Monografia Vias

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DEN INGENIERIA CIVIL

Curso Profesor

: DISEÑO GEOMETRICO DE VIAS : Ing.

Título de Informe

: PROYECTO GRUPAL DE TRAMO A-D

Apellidos y Nombres Nombres

:









Tong Landa, Wei Zheng

Diseño Geométrico de Vías


DISEÑO GEOMETRICO DE VÍAS INTRODUCCIÓN: Las vías de comunicación son el eje importante para el desarrollo social y económico de una nación y un correcto diseño evita pérdidas de capital del Estado, prevaleciendo la seguridad del conductor como la del peatón. El curso TALLER Diseño Geométrico de Vías de la Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil, de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Ricardo Palma, surge como una necesidad de difundir la nueva tecnología de la Ingeniería Vial, pero aplicada al desarrollo de OBRAS VIALES en la modalidad de curso. Sin embargo, los conocimientos sobre esta materia son muy extensos, como ya se ha indicado, y un estudio completo sobre el diseño de carreteras solo se puede efectuar dividiéndolos en cursos específicos. En tal sentido, y dado el tiempo limitado asignado al curso, nos limitaremos a tratar temas fundamentales relacionados con el estudio de Diseño geométrico de carreteras, referidos a casos prácticos de solución logrados tanto en las vías del país como en las de otros países; empleando en exposiciones escritas, ayudas audiovisuales y separatas seleccionadas para tal efecto.

CONCEPTO FUNDAMENTAL: El diseño geométrico es la parte más importante dentro de un proyecto de construcción o mejoramiento de una vía, pues allí se determina su configuración tridimensional, tridimensional, es decir, la ubicación y la forma geométrica definida para los elementos de la carretera; de manera que ésta sea funcional, segura, cómoda, estética, económica y compatible con el medio ambiente. Para diseñar geométricamente una vía resulta más sencillo abstraerse de su carácter tridimensional y asumir parejas bidimensionales que faciliten los cálculos y el entendimiento. Entonces se tienen: el diseño en planta, en el que la vía es vista “desde arriba” proyectando

el eje de la misma sobre un plano horizontal, suprimiendo su dimensión vertical; el diseño vertical, o perfil longitudinal, tomando una de las dimensiones horizontales (longitud, por supuesto) y combinándola con la vertical (cota); y el diseño transversal, considerando el ancho de la vía y la dimensión vertical. En cada uno de ellos el estudiante tendrá la oportunidad de aprender a crear todos los elementos que componen el diseño geométrico de una carretera. Finalmente se estudiarán algunos métodos para localizar los elementos diseñados, es decir, para materializar la vía en el terreno utilizando técnicas de topografía. topografía.

OBJETIVOS DEL CURSO: Los principales objetivos del presente curso son: 

Estudiar y discutir los factores que se deben tomar en cuenta en la planificación y diseño de las vías de comunicación.







 





Estudiar y discutir la relación e importancia entre conductores, peatones, vehículos y vías. Estudiar y discutir la relación existente entre capacidad y niveles de servicio y el diseño geométrico. Estudiar y discutir los criterios de seguridad involucrados en el diseño de vías. Estudiar y discutir los criterios de diseño para los diferentes tipos de vías tanto rurales como urbanas. Aplicar los conceptos estudiados mediante la realización de proyectos geométricos durante el semestre en curso. Introducirnos en el uso de programas de diseño geométrico (CAD software)

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 



El presente trabajo propone el diseño de una carretera nueva de tercera clase, el cual cumple los requerimientos del Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG-2001. También se describirán las consideraciones físicas, geográficas y económicas que intervienen en el diseño y construcción, los cuales varían dadas las características del lugar, suelo y condiciones climatológicas. Comprometer al estudiante con la seguridad vial y dotarle de la capacidad para que diseñe carreteras seguras y, al mismo tiempo, se convierta en un usuario ejemplar en cuanto a la prevención de accidentes de tránsito.

DATOS OBTENIDOS EN CAMPO: 





El cual se realiza con equipos topográficos como la estación total, sobre el área donde se desarrollara la vía. Para el presente trabajo el levantamiento topográfico es proporcionado por el profesor en un archivo digital en la que nos proporcionan las curvas de nivel. TRAFICO: Este dato debería de recolectarse en el lugar donde se desarrollara la vía, (mediante encuestas, conteos de origen destino, etc), pero en el presente trabajo se utilizaran datos estimados, asumiendo que el IMDA (Indide Medio Diario Anual) es menor a 400 Veh/día PRECIPITACION: De acuerdo a la ubicación de la zona donde se desarrollara el proyecto, y con ayuda del internet se obtiene que la zona esta a menos de 3000 msnm la que tiene una precipitación menor a 500 mm/año. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO:



CARACTERISTICAS DE LA VIA A DISEÑAR: TIPO DE SUPERFICIE: Pavimento superior ESTRUCTURA DE PAVIMENTO: La estructura de pavimento es la siguiente: Asfalto : Base Sub Base Número de Carriles

0.040 m : 0.15 m : 0.20 m : Dos Carriles



TOPOGRAFIA DEL TERRENO:

ALINEAMIENTO (LÍNEA DE GRADIENTE):



CLASIFICACION DE ACUERDO A LA DEMANDA: 

Carreteras de 3ra clase:

Son carreteras con IMDA entre 2000 y 4000 veh/dia, con una calzada de dos carriles de 3.30 m de ancho como mínimo. Puede tener cruces o pasos vehiculares a nivel y en zonas urbanas es recomendable que se cuente con puentes peatonales o en su defecto con dispositivos de seguridad vial, que permitan velocidades de operación con mayor seguridad. La superficie de rodadura de estas carreteras debe ser pavimentada.

CLASIFICACIÓN SEGÚN CONDICIONES OROGRÁFICAS: 

Terreno ondulado tipo 2:

Tiene pendientes transversales al eje de la vía entre 11% y 50% y sus pendientes longitudinales se encuentran entre 3% y 6% demandando un moderado movimiento de tierras, lo que permite alineamientos más o menos rectos sin mayores dificultades en el trazado.

CALCULO DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO (Vd.): Tráfico: < 400 VEH/DIA  DG-2011 (3º categoría) Orografía: Tipo II (ondulado) Por razones de norma la Velocidad directriz puede ser: Vd. = 30, 40, 50 o 60 Km/H Para nuestro proyecto elegimos: (EL MENOR INTERMEDIO) Vd. = 40KHP





CALCULO LONGITUD DE TRAMOS EN TANGENTE: Velocidad de diseño = 40KHP



Lmin s = 56 m Lmin o = 111 m



Lmax m = 668 m





CALCULO DE RADIO MÍNIMO Y PERALTE MÁXIMO:    

Orografía = Tipo II Velocidad de diseño = 40KHP Radio mínimo = 50 m Peralte máximo = 8.00%

CALCULO DEL BOMBEO DE CALZADA:   

Se asume una precipitación de > 500 mm/año Superficie: Pavimento asfaltico y/o concreto portland Bombeo: 2.5 %



CALCULO DEL ANCHO DE CALZADA PARA DOS CARRILES:  

 

Tráfico: < 400 VEH/DIA  DG-2011 (3º categoría) Orografía: Tipo III

Velocidad de diseño = 40KHP Ancho de Calzada= 6.60 m

INCLINACION DE LA BERMA:



Por norma esta será de 4%.



ALINEAMIENTO DE LA CARRETERA:



Una vez conocidos estos datos básicos e importantes se dispondrá a hacer el alineamiento de la vía y su súper elevación para las curvas.

DISEÑO DE ESPIRALES: Elección de curvas que necesitan espiral (tabla 302.11a)

Todas las que tengan un radio menor de 150m las necesitarán. Variación de la aceleración transversal por unidad de tiempo J (Tabla 309.09)



CALCULO DE DISEÑO DE LAS ESPIRALES: CURVA N° 1: (SIN ESPIRAL) Radio= 160 m Vd= 40 km/h Bombeo = 2.5% Peralte= 5.2 % Sobre ancho

  =  −  ( − )  + √

 = 0.7

Reemplazando el valor de Ln obtenemos los valores de Sobreancho.

Sin embargo para graficar el ensanchamiento de la calzada, se necesitó de cálculos para encontrar la variación del sobreancho a lo largo de su desarrollo, por lo que fue necesario relacionarla con el cálculo de las longitudes entre los puntos que conforman el desarrollo de la transición de peralte: AB, BC, CD, AD, FA, CPc.

Transición de Peralte de una curva circular Diseño Geométrico de Vías Transición de


CURVA N° 2:

V = 40 km/h J = 0.5 (m3/s) P = 0.5%

R = 110m

A= 36.14

Lmin =

Lmin=23.85=30 m (REDONDEANDO) Comprobando lo siguiente: 1º

Ls ≥ 30 m (Cumple)

2°

Lespiral ≥ Ltp



30 ≥14.61 3º

Ls ≤ 1.5Lmin Ls ≤ 1.5(23.87) Ls ≤ 35.78 Ls ≤ (2.4R)0.5 Ls ≤ (2.4*110) Ls ≤ 51.38=52(REDONDEANDO)

4º

POR ESTETICA Y GUIADO OPTICO R/3<=A
Estaca 0+108.513

-4.00

-2.50

-2.50

-4.00

A

0+112.409 0+115.656

-2.50

-2.50

-2.50

-4.00

B

0+118.902

0.00

0.00

-2.50

-4.00

2.50

2.50

-2.50

-4.00

-3.64

-3.64

3.64

3.64

-4.00

-4.00

4.00

4.00

-5.20

-5.20

5.20

5.20

-5.20

-5.20

5.20

5.20

-4.00

-4.00

4.00

4.00

0+236.163 0+237.644 0+239.124 0+242.371

-3.64

-3.64

3.64

-4.00

2.50

2.50

-2.50

-4.00

0+ 245.618

0.00

0.00

-2.50

-4.00

-2.50

-2.50

-2.50

-4.00

-4.00

-2.50

-2.50

-4.00

F

0+122.149 C Pc

G D

0+125.396 0+126.876 0+128.357 0+128.825 0+129.292 0+130.851 0+132.409

0+157.334 0+182.260 0+207.186 D'

0+ 232.111 0+233.669

G

0+235.228 0+235.695

PT

C'

B'

0+248.864 A'

AF

0+252.111 0+254.059 0+256.007

Sa

Carril

Sa+Carril

0.000 0.114 0.227 0.341 0.455 0.506 0.558 0.575 0.591 0.645 0.700 0.700 0.700 0.700 0.700 0.645 0.591 0.575 0.558 0.506 0.455 0.341 0.227 0.114 0.000

3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30 3.30

3.300 3.414 3.527 3.641 3.755 3.806 3.858 3.875 3.891 3.945 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 3.945 3.891 3.875 3.858 3.806 3.755 3.641 3.527 3.414 3.300

Texto en Autodesk Civil 3D

End Normal Shoulder End Normal Crown Level Crown Reverse Crown Bigin Curve Low Shoulder Match Begin Full Super

E nd Full Super Low Shoulder Match end curfe Reverse Crown Level Crown Begin Normal Crown begin normal shoulder



PERFIL DEL ALINEAMIENTO: Usando el programa: 1º para lograr obtener una superficie de perfil de alineamiento debemos de hacer clic en “create surface”. Seguidamente se colocara como eje principal y terreno natural. A continuación clic en “add”. 2° para poder crear una vista de perfil, haremos clic en “profille”, “créate view”. 3° aparecerá una cuadro y se colocara “créate profille”, seguido de “genera”

Curva

Radio Vd

Sa

b%

P % IP %

C1 C2 C3 C4 C5 C6

160.000 4 0

0.65

-2.5

5.2

110.000 40

0.87

-2.5

90.000 40

1.01

70.000 40

Lt Ls (posible) Lapla Amin Lsmin Ls<1.5*Ls min A

R/3≤A

A≤R

Ls≥Lt tipo de curva

B

j

1.4

3.30

0.5

20.00

30

14.42

Sin espiral

6

1.4

3.30

0.5

22.00

30

12.50 36.14 11.87 no cumple 57.45 si cumple si cumple si cumple

Con Espiral

-2.5

6.6

1.4

3.30

0.5

22.00

30

11.36 38.08 16.11 no cumple 51.96 si cumple si cumple si cumple

Con Espiral

1.24

-2.5

7.2

1.4

3.30

0.5

24.00

30

10.42 40.57 23.51 si cumple 45.83 si cumple si cumple si cumple

Con Espiral

240.000 4 0

0.48

-2.5

4.2

1.4

3.30

0.5

16.00

30

17.86

Sin espiral

170.000 40

0.62

-2.5

5

1.4

3.30

0.5

18.00

30

15.00

Sin espiral

4° luego “créate profille view”. Logrando así que aparezca el cuadro de perfil. 5º Se crearán las curvas verticales en forma de parábola. 6º luego crearemos la rasante haciendo clic en “profille”, luego “créate superface tolos”. 7° para trazar los parámetros para las curvas verticales haremos clic en “curve settings” y pondremos los datos correspondientes. 8° luego en “draw tangents with curves”, empesar a hacer las lineas de subrrasante.

9º Por último se hará la rasante de forma paralela a la subrasante.



Detalle del terreno natural (línea roja delgada), la subrasante (rojo) y la rasante (verde).



DISEÑO DE SECCION TIPICA: Calzada:

Ancho: 3.3 Bombeo: 2% Estructura del pavimento: Asfalto: 0.015 m Base: 0.15m Sub base: 0.20m

Berma:

Ancho: 0.90 m Inclinación: 4% Talud Derrame: 1.0:1.50(H/V) Estructura de la berma: Asfalto: 0.040 m Base: 0.15 m Sub base: 0.20 m

Talud:

Corte: 1:1 (H/V) Relleno: 1.5:1 (H/V) Cuneta:

Talud interior: 2:1 (H/V) Talud exterior: 2:1 (H/V) Tipo: Triangular Altura: 0.3 m



CREACION DEL CORREDOR: EL corredor proporciona información del esquema del movimiento de tierras. La carretera muestra que nos es necesario un gran cobimiento de tierras y relleno. Por lo que se puede concluir que el terreno no requiere de mucho trabajo y se es fácil de manejar por esa zona.

Las rayas rojas sobre las curvas de nivel pertenecen a los taludes de corte.

Las rayas moradas sobre las curvas de nivel pertenecen a los taludes de relleno.

PERFIL DE LA SECCION EN EL TERRENO:



La pista para poder obtener un equilibrio entre en terreno y la pista la cual se planea que sea lo mas recta posible, una sección del terreno estará por asi decirlo dentro del terreno haciendo el corte del terreno y

Por seguridad se pondrá un muro de contención en la pendiente de relleno usando las herramientas del CIVIL3D.












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