INGENIERIA DE CARRETERASESTUDIOS TOPOGRAFICOS

IMPORTANCIA DE LAS CARRETERAS: 

Las carreteras desempeñan un papel fundamental en el crecimiento de cualquier país, de la siguiente manera:

a) Disminuyen los costos de producción.b) Facilitan la ubicación de industrias.c) Facilitan el aprovechamiento de nuevos recursos que no han

sido explotados.d) Provocan un mejor y más económico flujo del transporte de

personas y mercancías, facilitando con ello el aumento de la producción.

e) Desarrolla áreas marginales.d) Promueve la integración económica, política y social, tanto

nacional como internacional.f) Difunden los servicios sociales como la salud y la educación.g) Ayudan a desarrollar otros sectores de la infraestructura de un

país, como son el agropecuario, el turismo, la minería, la industria, desarrollo urbano, etc.

CONCEPTO Y FUNCION DEL TRANSPORTE:

El transporte es esencialmente un servicio que permite a

las personas, empresas y otras entidades llevar a cabosus actividades en distintos lugares. Se entiende por sistema de transporte al conjunto demodos disponibles, y por modo a la infraestructura,vehículos y formas de explotación.El transporte realiza una función trascendental para lasociedad a través de las siguientes funciones

especificas:

1) FUNCION POLITICA: Integrar el estado y mantener las relaciones de los diversos grupos humanos que constituyen la sociedad.

  2) FUNCION ECONOMICA: Resolver las

necesidades de desplazamiento de personas y mercancías de los sectores productivos.

  3) FUNCION SOCIAL: Contribuir al

mejoramiento del nivel de vida de la sociedad en general.

PROCESO DE PLANIFICACION DEL TRANSPORTE:

La esencia de la planificación del transporte radica en proyectar sistemas de circulación que faciliten al máximo la accesibilidad para movimientos esenciales entre actividades relacionadas, prestando la debida atención no solo a su costo, si no también a la seguridad, comodidad y atractivo

El transporte debe planificarse por los siguientes aspectos:

a) Para proporcionar un medio eficaz y económico a través del cual se realizan los desplazamientos.

b) Por el incremento anual del número de propietarios de vehículos particulares.

c) Por los problemas de congestionamiento.

e) Por el desafío que ofrece para el medio ambiente la construcción de nuevas carreteras.

f) Por que el volumen, calidad y costo con que un país atiende las funciones de transporte, es un índice de su grado de desarrollo.

La fase de evaluación completa el proceso de revisión del trafico; realizándose en las siguientes etapas:

  1) Evaluación Numérica.   2) Evaluación Operativa.   3) Evaluación Económica.   4) Evaluación Ambiental.

LA EVALUACIÓN NUMÉRICA

La evaluación numérica consiste en comprobar que el modelo sea matemáticamente correcto.

La comprobación es esencial para la interpretación de los resultados del modelo, los cuales deben predecir adecuadamente el tipo de movimientos resultantes del sistema de transporte.

En el proceso de previsión del trafico los datos obtenidos deben reflejar exactamente las hipótesis de partida.

EVALUACIÓN OPERATIVA.

En la evaluación de la operatividad se trata de comprobar si las redes propuestas satisfacen adecuadamente el tipo de distribución de viaje previstos. Siendo necesario que en las primeras comprobaciones es posible que se tengan que realizar modificaciones al modelo. Consiste en determinar si las vías pueden absorber el trafico que se produjo sin que se presenten demoras excesivas. Esto solamente se puede saber después de un análisis exhaustivo de los flujos de trafico y de las velocidades de viaje en cada una de las partes de la red y después de comprendido las limitaciones de la capacidad de los distintos tipos de sistemas de transporte.

EVALUACIÓN ECONÓMICA

Con la evaluación económica se busca la red de transporte más adecuada, es decir, aquella que para un presupuesto dado produzca un beneficio máximo para la comunidad al minimizar el costo de los viajes. Como criterio para buscar la bondad de la inversiones se utilizan la estudios Costo-Beneficio (B/C). En los costos se incluye el capital desembolsado en mejoras y creación de nuevos medios, junto con los costos de la tierra y los de mantenimiento. Los beneficios se miden por el ahorro en los costos de funcionamiento, en el tiempo invertido en los viajes y por la reducción del número de accidentes. Consiste en analizar si los beneficios resultantes de su ejecución exceden los costos requeridos por la obra. Se debe demostrar también que la alternativa escogida, trazado, características técnicas y operacionales, etc., ofrecen mayores beneficios que las otras alternativas analizadas.

La evaluación económica de un proyecto debe dar respuesta a las siguientes e interrogantes:

1) Por que ejecutar un determinado proyecto y no otro?

2) Por que no ejecutar de una determinada forma?

3) Por que ejecutarlo ahora y no después?

El análisis económico debe presentar: 1) Una descripción y cuantificación de

beneficios y costos. 2) Comparación de beneficios y costos.

 Los beneficios de un proyecto de inversión en carreteras considerado en forma amplia están constituidos por la reducción de los costos de transporte y por el conjunto de los demás efectos positivos que desde el punto de vista económico se producen como consecuencia de la realización de dicho proyecto.

En estas condiciones desde el punto de vista vial, el beneficio puede ser definido como el conjunto de ventajas ponderables asignadas a los usuarios y a la colectividad, como resultado de la construcción de una nueva carretera o del mejoramiento de una ya existente.

A efecto de cuantificación y valorización los beneficios pueden clasificarse en:

  1) Beneficios Cuantificables: Monetarios No monetarios.   2) Beneficios No Cuantificables.   Los cuantificables No monetarios se derivan de los

siguientes efectos:   1) Reducción de la contaminación ambiental. 2) Protección del Patrimonio Histórico Artístico. 3) Otros efectos de signo positivo, que por sus

características especiales no pueden ser valorados.

Los Monetarios se pueden descomponer en:  Directos o Primarios. Indirectos o Secundarios.

Los beneficios Monetarios Primarios son las ventajas cuantificables resultantes del mejoramiento o de la construcción de una carretera que se reflejan especialmente en los costos de transporte bajo la forma de reducción de los costos de operación, del numero de accidentes y del tiempo de viaje.

A ellos habrá que añadir una eventual disminución en lo costos de explotación de la carretera.

Los beneficios Monetarios Secundarios son los que indirectamente resultan del mejoramiento o de la construcción de una carretera, como son: el incremento de los cultivos y la facilidad del transporte de las cosechas en una determinada zona.

Los beneficios No Cuantificables se derivan del interés de realizar otras obras de beneficio en la zona, como son: escuelas, hospitales, etc.

RESUMEN DEL PROCESO DE ELABORACION DEL PROYECTO GEOMETRICO DE UNA CARRETERA  Después de definida la necesidad de construir una carretera, y fijadas sus características, es cuando se inicia la participación del Ingeniero Vial, para realizar los estudios detallados y elaborar el diseño geométrico.

Su labor se realiza en las siguientes fases:

1.- Selección y Evaluación de rutas. 2.- Anteproyecto 3.- Proyecto

SELECCIÓN Y EVALUACION DE RUTAS:

  Es todo el proceso preliminar de acopio de

datos, estudio de mapas, planos, reconocimiento y localización de las poligonales de estudio. Para cada ruta se preparan planos preliminares para luego analizarlos y evaluarlos.

De ellas surgirá una reúna las mejores cualidades para realizar los estudios detallados que conducirán al proyecto.

La ruta es una franja de terreno de ancho variable, que se extiende entre los puntos terminales e intermedios por donde la carretera debe pasar obligadamente y dentro de la cual es factible localizar el trazado de la vía.

EL ANTEPROYECTO:

En esta fase se establece en el terreno la línea eje de la ruta que se selecciono como la mejor en la fase anterior. Luego se lleva a cabo un levantamiento topográfico, que tiene como poligonal base la línea trazada.

Este levantamiento se puede realizar ya sea utilizando las facilidades que presenta la fotogrametría o empleando los métodos convencionales terrestres.

Luego se elaboran planos a partir de estos levantamientos y luego sobre ellos se examina si la línea trazada permite variaciones con tal de producir un mejor trazado a las características establecidas para la vía.

EL PROYECTO:

Consiste en trazar la línea definitiva que resulto de la fase anterior después de hacerle ajustes a la línea que sirvió de base para los levantamientos. De esta línea definitiva se obtiene su perfil y luego se establecen las características geométricas de la vía.

En esta fase se establecen también las especificaciones y procedimientos que han de seguir durante la construcción de la vía.

  De las fases anteriores se desprende que la

elaboración del proyecto geométrico de una carretera es una etapa intermedia entre la planificación y la construcción.

 

EVALUACION, DIAGNOSTICO Y ESTUDIOS ESPECIALIZADOS.

Esta es una etapa previa al diseño geométrico, en la cual deben efectuarse estudios detallados de las especialidades relacionadas para este tipo de proyectos.

La finalidad de estos estudios especializados previos al diseño es proporcionar información técnica importante para el diseñador de la carretera; dichos datos deben ser recabados del área de influencia del proyecto, que deben característicos del lugar, los cuales deben ser manejados por profesionales en tales especialidades, aportando toda su experiencia en el manejo de la información, sin perder de vista la finalidad de tales estudios.

Los resultados finales que se proporcionaran al diseñador de la vía, deben ser analizados con un criterio técnico especializado, que sean de gran utilidad en el diseño final. Algunos errores y la aplicación de un inadecuado criterio técnico, traerá como consecuencia resultados negativos, en donde ya no podrían cambiarse las decisiones en la etapa de diseño y que repercutirían en la operatividad de la carretera.

Los estudios especializados y básicos para el diseño geométrico de una carretera son:

  - El Estudio Topográfico.   - El Estudio Hidrológico.   - El Estudio Geotécnico.   - El Estudio de Trafico.  

EL ESTUDIO TOPOGRAFICO.

Una carretera es una superficie tridimensional insertada en el terreno, con características geométricas en cuanto a planimetría, altimetría y sección transversal; por lo que es muy importante disponer de una representación del terreno que permita trabajar en el gabinete y efectuar varios trazados para un mejor diseño final.

Esa representación del terreno debe obtenerse por medio de las siguientes etapas del estudio topográfico:

LEVANTAMIENTO PLANIMETRICO:

En esta etapa debe obtenerse la situación en planta de los accidentes más notables del terreno y de las actuaciones humanas (caminos, construcciones, conducciones, etc.), para una mejor interpretación en el plano horizontal. Puede efectuarse por métodos con aparatos convencionales o por métodos con aparatos modernos.

Debe de obtenerse coordenadas geodesicas de los puntos importantes como los de inicio, intermedios y final; por medio de una poligonal abierta que tendrá como base la línea central de la vía, en la cual, por medio de las respectivas distancias y rumbos conformaran los distintos vértices, como los PIH.

Se trata de replantear la línea eje, ubicando inicialmente el 0+000, en el punto establecido previamente, luego con la visual orientada por el rumbo y estableciendo la distancia respectiva se ubican los puntos de intersección de las tangentes del alineamiento horizontal. Un dato importante es el ángulo de deflexión entre cada línea, ya que esta abertura es básica para la definición de curvatura. El dato de estacionamiento final es también relevante.

Convencionalmente se ha establecido una distancia estándar para ubicar estacionamientos en carreteras, como lo es a cada 20.00 mts., ya que a una mayor distancia no se tendrían puntos suficientes para localizaciones o referenciaciones.

Debe de localizarse todo detalle que pueda ser útil para el diseño; tales como accidentes naturales, infraestructura física, drenajes existentes, árboles con diámetro considerable, etc.

Así mismo debe establecerse un sistema de referencias, que es muy importante para futuros replanteos y localizaciones.

La información de campo debe ser recopilada y procesada sistemáticamente para efectuar los cálculos respectivos, para luego obtener la representación grafica en planta sobre la cual se realizará el diseño del alineamiento horizontal de la carretera.

LEVANTAMIENTO ALTIMETRICO:

El objetivo de este levantamiento es obtener información del relieve natural del terreno, que permita interpretar la línea eje de la vía proyectada en el plano vertical.

Debe de asignársele niveles o elevaciones geodésicas a cada punto establecido en la planimetría, por métodos con el uso de aparatos convencionales o métodos con el uso de aparatos modernos.

Todas las estaciones deberán ser niveladas, así como todo detalle importante del relieve topográfico del terreno; así mismo deben nivelarse los puntos en donde la línea central intersecta con drenajes naturales, como ríos, quebradas o arroyos, con la respectiva nivelación sobre el eje del drenaje aguas arriba o aguas abajo.

Debe establecerse un sistema de referencias con niveles geodésicos, que sirvan de apoyo para chequeos y replanteos futuros.

 

Con las elevaciones calculadas en cada punto se procede a obtener la representación grafica del relieve o perfil longitudinal del terreno, a escalas congruente donde se visualice las distancias horizontales y las cotas, es común utilizar como escala del eje de las abscisas, la misma que para la planimetría, la escala vertical suele ser aumentada para que se aprecie mejor el relieve, el factor es normalmente de 10. Sobre este perfil se realiza el trazado de las tangentes verticales caracterizadas por su longitud y pendiente que conformaran el diseño del alineamiento vertical de la carretera.

LEVANTAMIENTO DE SECCIONES TRANSVERSALES.

Una sección transversal es un perfil perpendicular a la línea central de la vía, en todo lo ancho del proyecto.

Este elemento reviste una gran importancia, ya que proporciona información complementaria para una mejor interpretación en este plano, de la carretera. dando origen a las cubicaciones, para obtención de volúmenes de movimientos de terraceria.

La separación de estos perfiles transversales debe ser tal que entre más próxima o corta sea, mejor será la definición de la obra y la precisión de su medición, aunque esto implique un aumento en el trabajo de campo y de gabinete; es frecuente obtener secciones transversales a intervalos de 20.00 mts., siendo necesario disminuir la separación en las zonas accidentadas ( quiebres del terreno, vaguadas, quebradas, etc.).

Deben obtenerse puntos con elevación a ambos lados (izquierda y derecha) del eje central de la vía, estos puntos pueden ser medidos a una separación igual, para tener una mejor representación del relieve, puede ser a intervalos de 5.00 mts., hasta los limites del derecho de vía.

Las secciones transversales se dibujan a una escala grande como la de 1:100, destacando la línea central o eje con su respectiva elevación, y el relieve del terreno.

La definición de las secciones transversales del terreno, es con el objetivo de que cuando ya se tenga definido el tipo de carretera a diseñar, se establecen las secciones típicas de diseño, ya sea en corte, en relleno o mixtas, para ser sobrepuestas y obtener las áreas transversales de cada estación, para que con el método de la semisuma, entre cada par de secciones sucesivas, se calculen las cubicaciones, para la obtención de volúmenes de movimientos de terraceria.