INTRODUCCION

ElDiseo geomtrico de carreterases la tcnica deingeniera civilque consiste en situar el trazado de una carretera o calle en el terreno. Los condicionantes para situar una carretera sobre la superficie son muchos, entre ellos la topografa del terreno, lageologa, elmedio ambiente, lahidrologao factores sociales y urbansticos.1El primer paso para el trazado de una carretera es un estudio de viabilidad2que determine el corredor donde podra situarse el trazado de la va. Generalmente se estudian varios corredores y se estima cul puede ser el coste ambiental, econmico o social de la construccin de la carretera. Una vez elegido un corredor se determina el trazado exacto, minimizando el coste y estimando en el proyecto de construccin el coste total, especialmente el que supondr el volumen de tierra desplazado y el firme necesario.

ETAPAS DE DISEO

FACTORES GEOMETRICOS

La geometra de una carretera queda determinada en las 3 direcciones del espacio y queda fijada mediante 3 planos: Laplantadonde se fijan las alineaciones horizontales Elperfil longitudinaldonde se fijan las alineaciones verticales Elperfil transversaldonde se fijan los peraltes, el bombeo y la inclinacin transversal de la rasante.Distancia de paradaUn conductor debe de ser capaz de ver una distancia por delante suficiente como para poder frenar en caso de encontrar un obstculo. La distancia de parada de un vehculo es igual a3

Siendola velocidad enkm/h,el tiempo de percepcin y reaccin (2 s),el coeficiente de rozamiento longitudinal rueda-pavimento,la inclinacin de la rasante en tanto por uno yla distancia de parada en metros. En el diseo geomtrico de carreteras debe asegurarse en todo el punto del trazado que vea esta cantidad de metros por delante de l, lo que implica despejar el terreno, alisar los cambios de rasante y cuidar la visibilidad en curvas.

TPDA

Uno de los elementos primarios para el diseo de las carreteras es el volumen del Trnsito Promedio Diario Anual, conocido en forma abreviada como TPDA, que se define como el volumen total de vehculos que pasan por un punto o seccin de una carretera en un perodo de tiempo determinado, que es mayor de un da y menor o igual a un ao, dividido por el nmero de das comprendido en dicho perodo de medicin Tratndose de un promedio simple, el TPDA no refleja las variaciones extremas que, por el lmite superior, pueden llegar a duplicar los volmenes promedios del trnsito en algunas carreteras, razn por la cual en las estaciones permanentes de registro de volmenes se deben medir y analizar las fluctuaciones del trnsito a lolargo de los diferentes perodos del ao, sean estos semanales, mensuales o estacionales. No obstante, se ha tomado el TPDA como un indicador numrico para diseo, tanto por constituir una medida caracterstica de la circulacin de vehculos, como por su facilidad de obtencin. Constituye as el TPDA un indicador muy valioso de la cantidad de vehculos de diferentes tipos (livianos y pesados) y funciones (transporte de personas y de mercancas), que se sirve de la carretera existente como su trnsito normal y que continuar haciendo uso de dicha carretera una vez sea mejorada o ampliada, o que se estima utilizar la carretera nueva al entrar en servicio para los usuarios.

En algunos tramos de las carreteras rurales de Centroamrica, se registran actualmente volmenes de trnsito promedio mayores de 20,000 vehculos por da, segn se desprende de datos preliminares del nuevo Estudio.

LATERALES

Alineaciones rectas muy prolongadas o seguidas de curvas muy pronunciadas pueden generar accidentes.Las alineaciones horizontales o alineaciones en planta (visto desde el punto de vista superior) son de tres tipos: La alineacinrecta: Es una lnea recta. Es la alineacin ms deseada, con buena visibilidad e ideal para carreteras que requieren amplios tramos de adelantamiento. A pesar de esto se ha demostrado que los conductores tienden a perder la concentracin en tramos muy largos por lo que tienen que ser combinadas con otros tipos de alineaciones. La normativa espaola4impone una limitacin mxima para la longitud de las rectas que equivale a la longitud que recorre un vehculo a la velocidad mxima de la carretera durante 60 segundos, y una longitud mnima de recta de 10 segundos. La alineacincurvaocircular: Las curvas de una carretera son circulares o sectores de circunferencia. Cuanto mayor sea el radio mayor ser la velocidad que puedan alcanzar los vehculos al paso por curva. La alineacin detransicin: laclotoidees la curva que va variando de radio segn avanzamos de longitud. Las clotoides se intercalan entre las alineaciones rectas y las alineaciones curvas para permitir una transicin gradual de curvatura. Todos los vehculos desarrollan una clotoide cuando van girando su eje director disminuyendo o aumentando la curvatura que describen. Las clotoides tambin permiten cambiar el peralte en su recorrido lo que posibilita que los vehculos no tengan que frenar antes de entrar en una curva.5

Clotoide

La lnea roja es una clotoide y sirve para cambiar gradualmente de curvatura desde la recta a la circunferencia.El parmetro de la clotoide que se ejecuta viene impuesto por la normativa de trazado6y viene en funcin del tipo de carretera y del radio de entrada y de salida de la clotoide.

LINEA CERO

Una de las etapas del diseo de una va consiste en eltrazado antepreliminar, en el cual se establecen diferentes poligonales que comuniquen los puntos de control primario del proyecto, es decir, aquellos centros urbanos, o centros productivos o de cualquier otro inters (econmico, turstico, poblacional, etc.), por los que necesariamente tiene que pasar la va. Generalmente se traza primero lalnea de ceros o de pendientesobre un plano o un mapa.Lnea de ceros o lnea de pendiente:Es una lnea que une los puntos obligados del proyecto conservando una pendiente especificada, constante y uniforme. Esta lnea va a ras del terreno y, de coincidir con el eje de la va, presentara mnimo movimiento de tierras.

Para trazar una lnea de pendiente sobre el plano se utiliza un comps, sealando puntos sobre las curvas de nivel que formen lneas de igual longitud, equivalente a la abertura del comps, que se calcula de la siguiente manera:Analizando unas curvas de nivel sencillas (ver grfica) se puede apreciar que la lnea que debe marcar el comps corresponde a la proyeccin horizontal de la lnea que une los puntos A y B, es decir, la lnea AC. A su vez, la proyeccin vertical (BC) corresponde a la diferencia de nivel entre los puntos A y B, o sea, la equidistancia entre las curvas de nivel. Por lo tanto, considerando que Tan() es la pendiente del posible eje de la va, entonces la abertura del comps queda:

La pendiente debe escribirse en notacin decimal (2% = 0,02 , por ejemplo). La abertura (a) debe buscarse en el comps a la misma escala del mapa o del plano, con la ayuda de un escalmetro.Luego se marcan sucesivamente los puntos que indique el comps sobre las curvas de nivel y se unen con trazos, partiendo desde uno de los puntos de control hasta llegar al siguiente. El procedimiento se puede repetir en sentido contrario y as encontrar una ruta diferente.

RECOMENDACIONES PARA EL TRAZADO DE LA LINEA CERO

Cuando no sea posible unir dos curvas de nivel sucesivas con una determinada abertura del comps, impuesta por la pendiente especificada se puede intentar lo siguiente: Buscar el doble de la abertura actual en el comps y tratar de unir dos curvas de nivel no consecutivas Marcar un punto medio entre las dos curvas de nivel adyacentes, de manera que se puedan unir con dos lneas de longituda. Debe tenerse en cuenta que de esta manerase est aumentando la pendiente al doble de la especificada, pues la equidistancia de las curvas de nivel se reduce a la mitad, sin modificar la abertura del comps en igual proporcin. Si definitivamente no se pueden unir las curvas de nivel, se debe cambiar la pendiente del tramo y calcular una nueva abertura. Quiere decir ello que la topografa del terreno presenta un cambio considerable en esa zona que amerita un cambio de pendiente en la va. Se debe tratar de mantener la pendiente en tramos de la mayor longitud posible y que, cuando sea necesario cambiarla, la nueva pendiente no difiera mucho de la anterior, para evitar un cambio brusco en la velocidad de los tramos.

ALINEAMIENTO HORIZONTAL

1.- DEFINICIONES BSICAS.La planta de la carretera es la proyeccin de sta sobre un plano horizontal. sta compuesta por rectas y curvashorizontales.El alineamiento horizontal es la proyeccin del eje de la va sobre un plano horizontal y est compuesto por rectas ycurvas horizontales; las rectas se caracterizan por su longitud y direccin; los cambios de direccin de las rectas sesuavizan con las curvashorizontales,las cuales se caracterizan por su curvatura y su longitudEn el diseo del alineamiento horizontal se utilizan las curvas circulares (radio de curvatura constante) y las curvasde transicin (radios de curvatura variable)En el proyecto de vas, todas las distancias se expresan reducidas a la horizontal.Las distancias horizontales se expresan en "progresivas", medidas a partir de un origen arbitrario, convenientementeseleccionado, que generalmente es el comienzo de un tramo de proyecto. Se anotan como cualquier nmero, perosustituyendo el punto que normalmente separa los miles de las centenas por un signo +.As 34 + 275,36 expresa que ese punto est a 34.275,36 metros del origen adoptado.Los alineamientos rectos puedenestar determinados de2 maneras1.-Por 2puntos definidospor coordenadasplanas. Eneste caso,el azimutresultante seredondea aun segundoy lascoordenadas de los puntos dados quedan fijas a todo efecto.2.-Por unpunto, unadistancia yuna orientacindefinida porun rumboo porun azimut, medidos apartir delNorteverdadero. En este caso, el azimut se redondea al prximo minuto. Las coordenadas del primer punto quedan fijas y lascoordenadas del segundo punto se calculan segn el azimut adoptado.Ambos sistemas son aceptables. En todos los casos, los clculos deben garantizar la precisin de un centmetro.1.1.- TRAZADO.Es la determinacin y la ordenacin de los elementos geomtricos visibles de una carretera, tales comoalineamientos, perfiles, distancias de visibilidad, anchos, pendientes, etc.1.2.- PLATAFORMA.Parte de la va destinada al uso de los vehculos. Incluye los hombrillos (una va dividida tiene dos o masplataformas). En las especificaciones de construccin, el trmino plataforma expresa la parte de la va que est dentro delos lmites del rea de construccin.1.3.- INTERSECCIN.readentrodelcualdosomsvasseempalmanocruzanyquecomprendelasplataformasdelavaylazonaadyacente.PROYECTO VIAL I.ALINEAMIENTO HORIZONTAL.ING. SIMN TORREALBA1.4.- RAMAL.Una cualquiera de las vas que concurre a una interseccin y que forma parte de ella.1.5.- DISTRIBUIDOR.Interseccin con cruces a niveles diferentes, con una o ms ramas para el paso de un ramal a otro.1.6.- RADIO.Es el segmento lineal que une el centro de un crculo cualquiera con la circunferencia.1.7.- DISEO GEOMTRICO.Es el proceso de correlacionar sus efectos fsicos tales como los alineamientos, pendientes, distancia de visibilidad, peralte, ancho de carril con las caractersticas de operacin, facilidades de frenado, aceleracin, condiciones de seguridad.1.8.- PENDIENTE.Es la inclinacin que debe tener una va para ir de un nivel a otro. Su lmite viene determinado por el tipo de vehculos y los requerimientos de seguridad y comodidad.1.9.- PERALTE.Es la inclinacin de la va con relacin a la horizontal transversal al sentido de viraje de los vehculos.1.10.- RADIO DE GIRO.Es el radio que describe un vehculo cuando realiza un determinado giro. Este valor, es propio del vehculo y va a depender de las caractersticas de dicho vehculo. No es mas que la circunferencia que describe la rueda delantera del lado contrario hacia el que gira; este radio o correspondiente dimetro viene indicado por el fabricante.1.11.- RADIO DECURVATURA.Es el radio que describe una circunferencia con el cual se disea una curva horizontal circular en un tramo vial. Geomtricamente, este radio es un valor propio de la va.1.12.- RADIO DE CONTROL.Es el radio que permite que el elemento ms crtico del vehculo no toque el brocal de sealizacin.2.- ELEMENTOS QUE CONFORMAN ELALINEAMIENTO HORIZONTAL.Los elementos que conforman el alineamiento horizontal son: Alineamiento horizontal en rectas y Alineamiento horizontal en curvas. Se deben considerar los siguientes factores en el alineamiento horizontal Debe garantizar un manejo seguro, cmodo y con buena apariencia a los usuarios de la va. El diseo de las rectas debe considerar la visibilidad, el encandilamiento y la somnolencia.

ALINEAMIENTO VERTICAL

Para la realizacin del alineamiento vertical de una carretera se debern considerar los criterios generales que recomienda la Administradora Boliviana de Carreteras (A.B.C.) con el fin de obtener un trazado que proporcione comodidad al usuario y presente buena apariencia esttica y brinde seguridad a los usuarios.Entre los criterios ms importantes tenemos: Deben evitarse alteracionesfrecuentesen el diseo de las pendientes. Esdeseableuna rasante con pendientes largas y moderadas, con variaciones graduales, que otra con muchos quiebres de reducida longitud y gran diferencia de pendientes. El grado con que debe aplicarse esta recomendacin, depende de la categora del camino y de la topografa sobre la cual se desarrolla el trazado. Son indeseables, por razones estticas y de seguridad, los alineamientosverticalesexcesivamente ceidos a la topografa de terrenos ondulados, generalmente asociados a trazados sensiblemente rectos.En estos casos, los puntos bajos de la carretera suelen quedar ocultos ala vistadel conductor o, en las calzadas bidireccionales, son causa de accidentes relacionados con las maniobras de adelantamiento, al producir una falsa impresin de existencia de visibilidad de sobrepaso. En pendiente de mucha longitud, es conveniente disear una pendiente ms fuerte al principio de la subida y otra ms suave al final, para aprovechar mejor el impulso acumulado por los vehculos en el tramo anterior. En caminos de patrn de diseo no muy elevado, en lugar de adoptar una larga pendiente de valor cercano al mximo permitido, es preferible disear pendientes ms cortas aunque de valor mximo, intercaladas con otras ms suaves. Siempre que resulte posible, deben evitarse las curvasverticalesdel mismo sentido separadas por una pequea seccin de pendiente uniforme. Si las curvas son convexas, se generan amplios sectores con visibilidad restringida; si son cncavas, resultan antiestticas y producen al conductor una falsa apreciacin de distancia ycurvatura. Es recomendable reemplazarlos por una nica curva vertical. Por razones de seguridad y esttica, en general y en lo posible se deben utilizar curvasverticalesde parmetros superiores a los mnimos absolutos. El trazado vertical debe proporcionar, en todos sus puntos, la distancia mnima de visibilidad de frenado. Debe cuidarse que la rasante se encuentre siempre a una determinada altura sobre las aguas de crecida mxima, las aguas no permanentes, las napas freticas, etc.; dichas alturas deben resultar suficientes para evitar: daos a las obras de arte, elevados costos de mantenimiento, eventuales desprendimientos de pavimento y perjuicios al trnsito provocados por la interrupcin de la circulacin.Pendientes mximas.La siguiente tabla establece las pendientes mximas admisibles segn la categora de la carretera o camino.Pendientes mximas admisibles %.CategoraVelocidad de proyecto (Km/h)

30405060708090100110120

Desarrollo10 - 1210 - 99-------

Local-9988-----

Colector---888----

Primario-----654.5--

Autorrutas-----654.5--

Autopistas-----5-4.5-4

Pendientes mnimas.Esdeseableproveer una pendiente longitudinal mnima del orden de 0,5% a fin de asegurar en todo punto de la calzada un eficiente drenaje de las aguas superficiales. Se distinguirn los siguientes casos particulares: Si la calzada posee un bombeo o inclinacin transversal de 2% y no existen soleras o cunetas, se podr excepcionalmente aceptar sectores con pendientes longitudinales de hasta 0,2%. Si el bombeo es de 2,5% excepcionalmente se podrn aceptar pendientes longitudinales iguales a cero. Si al borde del pavimento existen soleras la pendiente longitudinal mnimadeseableser de 0,5% y mnima absoluta 0,35%. En zonas de transicin de peralte en que la pendiente transversal se anula, la pendiente longitudinal mnima deber ser de 0,5% y en lo posible mayor.Si los casos analizados precedentemente se dan en cortes, el diseo de las pendientes de las cunetas deber permitir una rpida evacuacin de las aguas, pudiendo ser necesario revestirlas para facilitar elescurrimiento.ENLACES DE RASANTES.Curvasverticalesde enlace.El ngulo de deflexin entre dos rasantes que se cortan, queda definido por la expresin: radianes = (i1 i2)Es decir se calcula como el valor absoluto de la diferencia algebraica de las pendientes de entrada y salida, expresadas en m/m.Elementos de la curva vertical.

Distanciade visibilidad para frenado (Df).La distancia de visibilidad para frenado establece las condiciones mnimas de visibilidad que debe proporcionar el diseo, para que el conductor no quede sometido a limitaciones visuales directamente vinculadas a las caractersticasgeomtricasdel camino y pueda detener oportunamente el vehculo siempre que sea necesario, en condiciones razonables de confort y seguridad.La adopcin de los coeficientes de friccin longitudinal, que actan durante el frenado del vehculo, est basada en que: Sean razonables tanto el estado como las condiciones de mantenimiento del pavimento de la calzada. y de los neumticos y el sistema de frenos de los vehculos. El pavimento se encuentre mojado, pero sin presencia de lodo o hielo.Las caractersticas de las calzadas no pavimentadas, pueden presentar condiciones ms desfavorables para el frenado que las consideradas en estas Normas Unificadas. En estos casos, el proyectista debecalcularlas distancias mnimas de frenado, considerando las caractersticas, particulares que presente la superficie de la calzada y el clima de la zona en la cual se desarrolla el proyecto.Los valores mnimos de la distancia de visibilidad de frenado, son normalmente aplicados para proporcionar visibilidad en intersecciones, bifurcaciones, curvas horizontales y curvasverticales.El proyectista, en lo posible y atendiendo a conceptos tcnicos-econmicos, debe proporcionar como condicindeseable, distancias de visibilidad superiores a las distancias mnimas de frenado.El clculo de la distancia mnima de visibilidad de frenado, responde a la siguiente expresin:

Dnde:Df = Distancia mnima de frenado, en m.V = Velocidad directriz o de diseo, en Km/h,t = Tiempo de percepcin y reaccin, en segundos (2 segundos).f1= Coeficiente de friccin longitudinal entre neumtico y pavimento mojado.i = Pendiente longitudinal de la rasante en metros/metro.

PROYECTO HORIZONTAL Y VERTICAL

CONCLUSIONES El mtodo empleado para el trazado de vas tiene estrecha relacin con la topografa, por lo que se debe utilizar los implementos adecuados para realizar los diferentes clculos y su elaboracin El ancho de la carretera, en la parte superior de la plataforma o corona, podr contener adems de la calzada, un espacio lateral a cada lado para bermas y para la ubicacin de guardavas, muros o muretes de seguridad, seales y cunetas de drenaje. La seccin transversal resultante ser ms amplia en los territorios planos en concordancia con la mayor velocidad del diseo.