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ejercicio de diseo quee se debe elaborar para el 2 corte
Tipo: Ejercicios
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1. Introducción 2. Objetivos 3. Marco Teórico 4. Terreno 4.1.1. Zona geográfica 4.1.2. Reseña histórica 5. Diseño Horizontal
Este proyecto involucra varios pasos fundamentales se analiza minuciosamente el terreno para evaluar su idoneidad y posibles impactos, una vez que se decide la ruta, se traza detalladamente considerando tanto la dimensión horizontal como vertical. La dimensión horizontal incluye la inclinación y los puntos clave mientras que la dimensión vertical se enfoca en la altitud y las pendientes, asegurando la seguridad de los conductores. En resumen, el proceso de diseño de vías garantiza la creación de una carretera funcional y segura que se integre con su entorno.
2.1. General El objetivo general de este proyecto es desarrollar un diseño integral para la creación de una carretera en el municipio de Paz de Río, que establezca una conexión efectiva y segura entre los puntos A y B, mediante un proceso que cumpla con las normativas de seguridad y calidad, y que tome en consideración las características geográficas y ambientales del entorno local. 2.2. Específicos
que la línea de pendientes conecte estos puntos de manera que se mantenga una pendiente específica constante y uniforme. Esta línea debe coincidir con el eje de la carretera para minimizar el movimiento de tierra. Por lo tanto, para determinar la distancia horizontal necesaria para ir de un punto de referencia a otro con una pendiente específica. Una vez que se ha determinado la distancia horizontal necesaria esta se marca en la apertura de un compás, utilizando la misma escala que se utiliza en el plano en el que se está trabajando. Luego, se coloca el centro del compás en el inicio de la carretera (Punto A) y se corta en la siguiente curva de nivel ya sea ascendente o descendente para determinar el siguiente punto de referencia obligatorio. Este proceso se repite hasta llegar al final de la carretera (Punto B). Dh: Distancia horizontal Dv: Equidistancia o intervalo de nivel Pa: Pendiente asumida Ante preliminar : Esta fase implica la creación de una poligonal formada por segmentos de líneas rectas conectadas entre sí y que se ajusta a la línea de pendientes previamente establecida. Esto proporcionará datos y elementos necesarios para generar diversas alternativas en el diseño final de la carretera. Preliminar. Una vez que se ha seleccionado la mejor alternativa de diseño considerando las condiciones establecidas en la etapa anterior, se define la poligonal del proyecto que corresponde a la línea preliminar. Esta línea sigue la misma dirección que se estableció en la fase ante preliminar, pero se esfuerza por tener segmentos de líneas rectas más largos y mantenerse cerca de la línea de pendientes para controlar el corte o relleno necesario.
Poligonal de diseño. En esta etapa, se asegura el cumplimiento de las normas establecidas de acuerdo con las condiciones elegidas para el diseño además una vez que se ha establecido la poligonal, se llevan a cabo cálculos en campo para determinar los elementos de las curvas de transición que formarán parte del diseño como se indica en las regulaciones. Luego, se procede a abscisar el alineamiento lo que significa ubicar los elementos calculados de la curva y marcar distancias cada 10 metros desde el punto A (inicio de la curva) hasta el punto B (final de la curva). Trazado del diseño vertical El diseño geométrico vertical de una carretera también conocido como alineamiento en perfil, implica proyectar el eje real de la carretera sobre una superficie vertical paralela al mismo. Esta proyección muestra la longitud real del eje de la carretera y se compone de tramos rectos llamados "tangentes verticales" que se conectan mediante "curvas verticales. Perfil del terreno. Para definir el eje coordenado vertical se registran las distancias horizontales (abscisas) previamente establecidas, lo que crea un eje coordenado horizontal. luego se superponen estas distancias horizontales en el plano topográfico para determinar la elevación correspondiente a cada una. Esta elevación se traduce en la cota negra del perfil y se registra utilizando las curvas de nivel este proceso culmina con la creación de una gráfica que representa el perfil del terreno (Cota negra Vs. Abscisas). Alineamiento vertical. En esta etapa se cumplen las normas establecidas para el trazado vertical después de obtener el perfil longitudinal del terreno, se proyectan líneas rectas llamadas "tangentes" sobre este perfil estas tangentes buscan equilibrar los cortes y rellenos en el terreno (terraplén) y cumplir con la pendiente máxima evitando que las líneas rectas queden en la misma dirección para facilitar la implementación de curvas verticales. Estas líneas rectas pueden modificarse hasta que cumplan con las normativas específicas.
proyectado.
Terreno Montañoso: En vías con terreno montañoso, las pendientes oscilan entre el 7 y el 12%. Esto conduce a que los vehículos pesados deban circular a velocidades reducidas y sostenidas en rampas durante tramos largos, lo que disminuye la capacidad de la carretera y, por lo tanto, su nivel de servicio. Terreno Escarpado: Las carreteras en terreno escarpado presentan pendientes superiores al 12%. Estas vías no son adecuadas para el tráfico de vehículos pesados debido a las pendientes extremas y se consideran inapropiadas para su uso. Según sus características. Autopistas: Estas son vías de dos o más calzadas, donde cada calzada es unidireccional y consta de dos o más carriles. Las autopistas se diseñan para garantizar un flujo de tráfico continuo y sin intersecciones a nivel. Todos los accesos y salidas están equipados con controles para garantizar que no interfieran ni alteren el tráfico principal. Multicarriles: Al igual que las autopistas, las vías de multicarriles son divididas, con cada calzada siendo unidireccional y compuesta por dos o más carriles. La diferencia radica en que estas vías tienen controles parciales en sus accesos y salidas, lo que significa que algunos puntos pueden permitir la entrada o salida del tráfico sin restricciones. Dos Carriles: Estas son vías de una sola calzada que admiten circulación en ambos sentidos de tráfico, con un carril en cada dirección. Las carreteras de dos carriles pueden tener intersecciones a nivel y sus accesos y salidas no tienen restricciones, lo que significa que el tráfico puede ingresar y salir sin controles específicos. Criterios de diseño Velocidad de diseño. Al determinar la velocidad de diseño la seguridad de los usuarios es una prioridad fundamental. Por lo tanto, la velocidad de diseño a lo largo del trazado se selecciona de manera que los conductores no se vean sorprendidos por cambios abruptos y, en consecuencia, puedan realizar su recorrido de manera segura. La velocidad de diseño de un tramo homogéneo (VTR) se establece considerando la categoría de la carretera y el tipo de terreno, asegurando así condiciones adecuadas para la circulación.
curva en comparación con la parte interior. Este ajuste se aplica al perfil transversal de la carretera en secciones curvas horizontales para contrarrestar la fuerza centrífuga que afecta a los vehículos en movimiento. Rampa de Peralte: La rampa de peralte se define como la diferencia de inclinación entre el eje longitudinal de la calzada y el borde de esta en una curva. Esta diferencia de inclinación puede variar según la velocidad de diseño, y se implementa para garantizar condiciones seguras, especialmente a medida que la velocidad aumenta. El radio mínimo: es el valor más bajo de curvatura permitido en una carretera y se expresa en metros. Es un factor clave en el diseño de carreteras, ya que influye en la velocidad de diseño. Cuanto menor sea el radio mínimo, más cerrada será la curva y por lo tanto, requerirá una velocidad de diseño más baja para garantizar la seguridad de los conductores. Este valor se calcula considerando el peralte máximo permitido y el coeficiente de fricción transversal máxima todo ello con el objetivo de garantizar curvas seguras y cómodas para los vehículos en la carretera. Ancho de la calzada. El ancho de la calzada se determina en base a varios factores, incluida la categoría de la carretera, el tipo de terreno y la velocidad de diseño del tramo específico. Estos parámetros se ajustan de acuerdo con las necesidades y estándares específicos de cada proyecto vial para garantizar un diseño adecuado de la calzada. Bombeo. se refiere a la inclinación transversal estratégica de la superficie de una carretera en tramos rectos. Esta inclinación está diseñada para garantizar que el agua de lluvia se drene hacia los bordes de la carretera, evitando acumulaciones de agua que podrían afectar la seguridad de los conductores. En la mayoría de los casos, se establece un bombeo mínimo del dos por ciento (≥ 2 %) para lograr una evacuación efectiva del agua. Longitud critica. Es una medida importante en el diseño de carreteras que busca mantener velocidades de tráfico seguras y constantes. En Colombia se define como la distancia horizontal necesaria para que
una pendiente determinada genere un aumento de elevación de 15 metros desde su punto de inicio. Esto es especialmente relevante cuando las pendientes superan el 3%, ya que tramos más largos con pendientes pronunciadas pueden reducir significativamente la velocidad de los vehículos. El perfil. En el diseño de carreteras se refiere a la representación tridimensional del eje de la carretera en relación con el terreno circundante. Para obtener este perfil, se realizan trabajos topográficos o se lleva a cabo una nivelación de alta precisión. El perfil puede mostrar elevaciones reales en referencia al nivel medio del mar y se calculan desde un punto de referencia de precisión proporcionado por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi. Esto es esencial para garantizar que la carretera esté nivelada y cumpla con los estándares de diseño. Curvas horizontales. Son elementos clave en el diseño de carreteras, ya que permiten la transición suave entre tramos rectos y curvos. Una variante importante es la "clotoide", que se caracteriza por ser una curva plana que se desarrolla gradualmente desde un punto, alejándose de él mientras disminuye su radio de curvatura. Esta curva se utiliza estratégicamente en el diseño geométrico de carreteras para lograr transiciones suaves y seguras en las curvas, optimizando la experiencia de conducción y la seguridad vial. Clotoide. es una curva geométrica utilizada en el diseño de carreteras y vías ferroviarias. Se caracteriza por su forma en espiral que se aleja gradualmente de un punto mientras disminuye su radio de curvatura. Esta curva se emplea en curvas de transición para lograr transiciones suaves entre tramos rectos y curvos, mejorando la seguridad y la comodidad de conducción. Además de las carreteras, se utiliza en ferrocarriles y otras aplicaciones de ingeniería civil que requieren transiciones graduales. Su uso eficiente es esencial para garantizar una infraestructura de transporte segura y eficaz. o TE: Punto de conexión entre la línea recta y la espiral. o EC: Punto de conexión entre la espiral y el arco circular. o CE : Punto de conexión entre el arco circular y la espiral. o ET: Punto de conexión entre la espiral y la línea recta. o AD: Ángulo de cambio en la dirección de la carretera en la curva. o RC: Radio del arco circular en la curva.
Curva convexa. la pendiente inicial (S1) es mayor que la pendiente final (S2), y se suelen ubicar bajo el encuentro de las pendientes para facilitar la transición de pendientes de manera segura y cómoda para los conductores. Este diseño es fundamental para garantizar la seguridad y la comodidad en la operación de vehículos en la carretera. Curvas cóncavas. En una curva cóncava, la pendiente final (S2) es mayor que la pendiente inicial (S1). Estas curvas se diseñan ubicándolas sobre el punto de encuentro de las pendientes. Esta configuración permite una transición suave y segura de una pendiente más pronunciada a una menos pronunciada en la carretera, lo que es esencial para garantizar la seguridad y la comodidad de los conductores mientras navegan por la vía. La elección entre curvas cóncavas o convexas depende de las condiciones específicas de diseño y topografía de la carretera. Curvas simétricas. lo que significa que están formadas por dos parábolas de igual longitud que se conectan en la proyección vertical del Punto de Intersección de las Tangentes Consecutivas (PIV). La forma recomendada de una curva vertical simétrica es la parábola cuadrática, que se caracteriza por tener una transición uniforme en la pendiente de la carretera. Este enfoque de diseño garantiza una transición suave y predecible en la pendiente, contribuyendo a la seguridad y comodidad de los conductores en la carretera. Curva asimétrica. son un tipo de diseño donde la curva vertical está compuesta por dos parábolas de diferente longitud, L1 y L2, que se conectan en la proyección vertical del Punto de Intersección de las Tangentes Consecutivas (PIV). A diferencia de las curvas verticales simétricas en las que ambas parábolas tienen la misma longitud, las curvas verticales asimétricas presentan una transición desigual en la pendiente de la carretera. Este diseño puede ser útil en situaciones específicas donde se requiere una variación abrupta en la pendiente para adaptarse a la topografía o las condiciones de diseño de la carretera. o PCV: La abscisa donde comienza una curva vertical en la carretera. o PIV: La abscisa donde ocurre el cambio de pendiente en la curva vertical. o PTV: La abscisa donde finaliza la curva vertical en la carretera.
o L: La longitud de la curva vertical, medida en metros a lo largo de su proyección horizontal. o S1: La pendiente de la tangente de entrada en la carretera, expresada en porcentaje (%). o S2: La pendiente de la tangente de salida en la carretera, también en porcentaje (%). o Y: La coordenada vertical en cualquier punto de la curva, a menudo referida como la corrección de la curva vertical. o X: La distancia horizontal desde el PCV o el PTV a cualquier punto en la curva. o A: La diferencia algebraica entre las pendientes de entrada y salida de la curva vertical, expresada en porcentaje (%). longitud mínima de las curvas. en el diseño de carreteras es crucial para garantizar la seguridad y la comodidad de los conductores, especialmente en áreas donde la pendiente de la carretera cambia significativamente. A continuación, se proporciona más información sobre cómo se determina la longitud mínima de las curvas verticales: Diferencia de Pendientes : La longitud mínima de la curva vertical está directamente relacionada con la diferencia de pendientes entre la tangente de entrada y la tangente de salida de la curva. Esta diferencia se expresa en términos de porcentaje (%). Criterio General : El criterio general establece que, si la diferencia de pendientes es mayor al 1%, se debe diseñar una curva vertical para suavizar la transición entre las dos pendientes. Esto se hace para evitar cambios abruptos en la pendiente que podrían ser peligrosos para los conductores. Longitud Mínima : La longitud mínima de la curva vertical se calcula según fórmulas y criterios específicos, que varían según las normativas y estándares de diseño de carreteras de cada país. Estos criterios consideran factores como la velocidad de diseño, el tipo de terreno y la seguridad del tráfico. Suavización Gradual : El propósito principal de la curva vertical es permitir una transición gradual entre las pendientes de entrada y salida, lo que ayuda a mantener una conducción segura y cómoda para los conductores. la longitud mínima de las curvas verticales se determina en función de la diferencia de pendientes y otros factores específicos del diseño de la carretera. Esto asegura que los cambios en la pendiente se realicen de manera gradual y segura para los usuarios de la carretera.
sitio. Se estima que para tramos de 50 metros lineales, el tiempo de ejecución e instalación puede reducirse hasta en 10 días en comparación con la fundición en el lugar. o Mayor Calidad del Concreto: La calidad del concreto utilizado en las Box Culvert es controlada al 100% en una planta de mezclado, lo que garantiza resistencias y compactación superiores. Además, el proceso de mezclado se lleva a cabo en una planta mezcladora controlada por computadora, lo que resulta en una mayor calidad del material. o Procesos Estandarizados: Los procesos de fabricación de las Box Culvert son estandarizados, lo que garantiza una alta calidad en los materiales, la geometría y la colocación de las parrillas de acero. o Logística Simplificada: La instalación de las Box Culvert implica procesos logísticos más simples, lo que reduce los riesgos y la probabilidad de imprevistos en el sitio de construcción. o Diseño Personalizado: Las Box Culvert se pueden diseñar de manera específica para cada proyecto, lo que permite obtener la mejor economía y resistencia estructural según las necesidades particulares de la obra. Las normas aplicables o NTC 5558 - Bandas Sellantes para Juntas de Tuberías y Box Culvert: Esta norma se refiere a las bandas sellantes utilizadas en las juntas de tuberías y Box Culvert. Establece requisitos y especificaciones para garantizar la estanqueidad y durabilidad de las juntas, lo que es fundamental para la eficacia de las estructuras de Box Culvert. o NTC 5672 - Secciones Rectangulares Prefabricadas de Concreto Reforzado "Box Culvert" para Alcantarillados de Aguas Lluvias y Aguas Servidas: Esta norma se enfoca en las secciones rectangulares prefabricadas de concreto reforzado, conocidas como Box Culvert, que se utilizan en sistemas de alcantarillado para gestionar aguas pluviales y aguas servidas. Establece los requisitos y especificaciones técnicas para el diseño, fabricación, inspección y uso de estas estructuras, asegurando su calidad y funcionamiento adecuado. Secciones transversales. típicas de una carretera están diseñadas de acuerdo con la ubicación de la explanación en relación con el perfil natural del terreno. Ancho de Zona o Derecho de Vía. Esta franja de terreno se destina a la construcción, mantenimiento, futuras
ampliaciones, servicios de seguridad, servicios auxiliares y desarrollo paisajístico de la carretera. No se le puede dar un uso privado y su ancho mínimo depende del tipo de vía. Corona. La corona es la parte de la carretera que incluye la calzada y las bermas. El ancho de corona se mide horizontalmente y puede variar según el diseño de la carretera. Rasante. Representa la altura en el eje de la superficie de acabado de la pista en la sección transversal. En disposición vertical, corresponde a la recta que da los puntos anteriores cortando un plano vertical perpendicular al eje. Pendiente Transversal. Indica la inclinación de la corona y la mesa, que es perpendicular a su eje. Pueden existir tres tipos de pendientes transversales según su posición en relación con los elementos lineales horizontales. Calzada. Es la parte de la corona utilizada para la circulación vehicular, compuesta por dos o más carriles y uno o dos sentidos de circulación Berma. Se encuentra entre el borde de la calzada y la cuneta, cumpliendo varias funciones, como la protección del pavimento, permitir detenciones ocasionales de vehículos, proporcionar espacio adicional para maniobras de emergencia y aumentar la seguridad. Ancho de la Berma. El ancho de las bermas varía según la categoría de la carretera, el tipo de terreno y la velocidad de diseño del tramo. Estos elementos son esenciales en el diseño geométrico de carreteras y se ajustan de acuerdo con las normativas y especificaciones aplicables al proyecto.
