trazado de vias ejemplo

INGENIERÍA CVIL

TRAZADO Y SELECCIÓNDE RUTAS

Asignatura:

DISEÑO VÍAL

Tarma, febrero del 2013

INGENIERÍA CIVIL

INDICE

INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………… 3

1. MARCO TEÓRICO…………………………………………………………………….…... 4

2. OBJETIVOS………………………………………………………………………………... 9

3. DIFICULATES ENCONTRADAS…………………………………………………………. 10

4. MATERIALES, HERRAMIENTAS, INSTRUMENTOS UTILIZADOS………………… 10

5. EJECUCIÓN DE TRABAJO……………………………………………………………………

5.1. EJERCICIO………………………………………………………………………….…..….

5.2. DESARROLLO……………………………………………………………………….…….

5.3. ABSCISAS Y COTAS A LO LARGO DE LAS RUTAS…………………………

5.4. ANÁLISIS MEDIANTE EL MÉTODO DE BRUCE…………………………………..…..

10

10

11

14

15

6. RECOMENDACIÓN…………………………………………………………………. 17

7. CONCLUSIÓN………………………………………………………………………. 17

BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………….… 18

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INTRODUCCION

Una carretera es una infraestructura de transporte especialmente acondicionado dentro de toda una faja de terreno denominada derechode vía, con el propósito de permitir la circulación de vehículos de manera continua en el espacio y en el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y comodidad.En el proyecto integral de una carretera, el diseño geométrico es parte más importante ya que a través de él se establece configuración geométrica tridimensional, con el propósito de que la vía sea funcional, segura, cómoda, estética y compatible con el medio ambiente.Una víaserá funcional de acuerdo a su tipo, características geométricas y volúmenes de tránsito, de tal manera que ofrezca una adecuada movilidad a través de una suficiente velocidad de operación.La geometría de la vía tendrá como premisa básicala de ser segura, a través de un diseño simple y uniformeLa vía será cómoda en la medida que se disminuya las aceleraciones de los vehículos, lo cual se lograra ajustando las curvas de la geometría y sus transiciones a las velocidades de operación por las que optan los conductores a lo largo de tramos rectos.La vía será estética al adaptarse a l paisaje permitiendo generar visuales agradables a la perspectiva cambiante, produciendo en el conductor un recorrido fácil.La vía será económica, cuando cumpliendo con los demás objetivos, ofrece el menor costo posible tanto en su construcción como en su mantenimiento.Finalmente la vía deberá ser compatible con el medio ambiente, adaptándose en lo posible a la topografía natural, a los usos de suelo y al valor de la tierra, y procurando mitigar o minimizar los impactos ambientales

1. MARCO TEORICO

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1.1. ESTUDIO DE RUTAS PARA EL TRAZADO DE VÍAS.

Se entiende por ruta a la faja de terreno, de ancho variable, que se

extiende entre los puntos terminales e intermedios por donde la carretera

debe obligatoriamente pasar y dentro de la cual podrá localizarse el

trazado de la vía.

1.2. CONTROLES PARA LOCALIZAR UNA CARRETERA.

1.2.1. LA TOPOGRAFÍA.

La topografía es uno de los factores principales en la localización de

una carretera. El ingeniero examina una faja de terreno buscando las

características topográficas que restringen el trazo; estos controles

pueden ser naturales o hechos por el hombre. Generalmente afecta a

los alineamientos, pendientes, visibilidad y secciones transversales

de la vía.

Montañas, valles, colinas, pendientes escarpadas, ríos y lagos

imponen limitación en la localización y son, por consiguientes,

determinantes durante el estudio de las rutas.

1.3. ELABORACIÓN DE LOS CROQUIS.

El estudio inicial de las rutas se realiza, generalmente, sobre una carta, o

sobre fotografías de la región. Es sabido que una y otras son una

representación del terreno, obtenidas por proyección sobre un plano, de

una parte de la superficie esférica de la tierra.

El relieve del terreno puede aparecer representado en la carta de muy

diversas maneras

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La más usual es por medio de curvas de nivel que enlazan puntos del

terreno situados a la misma cota.

1.4. LONGITUD APROXIMADA DE LA RUTA.

La longitud de una carretera está en relación directa con su alineamiento;

muchas veces, esta longitud se ve incrementada, tanto por los desarrollos

como por los puntos de control, alejándose de la línea recta entre los

puntos terminales de la carretera.

El cálculo de la longitud aproximada depende del tipo de terreno donde se

efectúa el estudio y se puede determinar:

1.4.1. LÍNEA DE VUELO

Se llama línea de vuelo a la línea que une los puntos terminales de

una carretera y por lo tanto es la distancia más corta entre estos

puntos; en la práctica, la longitud de la carretera será mayor que esta

línea ideal, puesto que el trazo se ira acomodando a la topografía del

terreno. Por esta razón, la longitud aproximada se determina

aumentando a la línea de vuelo un porcentaje de longitud que

depende del tipo de topografía del terreno. Así, si el terreno es

ondulado se le aumenta un 30 a 40%, si el terreno es accidentado,

se le aumenta un 80%. En casos especiales, este aumento puede

llegar hasta el 100% o más.

Expresado en una formula se tiene:

Longitud aproximada = Línea de vuelo x c

c = Constante que depende del terreno y varia de 1,4 a 2.

1.4.2. PENDIENTE MEDIA DE LA VÍA

Se calcula la longitud aproximada, determinando la diferencia de nivel

entre los puntos terminales y las cotas de los puntos más altos o más

bajos que constituyen los puntos de control.

La sumatoria de las diferencias de nivel (desnivel acumulado, de los

diferentes puntos) dará la altura total por vencer para ejecutar el trabajo.

H = Sumatoria (h1 + h2 + h3 + h4 +h5 +......)

Se expresará en la siguiente formula:

L= Hp(% )

Dónde:

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L = Longitud aproximada de la ruta en m

p = Pendiente media considerada

Ej. Para una ruta con H = 240m y p = 3%

Se tiene: L = 240 / 0,03 = 8 000 m

1.5. RUTAS Y LÍNEAS DE PENDIENTE

1.5.1. SELECCIÓN DE RUTAS.

Se entiende por ruta aquella franja de terreno, de ancho variable,

comprendida entre dos puntos obligados extremos y que pasa a lo

largo de puntos intermedios, dentro de la cual es factible realizar la

localización del trazado de una vía. Los puntos obligados son

aquellos sitios extremos o intermedios por los que necesariamente

deberá pasar la vía, ya sea por razones técnicas, económicos,

sociales o políticas; como por ejemplo: poblaciones, áreas

productivas, puertos, puntos geográficos como valles y depresiones,

etc.

La identificación de una ruta a través de estos puntos obligados o de

control primario y su paso por otros puntos intermedios de menor

importancia o de control secundario, hace que aparezcan varis

rutas alternas. Son ejemplo de puntos de control secundario:

caseríos, cruces de ríos y cañadas, cruces con otras vías, zonas

estables, bosques, etc.

Para todas las rutas alternas, es necesario llevar a cabo la actividad

denominada selección de ruta, la cual comprende una serie de

trabajos preliminares que tienen que ver con acopio de datos, estudio

de planos, reconocimientos aéreos y terrestres, poligonales de

estudio, etc.

1.6. EVALUACIÓN DEL TRAZADO DE RUTAS.

La mejor ruta entre varias alternas, que permita enlazar dos puntos

extremos o terminales, será aquella que de acuerdo a las condiciones

topográficas, geológicas, hidrológicas y de drenaje, ofrezca el menor costo

con el mayor índice de utilidad económica, social y estética. Por lo tanto,

para cada ruta será necesario determinar, en forma aproximada, los costos

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de construcción, operación y conservación de la futura vía a proyectar,

para así compararlos con los beneficios probables esperados.

Existen varios métodos de evaluación de rutas y trazados alternos, con los

cuales se podrá hacer la mejor selección, Dentro de estos métodos, se

encuentra el de Bruce, en el cual se aplica el concepto de longitud virtual.

Compara, para cada ruta o trazado alterno, sus longitudes, sus desniveles y

sus pendientes, tomando en cuenta únicamente el aumento de longitud

correspondiente al esfuerzo de tracción en las pendientes. Se expresa así:

X 0=X+ k∑ y

Dónde:

X0 = Longitud resistente (m)

X = Longitud total el trazado (m)

∑y = desnivel o suma de desniveles (m)

K = Inverso del coeficiente de tracción.

En la tabla, aparecen los valores de k para los distintos tipos de superficie

de rodamiento.

Tabla: Valores del Inverso del coeficiente de tracción.

Tipo de Superficie Valor medio de k

Carretera en tierra 21

Macadam 32

Pavimento asfaltico 35

Pavimento rígido 44

1.7. LÍNEA DE PENDIENTE O DE CEROS.

Es aquella línea que, pasando por los puntos obligados del proyecto,

conserva la pendiente uniforme especificada y que de coincidir con el eje

de la vía, este no aceptaría cortes ni rellenos, razón por la cual también se

le conoce con el nombre de línea de ceros.

1.8. TRAZADO DE UNA LÍNEA DE PENDIENTE

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En la isometría del terreno natural con curvas de nivel cada cinco (5)

metros, ilustrada en la figura, considérese los puntos A y B sobre las curvas

de nivel sucesivas 205 y 210. La pendiente de la línea recta AB, que los

une, es:

Pendiente de AB = tang α = BCAC

Luego, se quiere mantener una línea de pendiente uniforme igual a tang α,

la distancia horizontal necesaria de una curva de nivel a otra será:

AC = BCtangα

Dónde:

AC = Distancia horizontal entre curvas de nivel sucesivas o abertura del

compás.

BC = Diferencia de nivel entre curvas o equidistancia.

Tang α = Pendiente de la línea recta AB. Pendiente de la línea de ceros.

Por lo tanto, también puede decirse que:

a = equidistancia

p

Donde, a es la abertura del compás y p es la pendiente uniforme de la

línea de ceros.

De esta manera, la distancia AC o a, en metros, reducida a la escala del

plano, se podrá trazar con un compás de puntas secas a partir del punto

inicial, materializándose así una serie de puntos sobre curvas sucesivas,

cuya unión constituye la línea de ceros, tal como se muestra en la figura

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En términos generales, en el trazado de una línea de ceros, se pueden

presentar dos casos: el primero, consiste en llevar desde un punto inicial

una línea de ceros de pendiente uniforme sin especificar el punto final o de

llegada. El segundo, consiste en trazar una línea de ceros a través de dos

puntos obligados. En este último caso será necesario estimar la pendiente

máxima que une los dos puntos, la cual deberá ser comparada con la

pendiente máxima permitida por la normas. Mediante el ejemplo 2 y el

problema 2 se podrá ejercitar el trazado de líneas de ceros según estos dos

casos.

La línea de ceros en el terreno se lleva marcándola en la dirección general

requerida, pasando por los puntos de control y por los lugares más

adecuados. Para tal efecto, se emplean miras, jalones y clisímetros (niveles

de mano Locke o Abney).

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO PRINCIPAL

Trazar tres vías o carreteras para unir los puntos 3 y 4 en el plano de

curvas de nivel, de equidistancia de 50m.

2.2. OBJETIVO SECUNDARIO

Aplicar los conocimientos adquiridos sobre trazado de carreteras

Evaluar y seleccionar la ruta más óptima de acuerdo a las condiciones

topográficas, geológicas, hidrológicas y de drenaje, ofrezca el menor

costo con el mayor índice de utilidad económica, social y estética.

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3. DIFICULATES ENCONTRADAS

Identificación del lugar por donde ira el trazado en el plano de curvas de nivel.

Sobrepasar los límites de pendiente máxima en lugares donde la topografía es muy accidentada.

Aplicación la constante(c=1.4-2), para hallar la distancia aproximada.

4. MATERIALES, HERRAMIENTAS, INSTRUMENTOS UTILIZADOS Compas escalimetro lápiz calculadora papel

5. EJECUCIÓN DE TRABAJO5.1. En la figura dibujada a escala 1:20000, con curvas de nivel de

equidistancias de 50m. sobre él se identifican dos puntos 3 y4. Realizar el estudio de posibles rutas que unan los puntos dados. Pendiente 6%

5.2.

DESARROLLO:

Sobre el plano dado se han trazado tres posibles rutas, mediante la

identificación de los puntos de paso A, B, C, D, f, g, h, α ,β , ϑ , γ de control

primario y secundario. Tales rutas son:

Ruta 1 = 3ABCD4, siguiendo la parte alta

Ruta 2 = 3fgh4, siguiendo la parte media

1:20000

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Ruta 3 = 3αβϑγ4, siguiendo la parte baja.

Ruta 1:

Tramo 3A

a) Longitud aproximada(empleamos línea de vuelo):medimos directamente

con el escalimetro la distancia directa= 1000m

b) Determinamos las cotas: 3=250; A=300

c) Observamos el plano y decidimos en cuantas vueltas podemos llegar

(abertura de compas), en nuestro caso la distancia 1000m, puede ser

dividida en 2 vueltas de 500m: a=500m.

d) Desnivel: 300-250=50m.

e) Pendiente: p=50

1000=0.05 = 5.0%

f) Equidistancia: a=equidistancia

p∴ E=a x p=500 x 0.05 = 25m

Tramo AB



b) Aplicamos el uso de una constante c=1.2∴1110 x 1.2=1344

c) Determinamos las cotas: A=300; B=300

d) Observamos el plano y decidimos en cuantas vueltas podemos llegar



e) Desnivel: 300 - 300=0m.

f) Pendiente: p= 0

1144 = 0.0 = 0.0%

g) Equidistancia: a=equidistancia

p∴ e=a x p=336 x 0.00 = 0m

Tramo BC



b) Determinamos las cotas: B=300;C=250




d) Desnivel: 250 - 300= -50m.

e) Pendiente: p= −50960

= 0.052 = -5.2%

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f) Equidistancia: a=equidistancia

p∴ E=a x p=480 x -0.052 = -24.96m

Tramo CD



b) Determinamos las cotas:C=250; D=325




d) Trazamos en el plano con a= 375 y llegamos a D con cuatro vueltas de

375m + 60m.

e) Nueva longitud: 1560m

f) Nueva abertura de compas: a=390m 390m x 4 vueltas =1560m

g) Desnivel: 325 - 250 = 75m.

h) Pendiente: p= 75

1560 = 0.048 = 4.8%

i) Equidistancia: a=equidistancia

p∴ E=a x p=390 x -0.048 = 18.72m

Tramo D4



b) Determinamos las cotas: D=325; 4=250




d) Trazamos en el plano con a= 3395 y llegamos a D con cuatro vueltas de

395m + 20m.

e) Nueva longitud: 1600m

f) Nueva abertura de compas: a= 400m 400m x 4 vueltas =1600m

g) Desnivel: 250 - 325 = -75m.

h) Pendiente: p= −751600

= -0.047 = -4.7%

i) Equidistancia: a=equidistancia

p∴ E=a x p=400 x -0.047 = -18.8m

Ruta 2:

Tramo 3f

Desnivel = 275 – 250 = 50m Distancia horizontal = 2200m

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Pendiente =50

2200 = 0.022 = 2.22%

Equidistancia: 6.05

Tramo fg

Desnivel = 250 -275 = -25 Distancia horizontal = 2760m

Pendiente =−252760

= -0.009 = -0.9%

Equidistancia: -3.11m

Tramo gh

Desnivel = 300 – 250 = 50 Distancia horizontal = 1125m

Pendiente =50

1125 = 0.044 = 4.4%


Tramo h4

Desnivel = 225 – 300= - 50m Distancia horizontal = 2000m


= -0.25 = -2.5%

Equidistancia: 10m

Ruta 3:

Tramo 3α


Pendiente =25

1490 = 0,168 = 1.68%

Equidistancia: 82.32m

Tramo αβ

Desnivel = 225 -275 = -50 Distancia horizontal = 1050m


= -0.047 = -4.7%


Tramo βϑ

Desnivel = 175 - 225 = -50 Distancia horizontal = 1196m

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= -0.042 = -4.20%


Tramo ϑγ

Desnivel = 225 – 225= 0m Distancia horizontal = 1800m

Pendiente =50

1800 = 0.00 = 0.00%

Equidistancia: 0.00m

Tramo γ 4


Pendiente =25

1100 = 0.023 = 0.23%

Equidistancia: 6.3m

5.3. ABSCISAS Y COTAS A LO LARGO DE LAS RUTAS

RUTAS PUNTOSLONGITU

D ABCISAS COTAS

RUTA 1

3 250A 1000 K 1 + 000 300B 1144 K 2 + 144 300C 960 K 3 + 104 250D 1560 K 4 + 664 3254 1600 K 6 + 264 250

RUTA 2

3 K 0 + 000 250F 2200 K 2 + 200 275G 2760 K 4 + 960 250H 1125 K 6 + 085 3004 2000 K 8 + 085 250

RUTA 3

3 K 0 + 000 250α 1490 K 1 + 490 275β 1050 K 2 + 540 225ϑ 1196 K 3 + 736 225γ 1800 K 5 + 536 2254 1100 K 6 + 636 250

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Con el propósito de realizar una evaluación preliminar más precisa, es necesario elaborar un perfil longitudinal de las rutas, como se muestra en la figura

5.4. ANÁLISIS MEDIANTE EL MÉTODO DE BRUCE

La evaluación preliminar de las tres rutas se hará con base en la comparación de sus longitudes, desniveles y pendientes. Para tal efecto, se supone que las vías a construir sobre estas rutas serán pavimentadas en concreto y que la pendiente recomendada es del 4%. Por lo tanto, de acuerdo a la ecuación:

X 0=X+ k∑ y

Dónde:

X0 = Longitud resistente (m)

X = Longitud total el trazado (m)

∑y = desnivel o suma de desniveles (m)

K = Inverso del coeficiente de tracción.

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Para cada ruta se tienen las siguientes longitudes resistentes, X0:

Ruta 1:

Desniveles perjudiciales por contrapendientes =50 + 75 = 125m

∑y : 125X : 6264K : 44

X0= X + k ∑y= 6264+ (44)125 : 11764

Ruta 2:

Desniveles perjudiciales por contrapendientes = 50 + 25 = 75m

∑y : 75X : 8085K : 44

X0= X + k ∑y= 80854+ (44)75 : 11385

Ruta 3:

Desniveles perjudiciales por contrapendientes = 25 + 25 = 50m

∑y: : 50X: : 6636K: : 44

X0= X + k ∑y= 6636+ (44)50 : 8836

Ahora, si el análisis de longitudes resistentes se realiza en sentido contrario, esto es

de 4 a3, como sería el caso de una carretera de dos direcciones, se tiene:

(Aquí se considera las pendientes negativas que ahora ya serán positivas por que se

cambió el sentido de B a A y en el exceso de pendientes se considera las mayores a

4% y se resta estas: 0,04)

Ruta 1:

Desniveles por contrapendientes: 50 + 75 = 125m

Desniveles por exceso de pendientes:

= (0.05-0.04)1000 = 10m

= (0.048-0.04)1560= 12.48m

∑y : 125X : 6264K : 44

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X0 = X + k ∑y = 6264 + 44 (125 +10+12.48) : 12753.12m

Ruta 2:


Desniveles por exceso de pendientes:

= (0.044-0.04)1125 = 4.5m

∑y : 75X : 8085K : 44

X0 = X + k ∑y =8085 + 44 (75 +10) : 11583Ruta 3:


∑y : 50X : 6636K : 44

X0 = X + k ∑y =6636 + 44 (50) : 8836

Como puede observarse, para ambos sentidos, la ruta de menor resistencia es la

Ruta 3, la cual se hace atractiva. Sin embargo, ella incorpora la construcción de

dos puentes en el punto ϑ y γ , situación que elevaría los costos. Por lo tanto, si se

trata de un proyecto económico, desde este punto de vista la mejor ruta será la

Ruta 2.

6. RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS

Parte más estrecha en el cauce de un rio, especial para la ubicación de un puente.

Abra más baja y más amplia que permite mejor visibilidad y lograr un trazo en forma diagonal

Para el trazo de curvas de volteo se debe buscar las distancias entre curvas más amplias o llanas posibles.

Con el propósito de realizar una evaluación preliminar más precisa, es necesario elaborar un perfil longitudinal de las rutas.

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7. CONCLUSIONES

Para la selección final de una rauta aplicamos el “método de Bruce”

Es importante evaluar y seleccionar la ruta más óptima de acuerdo a las

condiciones topográficas, geológicas, hidrológicas y de drenaje, ofrezca el

menor costo con el mayor índice de utilidad económica, social y estética.

BIBLIOGRAFÍA

Carreteras (Diseño moderno), de José Céspedes Abanto

Diseño Geométrico de carreteras(Upload By Belorofonte), James Cardenas

Crisales

Trazado de carreteras, Prof. Josep Pedret Rodés

Diseño Geométrico de vías, de Pedro Antonio Chocontá Rojas

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