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TEMA III. OBRAS DE DRENAJE Y SUS CARACTERISTICAS
Tipo: Apuntes
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JOSE ALFREDO JASSO GOMEZ C GRUPO: A
RAMIRO CHAPA LARA
En forma particular, el diseño geométrico de carreteras es el proceso de correlación entre sus elementos físicos y las características de operación de los vehículos, mediante el uso de las matemáticas, la física y la geometría. En este sentido la carretera queda geométricamente definida por el trazado de su eje en planta y en perfil y por el trazado de su sección transversal. ALINEAMIENTO HORIZONTAL Y VERTICAL ALINEAMIENTO HORIZONTAL El diseño geométrico en planta de una carretera, o alineamiento horizontal, es la proyección sobre un plano horizontal de su eje real o espacial. Dicho eje horizontal está constituido por una seria de tramos rectos denominados tangentes, enlazados entre sí por curvas. Curvas circulares simples Las curvas circulares simples son arcos de circunferencia de un solo radio que unen dos tangentes consecutivas, conformando la proyección horizontal de las curvas reales o espaciales. Por lo tanto las curvas del espacio no necesariamente son circulares. Elementos geométricos que caracterizan una curva simple
Expresiones que relacionan los elementos geométricos Los anteriores elementos se relacionan entre sí, dando origen a expresiones que permiten el cálculo de la curva de acuerdo con la figura anterior, algunas de estas expresiones son: Curvas circulares compuestas Las curvas circulares compuestas son aquellas que están formadas por dos o más curvas circulares simples. A pesas de que no son muy comunes, se pueden emplear en terrenos montañosos, cuando se requiere que la carretera quede lo más ajustada posible a la forma del terreno o topografía natural, lo cual reduce el movimiento de tierras. También se pueden utilizar cuando existen limitaciones de libertad en el diseño, como por ejemplo, en los accesos a puentes, en los pasos a desnivel y en las intersecciones. Curvas circulares compuestas de dos radios
En la siguiente figura aparecen los diferentes elementos geométricos de una curva circular compuesta de dos radios, definidos como: PI = Punto de intersección de las tangentes. PC = Principio de la curva compuesta. PT = Fin de la curva compuesta o principio de tangente. PCC = Punto común de curvas o punto de curvatura compuesta. Punto donde termina la primera curva circular simple y empieza la segunda. R 1 = Radio de la curva de menor curvatura o mayor radio. R 2 = Radio de la curva de mayor curvatura o menor radio. O 1 = Centro de la curva de mayor radio. O 2 = Centro de la curva de menor radio. ∆ = Ángulo de deflexión principal ∆ 2 = Ángulo de deflexión principal de la curvatura de mayor radio. ∆ 3 = Ángulo de deflexión principal de la curvatura de menor radio. T 1 = Tangente de la curva de mayor radio. T 2 = Tangente de la curva de menor radio. TL = Tangente larga de la curva circular compuesta. TC = Tangente corta de la curva circular compuesta.
Elementos geométricos que integran el alineamiento vertical Al igual que el diseño en planta, el eje del alineamiento vertical está constituido por una serie de tramos rectos denominados tangentes verticales, enlazados entre sí por curvas verticales. El alineamiento a proyectar estará en directa correlación con la topografía del terreno natural. TANGENTES VERTICALES Los tangentes sobre un plano vertical se caracterizan por su longitud y su pendiente, y están limitadas por dos curvas sucesivas de acuerdo con la figura 4.1 la longitud Tv de una pendiente vertical es la distancia medida horizontalmente entre el fin de la curva anterior y el principio de la siguiente. La pendiente m de la tangente vertical es la relación entre el desnivel y la distancia horizontal entre dos puntos de la misma. Obsérvese que en la expresión anterior la pendiente m se ha expresado en porcentaje. Para propósitos del diseño vial, las pendientes deben limitarse dentro de un rango normal de valores, de acuerdo al tipo de vía que se trate. Así se tendrán pendientes máximas y mínimas. La pendiente máxima es la mayor pendiente que se permite en el proyecto. Su valor queda determinado por el volumen de tránsito futuro y su composición, por la configuración o tipo de terreno por donde pasará la vía y por la velocidad de diseño. En la tabla siguiente se presentan las pendientes máximas recomendadas a utilizar.
Las pendientes máximas se emplearán cuando sea conveniente desde el punto de vista económico con el fin de salvar ciertos obstáculos de carácter local en tramos cortos tal que no se conviertan en longitudes críticas. Se define la longitud crítica de una pendiente como la máxima longitud en subida sobre la cual un camión cargado puede operar sin ver reducida su velocidad por debajo de un valor prefijado. Se considera que la longitud crítica es aquella que ocasiona una reducción de 25 km/h en la velocidad de operación de los vehículos pesados, en pendientes superiores al 3%. De orden práctico, se establece la longitud crítica de una pendiente como la distancia horizontal medida desde el comienzo de la pendiente, necesaria para lograr una altura de 15 metros respecto al mismo origen. Para proyectos de carreteras en los cuales se supere la longitud crítica y con volúmenes de tránsito promedio diario mayores a 1000 vehículos, será necesario, para propósitos de capacidad y niveles de servicio, estudiar la posibilidad de construir vías lentas o carriles adicionales a la derecha para tránsito lento. La pendiente mínima es la menor pendiente que se permite en el proyecto. Su valor se fija para facilitar el drenaje superficial longitudinal, pudiendo variar según se trate de un tramo en terraplén o en corte y de acuerdo al tipo de terreno. De todas maneras, la inclinación de la línea de rasante en cualquier punto de la calzada no deberá ser menor que 0.5%. Salvo justificación, no se proyectarán longitudes de pendientes cuya distancia de recorrido a la velocidad de diseño sea inferior a la recorrida en 10 segundos, midiéndose dicha longitud entre vértices continuos.
