LABORATORIO DE DISEÑO VIAL
NRC: 3144
LABORATORIO No.1
AVANCE #1 PROYECTO FINAL
DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL
INTEGRANTES (PAREJAS):
Javier S. Bedón D. (00334993)
Kevin S. Araque M. (00333555)
FECHA:
23-03-2025
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Diseño Geométrico Horizontal de una vía en Civil 3D (1er Avance), Guías, Proyectos, Investigaciones de Diseño
En este documento se detalla paso a paso la realización del diseño geométrico horizontal de una vía, así como los cálculos para obtener su pendiente, método de Bruce para elegir la mejor ruta desde el punto A al punto B, que es el propósito de todo el proyecto. Se basa en las normas ASHTO 2011 en Ecuador.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2024/2025
1 / 13
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LABORATORIO DE DISEÑO VIAL
NRC: 3144
LABORATORIO No.
AVANCE #1 PROYECTO FINAL
DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL
INTEGRANTES (PAREJAS):
Javier S. Bedón D. (00334993)
Kevin S. Araque M. (00333555)
FECHA:
1. Introducción.-
Dentro de los amplios segmentos que abarca la ingeniería civil, el diseño vial es una disciplina fundamental que se enfoca en planificar, diseñar, construir, proyectar y mantener infraestructuras viales. Su objetivo es permitir el transporte eficiente y seguro tanto de vehículos como de peatones. Para lograr esto, es necesario considerar diversos factores importantes. Como mencionan Garber y Hoel (2019, p. 37), este proceso implica integrar factores técnicos, ambientales y sociales para crear vías que no solo cumplan con los requisitos funcionales, sino que también minimicen los impactos negativos en el entorno y maximicen la seguridad de los usuarios.
Adicional a esto, también garantiza la conexión entre diferentes localidades, lo que permite optimizar la movilidad reduciendo el riesgo de accidentes, cosa que, a su vez, contribuye significativamente al desarrollo económico y social del país. La creación de vías eficientes y seguras no solo facilita el transporte de personas y bienes, sino que también impulsa el comercio, el turismo y la inversión, generando un impacto positivo en la economía nacional.
1.1. Factores a considerar en el diseño de una vía.-
Para diseñar una vía de manera eficiente, se deben tomar en cuenta diversos factores que afectan su funcionalidad y seguridad, tenemos:
1.1.1. Factores externos:
● Topografía del terreno: Determina la necesidad de cortes, rellenos y nivelaciones a lo largo del trayecto vial. ● Seguridad vial: Considera el diseño geométrico de curvas, peraltes e inclinaciones (subidas y bajadas) para reducir riesgos de accidentes. ● Volúmen de tráfico (TPDA): El número y tipo de vehículos que usarán la vía, influye directamente en la clasificación y construcción de la misma, ya que cada clasificación cuenta con parámetros específicos para optimizar la seguridad y eficiencia. ● Climatología e hidrología de la zona: Las condiciones climáticas (precipitaciones, temperatura, humedad) y los patrones hidrológicos (escorrentías, inundaciones) influyen en el diseño del drenaje y la selección de materiales (AASHTO, 2011).
1.1.2. Factores Internos:
carretera de dos carriles, clasificada como C1. Esta elección está justificada por el TPDA de 2950 vehículos, que se encuentra dentro del rango de 1000 a 8000 vehículos diarios establecido para determinar esta clasificación de carretera.
En cuanto a la topografía del terreno, el área de estudio presenta una orografía moderadamente accidentada, es decir, cabe dentro de lo que se define como terreno montañoso, lo que implica la necesidad de diseñar cortes y terraplenes para mantener pendientes adecuadas y garantizar la estabilidad de la infraestructura.
2. Desarrollo - Cálculos.-
En esta sección se presentan los cálculos realizados para el diseño geométrico horizontal de la vía, considerando las tres posibles rutas y seleccionando la más viable mediante el método de Bruce. Además, se calculan los radios mínimos, sobreanchos, refugios y peraltes, siguiendo la normativa NEVI-12 y tomando en cuenta que la vía es de clasificación C1, con dos carriles y un TPDA de 2950 vehículos por día.
2.1. Línea de Ceros.-
Se han analizado tres posibles rutas entre el Punto A y el Punto B, utilizando la siguiente ecuación para determinar la longitud mínima de la vía:
Dado que debemos manejarnos con un margen mayor al largo entre los puntos A y B, tenemos:
Dato: Distancia medida entre A y B - 4009.511 m
Ahora bien, tomando en cuenta que, para las características de este proyecto, la pendiente máxima según la normativa se encuentra situada en 7% y la mínima en 2%, para efectos de análisis, se ha decidido elegir pendientes del 4%, 5% y 6%, a partir de las cuales, por medio del método de bruce, elegiremos la mejor opción.
2.1.1. Cálculo de radios según pendiente
La ecuación para determinar el radio en función de la pendiente es:
Para P = 4% :
Para P = 5% :
Para P = 6% :
Una vez realizados estos cálculos, procedemos a trazar las circunferencias con los radios determinados hasta alcanzar el punto de llegada (B), estableciendo así nuestras 3 rutas posibles
2.1.2. Clasificación de la vía con el método de Bruce
La ecuación del método de Bruce es:
Donde:
● x0 es la longitud resistente (m)
● x es la longitud total del trazado (m)
Donde:
● V = 70 km/h = 19.44 m/s
● e = 0.10 (peralte máximo permitido según NEVI-12)
● f = 0.15 (coeficiente de fricción)
El radio mínimo requerido es de 160 m, lo que es consistente con el valor permitido en la normativa NEVI-12 para una carretera de clasificación C1, mostrado en la siguiente tabla:
Tabla N.1 - Normas de diseño en base al tipo de vía (NEVI-12)
2.3. Sobreanchos en Curvas
Se ha elegido un camión de diseño Clase 2 (WB-12) como vehículo de referencia para el cálculo de sobreanchos en curvas. Según la normativa, el sobreancho se calcula con:
Donde L=7.7 para camiones (WB-12) de acuerdo con:
Gráfico N.1 - Medidas de un vehículo tipo WB-12 (NEVI-12)
Para R=160m:
El sobreancho requerido es de 0.1853 m. Según la normativa, este valor se redondea al múltiplo de 0.25 metros más cercano. En este caso, el sobreancho final sería de 0. metros.
El sobreancho de 0.25 metros se distribuye simétricamente en ambos lados de la calzada (0.125 metros por lado), a menos que las condiciones del terreno o el diseño lo requieran de otra manera.
Por otro lado, si la vía es utilizada por vehículos más largos (como semirremolques), se debe considerar un vehículo de diseño con mayor longitud (L) para garantizar la seguridad.
Finalmente, el sobreancho debe coordinarse con el peralte de la curva para garantizar una transición suave y segura.
2.3. Refugios
Cada sentido de la vía contará con un refugio de 3 m de ancho y 40 m de longitud, ubicados estratégicamente a lo largo del trazado.
Para determinar la ubicación de los refugios, se considerará la seguridad vial y la accesibilidad para los usuarios.
4. Resultados.-
4.1. Capturas de pantalla - 3 posibles rutas.-
4.1.1. Ruta 1 - Pendiente 4%
4.1.1. Ruta 2 - Pendiente 5%
4.1.1. Ruta 3 - Pendiente 6%
4.2. Alineación Diseño Horizontal.-
4.3. Vía Finalizada.-
5. Conclusiones.-
características operativas del tráfico predominante. El cálculo del sobreancho mediante la expresión normativa permitió obtener un valor de 0.25 metros, el cual se distribuye simétricamente en ambos lados de la calzada.
Finalmente, el estudio demuestra la importancia de una planificación rigurosa en el diseño de carreteras, donde cada parámetro influye de manera interdependiente en la funcionalidad y seguridad de la vía. La relación entre el trazado, las pendientes, la velocidad de diseño y los sobreanchos es un aspecto crítico que debe ser abordado con precisión matemática y con una adecuada interpretación de los resultados, como se ha hecho en este informe, proporcionando una base técnica sólida para la toma de decisiones en el diseño geométrico, asegurando la optimización de la infraestructura vial en términos de seguridad, comodidad y eficiencia operativa.
6. Referencias Bibliográficas.-
AASHTO (2011). A Policy on Geometric Design of Highways and Streets.
Garber, N. J., & Hoel, L. A. (2019). Traffic and Highway Engineering.
Ministerio de Transporte y Obras Públicas (2012). Norma Ecuatoriana Vial NEVI-.