituidos por materiales inadecuados, se deben considerar obras especiales para minimizar los peligros de deslizamiento o de asentamientos diferenciales excesivos. Los suelos de fundacin con alto contenido de materia orgnica o muy compresible, se deben retirar, o tratar, segn sea el problema que los afecte.En el caso de la construccin de terraplenes en laderas con pendientes pronunciadas, se deben construir escalones que minimicen el riesgo de deslizamiento por un eventual plano de contacto y adems faciliten el proceso de compactacin de las capas de dicho terrapln.

SECCIN DEL TRAMO DE VA

ABSCISAREA (M2)V CORTE (M3)VOL. ACUMULADO (M3)

K0+6006.2240

21.803

K0+6204.67821.803

22.348

K0+6406.49744.151

26.720

K0+6606.86370.871

18.784

K0+6802.52989.655

9.415

K0+7002.17999.070

ANLISISTrabajamos con una pendiente de entrada de 2,7% y -0,7, estas pendientes son las mximas pendientes de trabajo requerida para una velocidad de diseo de 90 Km/h. Y unas pendientes de salida de -0,7% y 2,44%, lo cual respeta al valor de la pendiente mnima requerida para el diseo de curvas verticales que es de 0.5%. Por lo cual podemos afirmar que el diseo se encuentra entre los parmetros permisibles para el tipo de carretera diseada, el tipo de terreno y la velocidad de diseo.Con los datos suministrados por el docente se empieza a disear curvas verticales para un tramo homogneo con una velocidad de diseo de 90km/h, la cual como resultado se obtienen dos curvas, una convexa con Lv= 120m y una cncava de Lv=80m.Las razones por las que se escogen las pendientes, es con el motivo de que se adecue de la mejor manera al terreno, para minimizar costos en corte y en relleno; adems de que cumplan con los criterios de seguridad y de drenaje, para que esta de un buen servicio.La longitud de cada una de las curvas fue seleccionada de acuerdo a los criterios de seguridad y de drenaje; los cuales son los ms representativos del diseo vertical.En el caso de la curva 1 (convexa) la longitud fue tomada solamente por el criterio de seguridad; por lo que este es el ms importante, ya que el de drenaje, el cual debe ser la longitud mxima estaba por debajo del criterio de seguridad, que proporciona la longitud mnima de la curva.En la curva 2 (cncava) se tom la longitud de acuerdo sus criterios, incluyendo el de confort y esttica; cumpliendo as, satisfactoriamente con todos los estndares establecidos.Este diseo se escogi buscando comodidad y seguridad del usuario, sin dejar de un lado la economa, la que es muy importante al presentar un proyecto, ya que se garantiza una mayor sustentabilidad a los costos y al medio ambiente.

CONCLUSIONESDespus de haber realizado la prctica podemos decir que llevamos a cabo o cumplimos con los objetivos propuestos, lo cual logramos por medio de un trabajo duro de oficina teniendo en cuenta los criterios que sealan las normas de INVIAS.Para el diseo de una carretera es necesario tener en cuenta muchos factores como seguridad, comodidad y economa por tanto debemos conocer los conceptos que aplicamos en esta prctica debido a que nos permiten tomar las decisiones convenientes y ser competitivos ante la sociedad.