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UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO CARRERA: INGENIERIA CIVIL
PROYECTO DE CARRETERAS I
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ÍNDICE GENERAL
1. CAPÍTULO I : INTRODUCCION ............................................................................................ 4
1.1. JUSTIFICACION DEL PROYECTO ............................................................................................. 6
1.1.1. UBICACIÓN GEOGRAFICA DEL PROYECTO ................................................................... 8
1.1.1.1. DEFINICION PUNTO DE PARTIDA .................................................................................................12
1.1.1.2. DETERMINACION DEL AZIMUT EN EL PUNTO DE PARTIDA ...........................................13
1.1.1.3. DETERMINACION DE LA COTA DEL PUNTO DE PARTIDA ...............................................13
1.2. PROPOSITO DEL PROYECTO ..................................................................................................... 14
1.3. CLASIFICACION DE LA VIA (SEGÚN ABC) ......................................................................... 14
1.3.1. DETERMINACION DE ZONAS TOPOGRAFICAS ............................................................ 15
CARACTERÍSTICAS DE LAS CURVAS DE NIVEL: ................................................................... 16
1.3.2. DETERMINACION DE PENDIENTES MAXIMAS ............................................................ 18
1.3.3. DETERMINACION DE RADIOS DE CURVATURA ......................................................... 19
VALORES MÁXIMOS PARA EL PERALTE Y LA FRICCIÓN TRANSVERSAL .. 19
1.3.4. RADIOS MINIMOS ABSOLUTOS EN CURVAS CIRCULARES .................................. 20
1.3.5. DETERMINACION DE SECCION DE LA CARRETERA (SOBRE ANCHO Y
CALZADA) .................................................................................................................................................................... 21
CALZADA ............................................................................................................................................ 22
2. CAPITULO II: ANALISIS ....................................................................................................... 23
2.1. ESTUDIO PRELIMINAR. ................................................................................................................ 23
2.1.3.1. TECNICOS .................................................................................................................................................23
2.1.3.2. NO TECNICOS .........................................................................................................................................23
2.1.4. ANALISIS DE ALTERNATIVAS .............................................................................................. 23
2.1.5. ESTUDIOS TOPOGRAFICOS .................................................................................................. 25
2.1.6. IDENTIFICACION DE ALTERNATIVAS .............................................................................. 29
2.1.7. DEFINICION DE ALTERNATIVAS DEFINITIVA .............................................................. 32
3. CAPITULO III : ELEMENTOS DE DISEÑO GEOMETRICO DE LA
CARRETERA ................................................................................................................................................... 33
3.1. CARACTERISTICAS RELEVANTES EN EL DISEÑO GEOMETRICO DE
CARRETERAS ............................................................................................................................................................... 33
3.1.1. DETERMINACION DEL TPDA ................................................................................................ 33
3.1.2. DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO .................................................... 33
3.1.3. DETERMINACION DEL VEHICULO DE DISEÑO ........................................................... 35
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3.1.4. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE VISIBILIDAD ............................................ 40
3.1.5. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE FRENADO ................................................. 40
3.1.6. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE ZONAS DE ENTRECRUZAMIENTO 42
4. CAPITULO IV: DISEÑO GEOMETRICO ......................................................................... 44
4.1. DETERMINACION TRAZADO DEFINITIVO ......................................................................... 44
4.1.1. DISEÑO DE CURVAS HORIZONTALES ............................................................................. 44
4.1.1.1. CUVAS CIRCULARES SIMPLES ......................................................................................................44
4.1.1.2. .........................................................................................................................................................................45
4.1.1.3. CURVAS CIRCULARES COMPUESTAS ........................................................................................48
4.1.1.4. CURVAS CIRCULARES INVERSAS ................................................................................................49
4.1.1.5. CURVAS HORIZONTALES DE TRANSICION .............................................................................49
4.1.1.6. COMODIDAD Y SEGURIDAD EN LAS CURVAS .......................................................................51
4.1.2. DESEÑO DE CURVAS VERTICALES .................................................................................. 54
4.1.2.1. DISEÑO DE CURVAS VERTICALES SIMETRICAS ..................................................................55
4.1.2.2. DISEÑO DE CURVAS VERTICALES ASIMETRICAS ...............................................................57
4.1.2.3. CRITERIOS PARA EL CALCULO DE PARAMENTRO MINIMOS DE CURVAS
VERTICALES ........................................................................................................................................................................ .......58
4.1.2.4. LONGITUD MINIMA DE CURVAS VERTICALES CON VISIBILIDAD DEL FRENADO
............................................................................................................................................................ ...............................................60
4.1.3. DESEÑO DE PERALTE ............................................................................................................. 64
4.1.3.1. DESARROLLO DEL PERALTE ..........................................................................................................66
4.1.4. DETERMINACION DE MOVIMIENTO DE TIERRA ......................................................... 67
4.1.4.1. DETERMINACION DE SECCIONES TRANSVERSALES ........................................................67
4.1.4.2. CALCULO DE VOLUMENES DE CORTE Y RELLENO ...........................................................68
4.1.4.3. CURVA MASA O DIAGRAMA MASA ..............................................................................................72
5. CAPITULO V: DISEÑO DE DRENAJE ............................................................................ 75
5.1. DETERMINACION DE OBRAS DE DRENAJE .................................................................... 75
5.1.1. DETERMINACION DE TIEMPO DE CONCENTRACION E INTENSIDAD DE
LLUVIA .......................................................................................................................................................................... 79
5.1.2. DISEÑO DE OBRAS DE DRENAJE ...................................................................................... 81
6. CAPITULO VI: SEÑALIZACION ......................................................................................... 96
6.1. SEÑALIZACION EN CARRETERAS ......................................................................................... 96
6.1.1. SEÑALIZACION HORIZONTAL .............................................................................................. 97
6.1.2. SEÑALIZACION VERTICAL ................................................................................................... 101
6.1.3. ZONIFICACION DE DISPOSITIVOS DE PROTECCION ............................................. 111
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7. CAPITULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................... 118
7.1. CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 118
7.2. RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 118
8. CAPITULO VII: ANEXOS ..................................................................................................... 120
8.1. TABLAS DE DISEÑO ..................................................................................................................... 120
8.2. PLANO DE PLANTA ....................................................................................................................... 120
8.3. PLANO DE PERFIL LONGITUDINAL ..................................................................................... 120
8.4. PLANO DE SECCIONES TRANSVERSALES ..................................................................... 120
8.5. PLANO DE OBRAS DE DRENAJE .......................................................................................... 120
8.6. PLANO DE SEÑALIZACION ....................................................................................................... 120
8.7. PLANO DE DIAGRAMA DE MASAS ....................................................................................... 120
8.8. PLANO DE CURVAS HORIZONTALES Y VERTICALES .............................................. 120
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1. CAPÍTULO I : INTRODUCCION
Han pasado varios años para que en nuestro medio se cuente con un manual de Diseño enCarreteras en nuestro país este es el "Manual de la ABC"; la evolución de los vehículos de
transporte automotor, con capacidad cada día mayor y con velocidades más elevadas, junto
con la importancia que hoy se brinda a la seguridad y economía de los usuarios y a la
protección del entorno ambiental, imponen a las carreteras el cumplimiento de condiciones
técnicas más rigurosas en su diseño.
Bajo esta perspectiva, estos manuales contemplan las disposiciones legales vigentes sobre
la materia y tiene carácter de norma para el diseño geométrico de las carreteras nacionales,
siendo su uso recomendable para el resto de las vías.
La consistencia del diseño geométrico de una carretera puede interpretarse mediante la
relación entre las características geométricas de la misma y las que espera encontrar el
conductor de un vehículo que circula por ella; cuando el trazado corresponde a lo que el
conductor espera encontrar, la vía es consistente, lo que minimiza la posibilidad que éste
cometa errores y efectúe maniobras inseguras.
La consistencia en el diseño geométrico de un camino se refiere a conformar su geometría
de acuerdo con las expectativas del conductor. Una inconsistencia en el diseño puede
describirse como una característica geométrica, o combinación de ellas, con rasgos
inusuales que los conductores pueden abordar de manera insegura. Esta situación puede
llevar a errores en la selección de la velocidad o inapropiadas maniobras de manejo que
pueden provocar accidentes.
La consistencia está íntimamente ligada con la homogeneidad de las características
geométricas; si éstas permanecen dentro de un determinado rango a lo largo de un tramo, el
conductor maniobrará de una forma constante, sin sobresaltos, lo que incrementa las
condiciones de seguridad.
El diseño del eje de un camino se realiza casi siempre resolviendo primero su ubicación
planimétrica y luego la altimétrica, algunas veces con escasa relación entre ambas. En tales
casos, muy probablemente la línea espacial resultante presentará diversos defectosdenominados genéricamente "de coordinación planialtimétrica" cuyas consecuencias
pueden ser diversas, como ser: pobre guiado visual, pérdidas de trazado, etc., y con posibles
derivaciones adversas sobre la seguridad de la conducción.
La seguridad en la circulación de los vehículos que debe garantizar toda carretera con su
diseño es un requisito de creciente importancia para la sociedad en su conjunto y para los
entes viales en particular. En tal sentido, se valora especialmente que los caminos
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satisfagan las expectativas del conductor de circular con seguridad y con el mínimo esfuerzo
mental. De igual modo, los valores paisajísticos o de estética vial que realzan la
funcionalidad de un camino, y que a veces lo transforman en un atractivo turístico y social
en sí mismo, son también cualidades cada vez más apreciadas en el diseño de este tipo de
obras.
Para atender estos requerimientos se han desarrollado los "criterios de consistencia" en el
diseño, que persiguen que la geometría del camino no presente sorpresas al conductor que
puedan poner en riesgo la seguridad de la circulación. Además existen las pautas de
"coordinación planialtimétrica", que recomiendan que el eje de un camino se defina con una
meditada concatenación de los elementos curvos y rectos que lo componen y con una
conciencia clara de su relación con el entorno inmediato.
Los criterios y pautas anteriores no están incorporados en general como criterios de
evaluación sistematizados en los diversos programas de diseño geométrico de caminos
asistidos por computadora. Es decir, las evaluaciones de los proyectos no se realizan dentro
del mismo sistema de diseño que dio origen al proyecto sino que se hacen fuera de él.
El diseño geométrico es la parte más importante del proyecto de una carretera,
estableciendo, con base en los condicionantes o factores existentes, la configuración
geométrica definitiva del conjunto tridimensional que supone, para satisfacer al máximo los
objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad, la seguridad, la comodidad, la
integración en su entorno, la armonía o estética, la economía y la elasticidad.
La funcionalidad vendrá determinada por el tipo de vía a proyectar y sus características, así
como por el volumen y propiedades del tránsito, permitiendo una adecuada movilidad por elterritorio a los usuarios y mercancías a través de una suficiente velocidad de operación del
conjunto de la circulación.
La seguridad vial debe ser la premisa básica en cualquier diseño vial, inspirando todas las
fases del mismo, hasta las mínimas facetas, reflejada principalmente en la simplicidad y
uniformidad de los diseños; la comodidad de los usuarios de los vehículos debe
incrementarse en consonancia con la mejora general de la calidad de vida, disminuyendo
las aceleraciones y, especialmente, sus variaciones que reducen la comodidad de los
ocupantes de los vehículos. Todo ello ajustando las curvaturas de la geometría y sus
transiciones a las velocidades de operación por las que optan los conductores a lo largo de
los alineamientos.
La integración en su entorno debe procurar minimizar los impactos ambientales, teniendo
en cuenta el uso y valores de los suelos afectados, siendo básica la mayor adaptación física
posible a la topografía existente.
La armonía o estética de la obra resultante tiene dos posibles puntos de vista: el exterior o
estático, relacionado con la adaptación paisajística, y el interior o dinámico vinculado con la
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comodidad visual del conductor ante las perspectivas cambiantes que se agolpan a sus
pupilas y pueden llegar a provocar fatiga o distracción, motivo de peligrosidad. Hay que
obtener un diseño geométrico conjunto que ofrezca al conductor un recorrido fácil y
agradable, exento de sorpresas y desorientaciones.
La economía o el menor costo posible, tanto de la ejecución de la obra, como del
mantenimiento y la explotación futura de la misma, alcanzando siempre una solución de
compromiso con el resto de objetivos o criterios. La elasticidad suficiente de la solución
definitiva para prever posibles ampliaciones en el futuro.
1.1. JUSTIFICACION DEL PROYECTO
El Desarrollo Económico y Social de los pueblos del mundo, en gran parte se debe, a la
integración entre ellos, a través, de una adecuada infraestructura vial, que promueva
las actividades agrícolas, pecuarias y de servicios. Más aún en las provincias, la
existencia o no de una vía de comunicación transitable en cualquier época del año, es
un factor preponderante, observándose un aislamiento hacia los marcados, lo que en
general determina un estancamiento en el desarrollo de los factores de producción que
disponen estas comunidades, que se traducen en un nivel bajo de vida, es decir, con un
bienestar social mínimo.
Hacía tiempo atrás que el tramo Emborozú – Limal, no cuenta con ningún tipo de
carpeta de rodadura, obligándose a transitar por un camino de tierra, el cual se
encuentra en condiciones de transitabilidad regular en época seca, vale decir en los
meses de Mayo a Septiembre, y en época de lluvias, se torna intransitable ya que debido
a su concepción geométrica y al encontrarse en las proximidades de un cerro, el camino
adopta la función de un canal que drena las aguas de las precipitaciones pluviales, esto
ocasiona la intransitabilidad del mismo, por esta razón el nuevo trazado a considerado
la construcción de terraplenes y un sistema de drenaje longitudinal que garantizara la
circulación del trafico , la seguridad y duración de la carretera.
El proyecto se enmarca en las necesidades del Sector Transporte con el mejoramiento
del camino vecinal, en el marco de las prioridades y estrategias establecidas en el Plande Desarrollo Departamental. En este sentido, se considera al proyecto como una
prioridad para el desarrollo de la región principalmente por los siguientes factores:
La comunidad de Emborozú, desde muchos años atrás utilizan como vía de circulación
el camino vecinal existente en la zona, y que en la época de lluvias prácticamente el
transito se vuelve peligrosos, hasta a veces nulo, no obstante, en épocas secas es
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posible la circulación vehicular, porque las condiciones son relativamente
aceptables.
El principal problema a resolver, es que en épocas de lluvia la capa de rodadura sufre
tremendos daños por la escorrentía superficial, por este motivo algunos pobladores
se quedan aislados y no garantiza la circulación de vehículos afectando de manera
directa a los comunarios en la exportación de sus productos a los mercados para su
comercialización.
La necesidad de facilitar un acceso vehicular que reúna las condiciones técnicas
apropiadas sin interrupciones, asegurando la solución a la demanda de los
habitantes de la comunidad, se verá plasmada con el proyecto Emborozú - Limal.
De manera general, la ejecución del Proyecto Emborozú - Limal, se constituye en una
gran necesidad para la comunidad de Emborozú la misma que se beneficiará de manera
directa con la ejecución de este proyecto, promoviendo el desarrollo socioeconómico
regional y mejorando los ingresos familiares y las actuales condiciones de vida de la
población.
Con la construcción del proyecto, los beneficios económicos producto del ahorro en
tiempo y costos de transporte de los usuarios y en general de los habitantes del área de
influencia del proyecto serán notables.
Las comunidades (El Badén, Naranjo Agrio) del área de influencia también se
beneficiarán en lo referente a la competitividad productiva, ya que sus productos, se
transarán en los mercados de consumo (Tarija y Bermejo) a menos precio por el ahorro
en el transporte. También sus rendimientos por hectárea–productividad podrán aumentar dada la
posibilidad de la introducción de tecnologías aplicables al campo agrícola y pecuario.
Por otra parte, se reducirá el flujo migratorio del área de influencia, ya que más del 50%
de la población migra a otros lugares en busca de mejores condiciones laborales e
ingresos.
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1.1.1. UBICACIÓN GEOGRAFICA DEL PROYECTO
A continuación se presenta la siguiente figura, para identificar el área del proyecto:
UBICACIÓN EN EL CONTEXTO NACIONAL:
Bolivia, Departamento de Tarija.
UBICACIÓN EN EL CONTEXTO DEPARTAMENTAL:
Departamento de Tarija, Primera Sección de la Provincia Arce.
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UBICACIÓN EN EL CONTEXTO REGIONAL:
Municipio de Padcaya, Primera Sección de la Provincia Arce, Comunidad de Emborozú.
71
50
55
12
4
22
73
9
82
51
19
48
52
69
18
45
53
58
41
47
14
8
AbradeLaCruz
Acheralitos
Acherales
Alisosdel Carmen
Alizar
Alizos
CampoAntigal
Arambolo
Arrozales
Atoj
Barrancas
Barredero
BERMEJO
BuenaVista
Cabildo
Cachimayo
Camacho
Cambari
CampoArco
CampoCamacho
CampoCarreras
CampodeVasco
CampoGrande
CampoRuizCanchasmayo
Candaditos
CandadoChico
CandadoGrande
Carretas
Cañas
CebollaWaykho
Cercado
Chaguaya
Chalamarca
Charajas
Chillaguatas
Chiquiaca
Chiquiaca
ChiriMayu
CienegaGrande
ColoniaBarredero
ColoniaLinares
Conchas
Condado
Copacabana
ElBaden
ElBarrial
ElCajon
ElCarmen
ElCrucedeR.
ElNueve
ElSaire
ElToro
Emborozu
Flor deOro
FortinCampero
FuerteGrande
Galeanes
uanacuno
Guandacaya
GuaranguayNorte
Guaranguay
Guayabillas
Huacanqui
Huayllajara
Juntas
Keñahuayco
LaCapilla
LaFalda
LaGoma
LaHondura
LaHuerta
LaMamora
LaMerced
LaMision
LaVeta
Lagunillas
Lagunillas
Lampazo
Limal
LomaAlta
LosPozos
Luciayo
M
Marañuelos
Mecoya
SanAntonielMollar
MiscasCaldera
MonteMonte
Motovi
Muñayo
Naranjitos
NaranjoAgrio
Nogalitos
Nogalitos
HornosAvilez
OrozasAbajo
OrozasArriba
PADCAYA
Palca
AbradeSanMiguel
PampaGrande
PampaLaPaja
PampaRedonda
Pedernal
PiedraGrande
PlayaAncha
Porcelana
Pozuelos
PuestoRueda
Pulario
QuebradadeCañas
QuebradaGrande
QuebradaHonda
Quebradillas
Rejara
RinconCañas
RíoGrande
RíoNegro
Rosario
Rosillas
RumiHuasi
Salado
SaladoConchas
a n as
SanFrancisco Chico
SanFrancisco deCalifornia
SanJosedeChaguaya
SanJosedeCharaja
SanJosé
SSanPedro
SanTelmo
SantaRosa
SidrasPadcaya
TacoWaykho
Tacuara
Talita
ThiuMayu
Tholar
Tipas
Tojo
Trementinal
Arenales
ViñaPampa
VolcanBlanco
YUNCHARA
Ñancorral
CienegaFrontera
Carretas
RupaskaPeloc
PapachacraFrontera
SanRamón
Tucamarca
SantaRosa
YerbaBuena
OrozasCentro
RumiCancha
N
S
EW
0 50 km
R E P Ú B L I C A AR G E N T I N A
Escala : 1:350000
Proyección UTMDatum: Provisional Sud América 1956Datum Área: Bolivia
Elipsoide: Internacional 1924Zona 20
Elaborado e impreso por:
Calle15 deAbrilNº E 121 Edificio FlorenciaPiso 3Telf. Fax(591-4) 6664553- 6112572E-mail:[email protected]áginaweb: www.agrosig.com
Tarija- Bolivia
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El departamento de Tarija se encuentra ubicado al sur de Bolivia, consta de 6 provincias entre
las que podemos citar: Las provincias Cercado, Méndez, Avilés, Gran Chaco, O´Connor y Arce,
consta de una superficie de 37.623 Km2 su proporcionalidad con el resto del país, se puede
percibir de acuerdo al siguiente cuadro, que corresponde al mapa de ubicación geográfica el
cual nos ilustra la relación con respecto al espacio territorial nacional.
PROPORCIONALIDAD TERRITORIAL
ESPACIOTERRITORIAL
SUPERFICIEEN KM2
% DEPROPORCIONALIDAD
Bolivia 1.080.000,00 100,00
Tarija 37.623,00 3,48
Provincia Arce 5.205,00 0,48
PrimeraSección Padcaya 4.225,17 0,39
Fuente: Diagnostico Municipal Padcaya
La Provincia Arce, se encuentra ubicada al Sur del Departamento de Tarija, limita al sur con la
República Argentina, al Norte con las Provincias Avilés y Cercado, al Este con las Provincias
O’Connor y Gran chaco y al Oeste con la Provincia Avilés; y está entre los paralelos 64º 42’ 44’’
de longitud y 21º 53’ 01’’ de latitud; se divide política y administrativamente en dos SeccionesMunicipales Padcaya y Bermejo.
El Municipio de Padcaya corresponde a la Primera Sección de la Provincia Arce y ocupa
aproximadamente el 81% del espacio geográfico provincial, con una extensión de 4.225,17 Km.
La Capital de la primera Sección Padcaya, limita al Norte con las Provincias Avilés y Cercado, al
Sur con la segunda Sección Municipal de la provincia, al Este con las Provincias O’Connor y
Gran chaco y al Oeste con la Provincia Avilés.
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UBICACIÓN GEOGRAFICA DE LA SECCION PADCAYA
AREA DE INFLUENCIA DEL PROYECTO
El proyecto REDISEÑO “6KM. DE CAMINO EMBOROZU – EL Limal”, se encuentra ubicado
en la provincia Arce 1º Sección, este proyecto implica a la comunidad de Emborozu con
ubicación geográfica:
Emborozu: Longitud 64º33’ Latitud 22º15’ 2000 m.s.n.m.
El proyecto limita al norte con la comunidad de Sidras, al sur con la comunidad de
Guandacaya, al este con el Rio Salado y al oeste con la Cadena Los Cerrillos.
El mejoramiento de este camino empieza en la comunidad de Emborozu y a su cotinuidad seconectaría con las comunidades de El Badén, Naranjo Agrio, hasta llegar a la Comunidad de El
Limal (Perteneciente al Distrito Nº 9), de la jurisdicción del Municipio de Padcaya. La
comunidad de Emborozú se encuentra a 70 km. de la Localidad de Padcaya y a 120 km de la
ciudad de Tarija.
La jurisdicción territorial del Municipio de Padcaya políticamente cuenta con 12 cantones con
reconocimiento legal, 75 comunidades rurales y las juntas vecinales
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Pertenecientes a la localidad de Padcaya, con la implementación de la Ley de Participación
Popular 1551, todos estos territorios gozan de reconocimiento jurídico. A nivel estatal el
gobierno Departamental cuenta con una Subprefectura para la Provincia Arce, con base en la
localidad de Padcaya, existiendo en la 2da Sección un Corregimiento Mayor, quienes en forma
conjunta planifican el desarrollo de la provincia.
Una de las principales políticas de las instituciones Públicas del Departamento y en especial de
la Provincia Arce, debe ser el de apoyar a través de la formulación y ejecución de programas y
Proyectos de Pre-Inversión como de Inversión pública en el marco del desarrollo regional en
diferentes áreas, como ser: Electrificación Rural, Infraestructura Caminera, Sistemas de riego,
Apoyo a la Producción agrícola campesina.
1.1.1.1. DEFINICION PUNTO DE PARTIDA
PUNTOS OBLIGADOS
En la construcción de un camino se trata siempre de que la línea quede siempre alojada en
terreno plano la mayor extensión posible, pero siempre conservándola dentro de la ruta general.
Esto no es siempre posible debido a la topografía de los terrenos y así cuando llegamos al pie de
una cuesta la pendiente del terreno es mayor que la máxima permitida para ese camino y es
necesario entonces desarrollar la ruta.
Debido a estos desarrollos necesarios y a la búsqueda de pasos adecuados es por lo que los
caminos resultan de mayor longitud de la marcada en la línea recta entre dos puntos. Sin
embargo, debe tratarse siempre, hasta donde ello sea posible, que el alineamiento entre dos
puntos obligados sea lo más recto que se pueda dé acuerdo con la topografía de la región y de
acuerdo también con él transito actual y el futuro del camino a efecto de que las mejoras que
posteriormente se lleven a cabo en el alineamiento no sean causa de una perdida fuerte al tener
que abandonar tramos del camino en el cual se haya invertido mucho dinero, también hay que
tener en cuenta que tramos rectos de más de diez kilómetros producen fatiga a la vista y una
hipnosis en el conductor que puede ser causa de accidentes.
En base al reconocimiento se localizan puntos obligados principales y puntos obligados
intermedios, cuando el tipo de terreno no tiene problemas topográficos únicamente se ubicaranestos puntos de acuerdo con las características geológicas o hidrológicas y el beneficio o
economía del lugar, en caso contrario se requiere de una localización que permita establecer
pendientes dentro de los lineamientos o especificaciones técnicas.
Los puntos obligados son aquellos por donde debe necesariamente pasar la
carretera.
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Los puntos obligados técnicos, son aquellos producto de la necesidad técnica de
que el eje de la carretera pase por ellos, entre estos puntos, se tienen los puertos topográficos
(puntos bajos entre dos colinas), cuyo paso reduce los desarrollos de la carretera, los cruces,
quebradas o ríos, buscando siempre la sección más angosta, los puntos de terreno blando o
semiduro, etc.
Los puntos obligados sociopolíticos, son aquellos que por necesidad social del
intercambio cultural entre poblaciones por aspectos económicos, como la relación entre zonas de
producción y consumo, la comunicación entre centros de yacimientos de riquezas naturales, o la
vinculación atreves de una carretera de poblaciones fronterizas, por cuestión de soberanía.
En nuestro caso los puntos obligados por donde debía pasar el diseño de la
carretera fueron ubicados por el docente correspondiente de la materia. Dichos puntos estaban
proporcionados en el plano de curvas de nivel de acuerdo a la longitud de carretera a diseñar en
el proyecto considerado
1.1.1.2. DETERMINACION DEL AZIMUT EN EL PUNTO DE PARTIDA
El azimut que corresponde al punto de partida de la carretera debe determinarse en función de
la orientación que tiene el eje de la carretera representado en planta respecto al norte
magnético, siendo este valor determinado mediante el programa el siguiente:
NAzA
W E
S
AzimutA= AzA = N 17O 11´ 10´´ E
1.1.1.3. DETERMINACION DE LA COTA DEL PUNTO DE PARTIDA
Mediante el programa pudimos determinar la altura que presenta el punto inicial de la
carretera con referencia al nivel medio de las aguas del mar, siendo dicha cota la siguiente:
CotaA = 1130,878m.s.n.m.
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1.2. PROPOSITO DEL PROYECTO
El estudio de una vía de comunicación, cualquiera que sea su naturaleza, es un
proceso complejo que solo se debe emprender tras una planificación del transporte
a nivel regional, nacional o local y según el rango de la vía. Las razones que pueden
aducirse en favor de la planificación de los transportes pueden agruparse en:
La importancia que tiene el transporte en el desarrollo general de los países.
La magnitud de las inversiones que conllevan las obras de viabilidad, la
extremada complejidad de éste sector dentro del área económica.
Con todo lo expuesto anteriormente podemos decir que nosotros debemos ver
varios aspectos para realizar un proyecto de carretera y el objetivo que persigue
éste proyecto es el de diseñar en forma muy racional una carretera y que ésta se
enmarque dentro de los parámetros dados por el docente.
Definida la necesidad de construir una carretera y fijada sus características, la
elaboración del proyecto es la etapa intermedia entre la planificación y la
construcción.
La selección de la ruta engloba todo el proceso preliminar de acopio de datos,
estudio de planos, reconocimientos y localización de las poligonales de estudio. Del
análisis y evaluación de las diferentes rutas posibles para un trazado surgirá una
que reunirá las mejores cualidades y sobre la cual se realizarán los estudios
detallados que conducen al proyecto.
El proyecto de la vía corresponde a la localización del eje definitivo, a la selección
de las curvas de enlace, a la determinación de los volúmenes de tierra a mover, al
establecimiento de los sistemas de drenaje, a la estimación de las cantidades de
obra a ejecutar, al replanteo del trazado en el terreno, etc.
1.3. CLASIFICACION DE LA VIA (SEGÚN ABC)
La clasificación técnica se basada en la norma que maneja la ABC y que son adoptadas ennuestro país para fines de diseño.
Esta clasificación agrupa a las carreteras de acuerdo al volumen de tráfico que circularán porellas.
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Clasificación funcional para diseño de carreteras y caminos rurales
CATEGORIAS SECCION TRANSVERSAL VELOCIDADESDE
PROYECTO(Km/h)
CODIGOTIPONº DE
CARRILESNº DE
CALZADAS
AUTOPISTA (0) 4 Ó + UD 2 120 – 100 - 80 A (n) - xx
AUTORUTA (IA) 4 Ó + UD 2 100 – 90 - 80AR (n) -
xx
PRIMARIO (IB)4 Ó + UD 2(1) 100 – 90 -80 P (n) – xx
2BD 1 100 – 90 -80 P (2) – xx
COLECTOR (II)
4 Ó + UD 2(1) 80 – 70 - 60 C (n) – xx
2BD 1 80 – 70 - 60 C (2) – xx
LOCALIII)
2BD 170 – 60 – 50 –
40L (2) – xx
DESARROLLO 2BD 1 50 – 40 – 30* D – xx
En nuestro caso, determinamos que se trata de una carretera de Categoría III, la
cual corresponde a una carretera local, cuyo transito promedio diario anual
(TPDA) y composición es variable, debido al tipo de actividad que se genere en la
zona del proyecto (Minería, Ganadería, Agricultura, Turismo, etc.)
Por otra parte la ABC recomienda para una carrera de Categoría III con terreno
Montañoso una velocidad directriz o de proyecto que este entre 40 y 50 Km/hr.
Comparando esta restricción con el dato que se nos proporciono (VD=40 Km/h),
podemos observar que nos encontramos dentro de los parámetros de esta norma,
con lo cual concluimos la clasificación de nuestra carretera.
1.3.1. DETERMINACION DE ZONAS TOPOGRAFICAS
La topografía es uno de los factores principales en la localización de una carretera.
Generalmente afecta a los alineamientos, pendientes, visibilidad y sección transversal de la vía.
Montañas, valles, colinas, pendientes escarpada, ríos y lagos imponen limitaciones en la
localización y son, por consiguiente, determinantes durante el estudio de las rutas.
A menudo, las cumbres de los cerros son buenas rutas. los valles son también rutas excelentes,
si siguen la dirección conveniente.
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Si la carretera cruza una montaña, el paso entre ellas o abra constituye un control. Cuando el
problema a resolver consiste en obtener mayores desarrollos del trazado para vencer desniveles
pronunciados, la pendiente máxima admisible es, de por sí, un control.
Algunas veces los obstáculos topográficos pueden ser iguales, en cuyo caso la orientación
geográfica constituye un control para la ruta. Esta orientación significa muy poco en los
trópicos, pero en los climas fríos, donde los taludes que reciben directamente los rayos del sol
están generalmente más libres de hielo y de nieve durante el invierno, debe tenerse muy en
cuenta.
En nuestro caso la topografía de la zona es montañosa, encontramos algunas quebradas que
obligan a la ubicación de alcantarillas en dichos lugares, y también un cerro.
CURVAS DE NIVEL
La representación del terreno, con todas sus formas y accidentes, tanto en su posición en un
plano horizontal como en sus alturas, se logra simultáneamente mediante las curvas de nivel.
A diferencia de la poligonación cuya representación sólo nos muestra las características en
planta y la nivelación cuya representación nos muestra los puntos en elevación, las curvas de
nivel nos darán simultáneamente la ubicación de cualquier punto con su dirección, distancia y
elevación.
Para la conformación de planos de curvas de nivel se toma como metodología básica de
Taquimetría, a partir ya sea de una poligonal cerrada, abierta, o si requiere mayor precisión se
usan las redes de triangulación.
Las curvas se utilizan para representar en planta y elevación al mismo tiempo la forma oconfiguración del terreno que también se llama relieve.
La orilla del agua, en el mar, o un lago, marca la curva de nivel del terreno o sea cota. Si el nivel
del agua subiera por ejemplo 5 metros nos daría, al ocupar las formas del terreno, la curva de
cota sobre el nivel anterior, y así sucesivamente si sube 10, 15, 20 metros.
Porque sea más objetiva la representación del relieve, el espaciamiento de las curvas debe ser
constante. Dependiendo del objeto del trabajo, se puede espaciar las curvas cada metro, o cada
5, ó 10, ó 20 m.
Características de las curvas de nivel:
1.- Toda curva se cierra sobre sí misma, ya sea dentro de la zona considerada, o fuera de ella.
2.- No puede una curva dividirse o ramificarse.
3.- No se pueden fundir dos o más curvas en una sola. Si en algún caso se ven juntas, la
realidad es que están superpuestas, una sobre otra pero cada cual en su nivel.
4.- Si en algún lugar se cruzan, indicará una cueva o un saliente en volado.
5.- En una zona de pendiente uniforme quedarán las curvas equidistantes.
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6.- Si las curvas están muy separadas será porque hay pendiente suave y cuando están muy
cercanas la pendiente es fuerte, y si llegan a quedar superpuestas indicará un corte vertical “a
pico”.
7.- Una serie de curvas cerradas “concéntricas”., indicará un promontorio o una oquedad,
según que las cotas vayan creciendo hacia el centro o decreciendo, respectivamente.
ASPECTOS HIDROLÓGICOS Y GEOLÓGICOS
Las características del subsuelo suelen ser factor decisivo en la localización de las carreteras.
Las condiciones del subsuelo pueden afectar considerablemente el costo de construcción de la
vía y por ello, deben ser consideradas desde el mismo momento en que se inician los estudios
de localización.
En muchos casos se pueden evitar problemas potenciales eligiendo otro lugar de paso, o
eliminando el material indeseable y sustituyéndolo por otro adecuado.
Hasta no hace mucho tiempo, el primero de dichos procedimiento se empleaba ampliamente y,
por ejemplo, era frecuente el desvío de carreteras cuando se encontraban zonas pantanosas o
formaciones de dunas. Actualmente el aumento de la velocidad de los vehículos ha impuesto el
uso de normas más exigentes en los alineamientos de las carreteras y, con el desarrollo de las
ciudades y zonas industriales, las disponibilidades de buenas zonas de paso se van reduciendo.
Por estas razones han obligado al ingeniero a adaptar los proyectos a las condiciones
existentes, habiéndose desarrollado para ello técnicas suficientemente satisfactorias para una
utilización de los suelos que se van encontrando a lo largo de un trazado. Los sistemas de
estabilización de suelos blando, el uso de subdrenajes, la compactación de los terraplenes, etc.,ermiten el uso de casi todos los tipos de suelos y terrenos.
Para ello luego de haber establecido los alineamientos y pendientes, se hace indispensable
conocer las características del subsuelo a fin de determinar problemas geotécnicos potenciales,
tales como la capacidad de soporte de la fundación para los terraplenes, la posibilidad de
deslizamientos, la presencia de agua subterránea, etc. Además e conocimiento del subsuelo
durante la ejecución del proyecto permite diseñar los taludes de la sección transversal de la vía;
y, mientras se ejecuta la obra, determinar la naturaleza de los materiales a mover, la dureza y
extensión de los distintos estratos, las características de los materiales de préstamo, la
estabilidad de los taludes de corte, el equipo a utilizar, etc.
El conocimiento del subsuelo se logra generalmente, a través de los estudios geotécnicos. Estos
constituyen una ayuda valiosa durante las etapas de localización, diseño y construcción de una
carretera.
En general el estudio geotécnico abarca la exploración del terreno, el examen y ensayo de las
muestras recogidas y la reducción de toda la información obtenida a las recomendaciones
finales.
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A los métodos tradicionales de estudio de suelo, hoy en día hay que añadir los métodos
geofísicos. Entre ellos se cuentan los métodos sonoros, gravimétricos, de refracción sísmica y de
resistividad eléctrica, siendo los dos últimos, con mucho, los más utilizados.
1.3.2. DETERMINACION DE PENDIENTES MAXIMAS
Pendiente Máxima
La pendiente máxima de acuerdo a la categoría de la vía se presenta en la Tabla No. 17.
Pendiente máxima admisible
Categoría
Velocidad de proyecto(km/hr)
40
Local 9 %
Fuente: Manual de Diseño Geométrico, “ABC”
En carreteras de alta montaña cuando la obra esté ubicada a una altura sobre el nivel del mar
superior a los 2.500m la pendiente debe adoptar el valor que corresponda según la Tabla No.
18.
Pendiente máxima admisible según la altitud
Altura sobre el niveldel mar
Velocidad de proyecto(km/hr)
40
2.500 – 3.000 8 %
3.001 – 3.500 7 %
Sobre 3.501 7 %
Fuente: Manual de Diseño Geométrico, “ABC”
Concordante con el “DBC” la pendiente máxima adoptada para la carretera: “Serranía
Emborozu – El Limal” es imax = 7,00 %.
La pendiente minina es la minina inclinación que podrá tener un determinado tramo de
carretera y debe ser tomada en cuenta en el momento del trazado altimétrico.
La pendiente longitudinal mínima según la normativa establecida en el manual de diseño
geométrico dado por la Administradora Boliviana de Caminos es de imin = 0,50 %, esto con el
fin de dar el escurrimiento necesario a la plataforma.
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1.3.3. DETERMINACION DE RADIOS DE CURVATURA
El radio geométricamente se define como la línea recta tirada desde el centro del círculo a
cualquier punto de la circunferencia. Desde el punto de vista vial el radio de curvatura esaquel parámetro de diseño geométrico que define la curvatura de un arco de circunferencia a
través de su longitud, es así que a mayor radio corresponde menor curvatura y a menor
radio corresponde mayor curvatura. Este parámetro está muy relacionado con otro
parámetro de diseño que es el peralte o sobre elevación.
Radio mínimo de curvatura
El radio mínimo de curvatura es el valor límite de éste para una determinada velocidad de
proyecto, calculado según el máximo valor del peralte y el máximo coeficiente de fricción
transversal.
El radio mínimo de una curva circular calculado con el criterio de seguridad al deslizamiento
y confort para el conductor, responde a la siguiente expresión:
Donde:
Rmin = Radio mínimo de curvatura (m)
Pmax = Peralte máximo (decimales)
V = Velocidad de diseño del proyecto (km/h)
f = Fuerza de fricción (neumático – calzada)
Según el manual de diseño geométrico de la Administradora Boliviana de Caminos, el radio
minino para una velocidad de proyecto, esta dado por los valores indicados en el cuadro .
VALORES MÁXIMOS PARA EL PERALTE Y LA FRICCIÓN TRANSVERSAL
emáx. f
Caminos
Vp 30 a 80 km/h %0.265-V/602.4
Carreteras%
0.193-V/1134
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Vp 80 a 120 km/h
1.3.4. RADIOS MINIMOS ABSOLUTOS EN CURVAS CIRCULARES
Fuente: Manual de diseño geométrico de la Administradora Bolivianade Caminos (A.B.C.)
La velocidad de proyecto correspondiente a la categoría del camino, tiene unvalor de Vp= 40 km/hr, por lo que en el presente proyecto se tiene un radiomínimo de 50 m, según se especifica en el cuadro
Coeficiente de fricción
El manual de la ABC utiliza como ecuación para la determinación delcoeficiente de fricción:
f = 0.196 - 0.0007 * V
Donde: V = Velocidad del proyecto
Como nuestra velocidad de diseño es de 80 km/h nuestro coeficiente f queasumiremos para nuestro proyecto será:
m R 50min
f=0
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1.3.5. DETERMINACION DE SECCION DE LA CARRETERA (SOBRE ANCHO Y
CALZADA)
Ampliación o Sobreancho
Se entiende por sobreancho a la ampliación de un carril normal en una
trayectoria curva, debido al recorrido que tiene un vehículo al pasar de una
recta a una curva. La trayectoria que sigue generalmente hace que el
vehículo se incline hacia la derecha del carril, por lo que en el diseño de la
carretera se considera ese espacio denominado sobreancho.
Está en función de la longitud, número de carriles, vehículo tipo y
la velocidad del proyecto, como nos indica la siguiente relación:
22 L R R X
Donde:
R = Radio de curvatura (Curvas circulares simples).r = Radio osculatriz de la espiral (Curvas con transición
espiral).
N = Número de carriles en un mismo sentido.
V = Velocidad del proyecto.
L = Longitud del vehículo tipo (6 m. ó 14m):
Automóvil = 5.8 m.
Camión de dos ejes = 9.1 m.
Bus interurbano = 12.2 m.
Camión semiremolque = 16.8 m
X = Sobreancho o ampliación (m).En el caso de las curvas circulares con transición la ampliación comienza de
0 en el punto tangente espiral, va gradualmente hasta obtenerse el valor
máximo en el puerto circular espiral, se mantiene con ese valor constante
máximo en toda la trayectoria circular y vuelve a disminuir hasta el punto
espiral tangente, como el radio osculatriz es cambiante también los valores
de “X” serán variables para diferentes puntos.
En caso de curvas circulares simples pueden tenerse dos casos:
Uno donde existan tangentes a la entrada y salida para realizar una
transición de entrada y salida a 20 m.
Un segundo caso cuando no se dispone de espacio suficiente a la entrada y
salida de la curva estableciendosé en este caso la utilización del 50% del
central de la curva y 25% a ambos extremos como transición de entrada y de
salida del sobreancho.
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Calculo del sobre ancho según la norma ABC , con los datos de proyecto
Vp= 40 km/h
Asumiendo una L=9.1m
X = 0.84 m. (según la ecuación de calculo de la ABC)
De Acuerdo a tabla de la norma ABC obtenemos un Sobreancho:
SAP=Sobreancho de laplataforma
“Si”
Interior
[m]
“Se”
Exterior
[m]
- 0,5
X=1m
Calzada
La calzada es la superficie geométrica de la sección transversal destinada a
la circulación del tráfico de manera cómoda, eficiente y segura. La calzada
está formada por dos o más carriles
Se distinguen dos tipos de vías en función de la calzada; unidireccionales y
bidireccionales. En el caso de las carreteras unidireccionales se tiene una
calzada con dos o más carriles que conducen el tráfico en un solo sentido,
mientras que las carreteras bidireccionales poseen una calzada con dos
carriles, uno destinado al tráfico en un sentido mientras que el otro conduce
el tráfico en sentido opuesto. Estas vías tienen la particularidad de que en
las maniobras de adelanto obligan al conductor a invadir el carril contrario.
El ancho de la calzada en las carreteras bidireccionales con dos carriles
queda determinado por la distancia existente entre bermas, la mitad de este
espacio corresponderá a cada carril.
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2.
CAPITULO II: ANALISIS
2.1. ESTUDIO PRELIMINAR.
2.1.1.
EL TRAZADO PRELIMINAR
Previo (elección de la mejor alternativa).
Topografía definitiva.
2.1.2. LA TOPOGRAFIA DEFINITIVA
Trazado de la línea de pelo.
Trazado de la línea definitiva.
Trazado del eje definitivo.
2.1.3. LOS PUNTOS OBLIGADOS
2.1.3.1. TECNICOS
Puerto topográfico, es un punto bajo de paso a través de una cordillera. Siendo los
puertos los lugares más decisivos en la localización de una vía terrestre. El paso por los
puertos ahorra en el desarrollo longitudinal de la vía, evita que se tengan pendientes
muy fuertes y por lo tanto ahorra mucho en la construcción.
Cruce de quebrada o río, representa las mejores condicionesde paso.
2.1.3.2. NO TECNICOS
Población.
Instalaciones industriales.
Lugares educacionales.
Lugares de recreación.Se debe escoger los centros que es necesario unir para tener una vía eficaz y que
efectivamente ayude a la economía de la región.
2.1.4. ANALISIS DE ALTERNATIVAS
El trazado de alternativas, el objetivo es el de examinar una zona de relieve terrestre con
el propósito de fijar los puntos obligados.
Que son:
Socio económico, (desde el punto de vista social y económico).
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Técnica, son, (longitud, pendente, tipo de suelo y obras de arte).
bBab Aa
PbBPabP AaP
321
LONGITUD
PENDIENTE TIPO DE SUELO OBRAS DE ARTE
PENDIENTE PROMEDIOPENDIENTE
TRAMOS % ROCA %SUELO Nº MAGNITUD
AaPpromedio P1 10% 90% - -
ab P2 (dura) (granu.) 2 L>20bB
P3
Longitud:
Riv Lic
L L1
Donde:
L v = Longitud virtual.I = Pendiente de cada tramo.L R= Longitud de cada tramo.c= Coeficiente de fricción neumático calzada.
Parámetro de pendiente: (Pendiente del terreno no de la rasante). Menor pendiente promedio ponderada.
Menor pendiente máxima.
Tipo de suelo:
% de suelo. % de roca.
bBab Aa
bBab AaPONDERADO
%25%20%50
%
El mayor % de suelo, y menor % de roca es la mejor alternativa.Obras de arte:
Número (cantidad).
Magnitud (luz de la obra de arte, tipo de obra).
La selección se realiza en base a aquella que cumpla la mayor de los requisitos
siguientes la menor longitud virtual, menor porcentaje de roca dura, menor número de
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obras de arte y con menor luz de puentes, menor pendiente máxima, y menor promedio
de pendiente.
2.1.5.
ESTUDIOS TOPOGRAFICOS
De un plano topográfico con curvas de nivel podemos determinar la cota o elevación de
cualquier punto sobre el plano, la pendiente entre dos puntos, estimar los volúmenes de
corte y relleno de suelos requeridos en la ejecución de una obra, proyectar trazado de
vías, otros.
La Cota de un Punto de interpolación ubicado entre 2 curvas de nivel es.
Ejemplo:
Trazamos por P un arco de circulo tangente a la curva superior (cota 110) determinando
el punto A.
Unimos A con P y prolongamos la alineación hasta cortar la curva inferior (cota 100)
determinando el punto.
Medimos las distancias horizontales B-P y B-A (xpy D).
Conociendo la equidistancia e entre curvas de nivel, por relación de triángulos
calculamos yp
D
e x y p p
La cota de P será la cota de B más yp.
p p yC 100
La cota de un punto
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La pendiente de un terreno entre dos puntos ubicados en dos curvas de nivel
consecutivas es igual a la relación entre el intervalo de las curvas de nivel o
equidistancia y la distancia longitudinal que los separa. La ecuación de la pendiente es:
100 DeP
En donde:
P = pendiente del terreno en %.
E = equidistancia entre curvas de nivel.
D = distancia horizontal entre los puntos considerados.
Como los planos topográficos representan la proyección del terreno sobre el piano
horizontal, todas las distancias que midamos sobre el son distancias en proyección
horizontal.
Para calcular la pendiente del terreno entre 2 puntos A y B de la, medimos directamente
con el escalímetro, a la escala indicada, la distancia AB y aplicamos la ecuación de la
pendiente.
Como la pendiente entre 2 puntos es inversamente proporcional a la distancia
horizontal, la recta de máxima pendiente entre dos curvas consecutivas se obtendrá
para la menor distancia entre las curvas, siendo determinada por una línea tangente a
las 2 curvas consecutivas.
La recta de máxima pendiente entre 2 curvas consecutivas es el segmento más corto
entre las mismas, trazamos con el compás, a partir del punto A, un arco de círculo
tangente a una curva, localizando el punto de tangencia 1.
Luego, aplicando sucesivamente el mismo procedimiento, determinaríamos los puntos
restantes, definiendo la línea de máxima pendiente.
Finalmente, midiendo la distancia de cada uno de los tramos determinados y conociendo
la equidistancia entre curvas, calculamos la pendiente para cada tramo mediante la
aplicación de la ecuación de la pendiente.
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Pendiente del terreno
Un procedimiento en el estudio de rutas para proyectos viales, ferroviarios, de riego,
otros, es el del trazado de líneas de pendiente constante.
En el análisis de la ruta de una carretera en terreno montañosa, una de las mayores
limitantes es el de mantenerse dentro de los límites de pendiente y longitudes criticas
establecidos por el comportamiento de vehículos pesados, por lo que se hace necesario
establecer un procedimiento para trazar, a partir de un plano de curvas de nivel, una
línea de pendiente constante que no sobrepase la pendiente máxima permitida según el
tipo de carretera.
El procedimiento para el trazado de la línea de pendiente constante es:
Como primer paso calculamos la distancia horizontal que hay que recorrer para vencer
el desnivel entre curva y curva (equidistancia) sin sobrepasar la pendiente establecida.
Despejando D de la ecuación de la pendiente, es:
100P
e D
La ecuación de la escala es:
100escd d t p
Abrimos el compás hasta obtener un radio (cm) y haciendo centro en el punto A
trazamos un arco de círculo hasta cortar la siguiente curva determinando los puntos 1 y
1'.
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Haciendo centro en los puntos obtenidos y con la misma abertura del compás,
avanzamos hacia la siguiente curva trazando arcos de círculo determinando los puntos
2 y 2'.
Como por lo general, para pasar de una curva a la siguiente se obtienen 2 alternativas,
para pasar a un nuevo nivel (segunda curva) obtendremos 4 alternativas y para pasar al
siguiente nivel (tercera curva) obtendremos 8 alternativas y así sucesivamente,
teóricamente el número de soluciones estaría en progresión geométrica de acuerdo al
número de curvas de nivel entre los puntos extremos.
Se representa esquemáticamente el número de alternativas posibles para trazar una
ruta de pendiente constante entre dos puntos.
Siendo la ruta optima la alternativa de menor longitud, debemos ir descartando aquellas
alternativas que nos alejen del punto de llegada. También se debe evitar aquellas
soluciones que produzcan excesivos cambios de dirección (alineamientos en zigzag) o
ángulos muy agudos como se muestra en la ruta B.
Ejemplo:
Trazar una línea que una los puntos A y B, con una pendiente igual o menor al 5 %.
Al pasar del nivel 475 al nivel 480 en la ruta A, el segmento resultante corta dos veces la
curva 480 generando los puntos i y 4.
El punto intermedio i se ubica a 38mdelpunto 3 por lo que la pendiente del tramo 3-i
será P3i = (5/38) x 100 = 13,16 %, mayor que la pendiente permitida, mientras que la
pendiente del tramo i-4, por cortar la misma curva de nivel será 0 %.
Un procedimiento recomendado en estos casos, para cumplir con la pendiente permitida
es dibujar una curva de nivel intermedia.
Ejemplo:
La 477,50 y trazar los arcos 3-m y m-4' con radio igual a 50 m, ya que el desnivel entre
3 y m es 2,5 m e igual al desnivel entre m y 4'.
En la ruta B, para pasar de 4' a B pasamos por el punto intermedio V ubicado a 105 m
de 4' por lo que la pendiente del tramo 4'-V es menor a la máxima permitida. El tramo i'-
B será un tramo a nivel (P = 0%).
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Diversos factores tales como geológicos, geomorfológicos, costo de la tierra, ambientales,
otros, influyen en la selección de la ruta definitiva.
Ejemplo:
Solamente consideramos la longitud de la vía por lo que la ruta A resulta, por su menor
longitud, la mejor opción de trazado.
Otras soluciones diferentes pudieran obtenerse partiendo del punto B.
Una línea trazada de esta manera es de pendiente constante y va a ras del terreno por lo
que no genera cortes ni rellenos.
Número de rutas posibles entre 2 puntos
Trazado de una línea de pendiente constante
2.1.6. IDENTIFICACION DE ALTERNATIVAS
Los criterios del trazado son:
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Enlace entre puntos extremos.
Paso del trazado por puntos obligados.
Hacer el trazo con menor longitud.
Tomar en cuenta pendientes máximas especificadas.
Evitar que el trazo este sobre suelos o rocas difíciles de excavar.
Tratar que el cruce de quebradas y ríos en los lugares más angostos.
Trazado de una línea de pelo o a pelo de tierra.
Una vez llevado a cabo el reconocimiento durante el cual se fija los puntos obligados y
los intermedios que sean necesarios por la topografía, se lleva a cabo el trazado
preliminar, que no es más que una poligonal abierta partiendo de un punto al que se
denomina Km 0 + 000, y se van clavando estacas a cada 20 metros y en aquellos lugares
accidentados y puntos notables que lo ameriten hasta llegar al vértice que le sigue,continuando en esta forma a todo el largo de la línea.
El trazo preliminar constituye la base para la selección definitiva del trazado y
proporciona datos que sirven para preparar presupuestos preliminares de la obra.
Debido a ello debe ser llevado a cabo de la mejor manera posible marcando todos los
accidentes topográficos que de una manera u otra afecten al trazo definitivo.
Los pasos a seguir para el trazo de la línea preliminar es la siguiente:
Escoger y marcar un punto de partida, es conveniente seleccionar como punto de
partida, si ello es posible, un cruza de carreteras o un puente que puede ser
fácilmente identificado. En caso de no existir ni el uno ni el otro, establecer un
punto de partida y tomar las referencias completas del mismo de tal manera que
pueda ser encontrado varios años después si fuera necesario. Además, hacer la
descripción más completa posible del punto escogido como punto de partida de ruta.
Establecer el azimut de la línea en el punto de partida, si no se cuenta con un
monumento a una distancia de 5 Km del comienzo de la línea, del cual se pudiesen
obtener las latitudes del mismo para establecer u posición geográfica y su azimut
inicial, se debe tomar 5 observaciones solares usando el promedio de ellas comoazimut inicial.
Determinar la cota del punto de partida, si no se cuenta con un banco de nivel
dentro de los 5 Km alrededor del punto de partida del cual se puede correr con
nivelación, fijar la cota del punto de partida con un barómetro aneroide.
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Establecer un kilometraje, si no se parte de un entronque de carretera o de un
punto de kilometraje conocido, asumir como kilometraje del punto de partida el de 0
+ 000.
Tomar las siguientes precauciones:
Al trazar la línea preliminar no hacer algún esfuerzo especial para obtener
grandes tangentes, pero si hacer lo que se pueda por mantener un buen
avance en el trabajo y con el orden de precisión adecuado.
Colocar estacas a cada 20 m.
No perder el tiempo en la precisión del colocado de estacas.
Evitar o disminuir al mínimo el daño a los sembradíos, otros, tratar de
pasar el trazo paralelo a las hileras de los sembradíos y no en diagonal o en
forma transversal al terreno.
Colocar mojones de concreto para marcar los PI.
Hacer una doble lectura por repetición en todos los ángulos de PI anotando
tanto el ángulo simple como el doble en una libreta de campo. Todos los
puntos intermedios sobre las tangentes deben ser tomados 2 veces,
basculando el anteojo y luego girando 180° para la segunda lectura.
Hacer observaciones solares a intervalos no mayores de 10 Km, anotando
las observaciones en la liberta de campo y corrigiendo los azimutes, luego
de considerar tolerancias por convergencia de meridianos.
Hacer y conservar legibles notas de campo, en la libreta de campo deben registrarse
las estaciones, los ángulos del PI según sean a la derecha o a la izquierda, el azimutverdadero y la declinación magnética de cada rumbo. Anotar las distancias a
contorno de agua, cercas, cruces de línea de propiedad, caminos, líneas férreas,
otros.
Efectuar la nivelación del perfil de la línea preliminar, en esta línea debe obtenerse
las cotas de todas las estacas colocadas a 20 m y de los intermedios con
aproximación al centímetro. Es necesario, además, colocar bancos de nivel a
distancias no mayores de medio Km y en todos los puntos apropiados para la
ubicación de los puentes.
Obtener todos los datos de campo, para proceder en el gabinete a representarlos en
un plano, empezándose a dibujar la línea preliminar o poligonal base, llevando las
longitudes y los ángulos correspondientes de las diferentes alineaciones. Es
conveniente calcular las coordenadas de los diferentes vértices tomando uno de ellos
como origen y como ejes un lado y la perpendicular a él.
Una vez dibujada la poligonal base o línea preliminar, se termina el plano dibujando las
curvas de nivel.
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La configuración del terreno puede obtenerse mediante secciones trasversales apoyadas
en la poligonal y que permite conocer los puntos de cota cerrada y la cota de los puntos
notables del terreno utilizando el nivel de mano, la cinta de género y la brújula. Con
estas cotas pueden dibujarse las curvas de nivel.
2.1.7. DEFINICION DE ALTERNATIVAS DEFINITIVA
La línea definitiva, se establece una vez que en el gabinete se tenga el dibujo completo
de la línea preliminar tal como se ha indicado, es necesario proyectar, en dicho plano, la
línea definitiva para después trazarla en el terreno.
Conociendo la equidistancia entre curvas de nivel y la pendiente gobernadora (1 o 2 %
menor que la máxima), se calcula la abertura del compás para que al interceptar con
sus puntas 2 curvas de nivel continuas, la línea imaginaria que une estos puntos tenga
la pendiente deseada. Se aconseja que al hacer esto no se use el valor de la pendiente
máxima sino 1 o 2 % menor que dicha pendiente máxima para que la línea final resulte
más apegada a las condiciones que se esperan.
A la misma escala a la que se está dibujando el plano se separan las puntas del compás
y partiendo del punto inicial se procede a ascender o a descender brincando de curva
en curva y uniendo estos puntos nos da una línea quebrada llamada línea a pelo de
tierra. Esta línea es la base para proyectar la línea definitiva que con las mayores
tangentes posibles deberá apegarse lo más que se pueda a la línea a pelo de tierra. Paralograr una primera compensación longitudinal, lo que se hace es que la línea de
proyecto compense a izquierda y derecha la línea imaginaria del trazo a pelo de tierra. Si
el resultado del primer tanteo no es satisfactorio, se hacen las alteraciones de pendiente
necesarias y se repite el trabajo hasta obtener el resultado deseado.
Es necesario que al proyectarse en el plano la línea definitiva, se unan las tangentes con
las curvas. Cada vez que en el plano la línea de proyecto cruce la línea preliminar, se
marcará este punto y su cadenamiento, y con un transportador se determina el ángulo
de cruce.
La línea definitiva se dibujara en color azul y en ella debe anotarse las longitudes, los
rumbos, los kilometrajes del PC, PI y del PT. En las curvas debe anotarse la deflexión, el
grado, el radio, la subtangente, la ordenada media y la externa.
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3.
CAPITULO III : ELEMENTOS DE DISEÑO GEOMETRICO DE LA
CARRETERA
3.1. CARACTERISTICAS RELEVANTES EN EL DISEÑO GEOMETRICO DE
CARRETERAS
3.1.1. DETERMINACION DEL TPDA
Es el transito promedio diario anual es el promedio de los volúmenes diarios que
circulan durante todo el año, en un tramo de carretera; es un factor importante que da
una idea del volumen global de la demanda, tanto para el año de habilitación del
proyecto como para los años futuros, por lo que su cálculo implica; el conocimiento del
tránsito existente en el momento de realizar el estudio; y la utilización de metodologías
apropiadas para estimar su crecimiento, el del tránsito que pueda derivarse de otras
carreteras o medios de transporte alternativos; y del que pueda inducir y desarrollar la
nueva carretera.
3.1.2. DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO
La velocidad de diseño o velocidad de proyecto de un tramo de carretera es la velocidad
guía o de referencia que permite definir las características geométricas mínimas de todos
los elementos del trazado, en condiciones de comodidad y seguridad. Por lo tanto, ella
representa una referencia mínima.
Se define como la máxima velocidad segura y cómoda que puede ser mantenida en una
sección determinada de una vía, cuando las condiciones son tan favorables, que las
características geométricas del diseño de la vía predominan.
Todos aquellos elementos geométricos de los alineamientos horizontal, de perfil y
transversal, tales como radios mínimos, pendientes máximas, distancias de visibilidad,
peraltes, anchos de carriles y bermas, anchuras y alturas libres, etc., dependen de la
velocidad de diseño y varían con un cambio de ella.
Al proyectar un tramo de carretera, hay que mantener un valor constante para la
velocidad de diseño. Sin embargo, los cambios drásticos y sus limitaciones mismas,
pueden obligar a usar diferentes velocidades de diseño para distintos tramos.
Se debe considerar como longitud mínima de un tramo la distancia correspondiente a
dos kilómetros, y entre tramos sucesivos no se deben presentar diferencias en las
velocidades de diseño superiores a los 20 km/h.
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La selección de la velocidad de diseño depende de la importancia o categoría de la futura
carretera, de los volúmenes de tránsito que va a mover, de la configuración topográfica
del terreno, de los usos de la tierra, del servicio que se requiere ofrecer, de las
consideraciones ambientales, de la homogeneidad a lo largo de la carretera, de las
facilidades de acceso (control de accesos), de la disponibilidad de recursos económicos y
de las facilidades de financiamiento.
Los presentes criterios establecen en la Tabla 3.1.1 el rango de las velocidades de diseño
que se deben utilizar en función del tipo de carretera según su definición legal y el tipo
de terreno.
Tipo de
carretera
Tipo de
terreno
Velocidad de diseño Vd (km/h)
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Carretera
principal
de dos
calzadas
Plano
Ondulado
Montañoso
escarpado
Carretera
principal
de una
calzada
Plano
Ondulado
Montañoso
escarpado
Carretera
secundaria
Plano
Ondulado
Montañoso
escarpado
Carretera
terciaria
Plano
Ondulado
Montañoso
escarpado
Velocidades de operación y de marcha
Normalmente se asimila la velocidad de operación al percentil 85 de la distribución de
velocidades observadas en una localización determinada, es decir, se asume que hay un 15% de
los vehículos que circulan a una velocidad superior a la de operación en el elemento. Para tener
en cuenta el concepto, generalmente reconocido, sólo se consideran en el análisis de las
velocidades las correspondientes a los vehículos livianos que circulan con un intervalo amplio,
para no estar así condicionados por una circulación en caravana.
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Según se encuentre en la fase del estudio de una carretera existente o en el diseño de
una nueva carretera, se podrán determinar las velocidades de operación en el primer caso, o
simplemente estimarlas en el segundo, siempre considerando los distintos elementos
geométricos a lo largo del trazado.
Para la determinación de las velocidades de operación deberán tomarse datos de
velocidades puntuales en la mitad de las curvas horizontales y de las rectas que tengan
suficiente longitud. Así, se pueden obtener las sucesivas velocidades de operación o velocidades
realmente prácticas como resultado o efecto operacional de la geometría de la vía.
La estimación de las velocidades reales de operación deberá apoyarse en el uso de un
determinado modelo matemático, que tenga en cuenta todos o algunos de los parámetros
involucrados, relacionados con las características físicas o geométricas de la carretera y su
entorno, tales como: radio de las curvas, peraltes, longitud, tipo de vía, ancho de calzada,
ancho de bermas, pendiente longitudinal, topografía, entorno urbanístico, etc. De todos ellos, el
más importante es el radio de las curvas horizontales.
Con respecto a la velocidad de marcha y cuando no se disponga de un estudio real de
ella en campo bajo las condiciones prevalecientes a analizar, se tomarán como valores teóricos
los comprendidos entre el 85% y el 95% de la velocidad de diseño, tal como se muestran en la
tabla.
Velocidad de diseño Vd
(km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
rangos de la velocidad demarcha Vm(km/hr)
25.5
a
28.5
34a38
42.5
a
47.5
51a57
59.5
a
66.5
68 a76
6.5 a
86.5
85 a95
93.5a104.5
102a104
Velocidad media de marcha
Vm(km/hr) 27 36 45 54 36 72 81 90 99 108
3.1.3. DETERMINACION DEL VEHICULO DE DISEÑO
Las características de los vehículos de diseño condicionan los distintos aspectos del
dimensionamiento geométrico y estructural de una carretera. Así por ejemplo:
-El ancho del vehículo adoptado incide en el ancho del carril de las bermas y de los
ramales.
-la distancia entre los ejes influyen en el ancho y los radios mínimos internos y externos
de los carriles en los ramales.
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La relación de peso de bruto total /potencia guarda la relación con el valor de pendiente
admisible e incide en la determinación de la necesidad de una vía adicional para subida y, para
los efectos de la capacidad, en la equivalencia en vehículos ligeros.
Dimensiones vehículos ligeros
La longitud y el ancho de los vehículos ligeros no controlan el diseño, salvo que se trate
de un vía en que no circulan camiones, situación poco probable en el diseño de carreteras
rurales. A modo de referencia se citan las dimensiones representativas de vehículos de origen
norteamericano, en general mayores que las del resto de los fabricantes de automóviles:
Ancho: 2.10m
Largo: 5.80 m
Para el cálculo de distancias de visibilidad de parada y de adelantamiento, se requiere
definir diversas alturas, asociadas a los vehículos ligeros que cubran las situaciones más
favorables en cuanto a visibilidad.
h :altura faros delantareros:0.60m
h : altura ojos del conductor:1.07m
h : altura obstáculo fijo en la carretera: 0.15 m
h : corresponde a altura de ojos de un conductor de camión o bus, necesaria para
verificación de visibilidad en curvas verticales cóncavas bajo estructuras (2.50m)
h : alturas luces traseras de un automóvil o menor altura perceptibles de carrocería:
0.45m.
h : altura del techo de un automóvil :1.30m.
GIRO MINIMO VEHICULOS TIPOEl espacio mínimo absoluto para ejecutar un giro de 180° en el sentido del movimiento
de las agujas del reloj, queda definido por la trayectoria que sigue la rueda delantera izquierda
del vehículo (trayectoria exterior)y por la rueda trasera derecha (trayectoria interior). Además de
la trayectoria exterior, debe considerarse el espacio libre requerido por la sección en volado que
existe entre el primer eje y el parachoques, o elemento más sobresaliente.
La trayectoria exterior queda determinada por el radio de giro mínimo propio del
vehículo y es una característica de fabricación.
La trayectoria interior depende de la trayectoria exterior, del ancho del vehículo, de la
distancia entre el primer y último eje y de la circunstancia que estos ejes pertenecen a un
camión del tipo unidad rígida o semirremolque articulado.
En las figuras se ilustran las trayectorias mínimas obtenidas para los vehículos de
diseño con las dimensiones máximas establecidas en el Reglamento de Peso y Dimensión
Vehicular.
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3.1.4. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE VISIBILIDAD
Se entiende por visibilidad aquella perspectiva que permita ampliar el campo de
visibilidad a un vehículo en circulación, de manera que el conductor pueda ejecutar
maniobras con seguridad.DISTANCIAS DE VISIBILIDAD
Distancia de visibilidad es la longitud continua hacia delante del camino, que es visible
al conductor del vehículo.
En diseño se consideran dos distancias, la de visibilidad suficiente para detener el
vehículo, y la necesaria para que un vehículo adelante a otro que viaje a velocidad
inferior, en el mismo sentido.
Estas dos situaciones influencian el diseño de una carretera en campo abierto y serán
tratados en esta sección considerando alineamiento recto y rasante de pendiente
uniforme. Los casos son condicionamiento asociado a singularidades de planta o perfil.
Se deben tener en cuenta las siguientes distancias de visibilidad:
Distancia de visibilidad de adelantamiento
Distancia de visibilidad de encuentro
Distancia de visibilidad de frenado
3.1.5. DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE FRENADO
Esta distancia equivale a la visibilidad mínima que requiere un conductor para
adelantar a un vehículo que se desplaza a una velocidad inferior de la de proyecto; estoes , para abandonar su carril , sobrepasar el vehículo adelantado y retornar a su carril
en forma segura, sin afectar la velocidad del vehículo adelantado ni la la de un
vehículo que se desplace en sentido contrario por el carril utilizado para el
adelantamiento.
De lo expuesto se deduce que la visibilidad de adelantamiento se requiere solo en
caminos con carriles para transito bidireccional.
En carreteras con carriles unidireccionales no será necesario considerar en el diseño el
concepto de distancia de adelantamiento, bastando con diseñar los elementos para que
cuenten con la visibilidad de frenado.
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Tabla Distancia mínima de adelantamiento (pág. 55 NORMA ABC)
Velocidad de
proyecto km/h
Distancia mínima de
adelantamiento (m)
30 180
40 240
50 300
60 370
70 440
80 500
90 550
100 600
De acuerdo a la velocidad de diseño para el proyecto se opta por una distancia mínimade adelantamiento de 240m.
Es la distancia que necesita un vehículo para realizar una acción de frenado ante la
presencia de un obstáculo. Esta distancia tiene dos componentes: la percepción y
reacción ante el obstáculo y la reacción del frenado propiamente dicha cuya relación es
la siguiente:
3.6
254
Donde:dp= distancia de visibilidad de parada, (m)
V= velocidad de diseño, (km/h)
f= coeficiente de fricción longitudinal llanta-pavimento
i= pendiente de la rasante (tanto por uno), + ascenso, - descenso
t = tiempo de percepción +reacción (s)
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TABLA DISTANCIA MÍNIMA DE FRENADO EN HORIZONTAL “DF”
(DF=0.555V+0.00394V2/R)
V t f dt Df Df (m) V
Km/h s - m m Dt+df adoptado Km/h
30 2 0.420 16.7 8.4 25.1 25 30
35 2 31 35
40 2 0.415 22.2 15.2 37.4 38 40
45 2 44 45
50 2 0.410 27.8 24 51.8 52 50
55 2 60 55
60 2 0.460 33.3 35.5 68.8 70 60
65 2 80 65
70 2 0.380 38.9 50.8 89.7 90 7075 2 102 75
80 2 0.360 44.4 70 114.4 115 80
85 2 130 85
90 2 0.340 50 93.9 143.8 145 90
95 2 166 95
100 2 0.33 55.5 119.4 174.9 175 100
105 2 192 105
110 2 0.32 61.1 149 210 210 110
115 2 230 115
120 2 0.310 66.6 183 249.6 250 120
125 2 275 125
130 2 0.295 72.2 225.7 297.9 300 130
TABLA (PAG.53 NORMA ABC)
3.1.6.
DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE ZONAS DE ENTRECRUZAMIENTO
En las carreteras terciarias de una calzada y sin diferenciación de carriles, la distancia
de visibilidad de encuentro es la longitud mínima disponible de carretera, visible para
los condu