CARRETERAS II

PRACTICA

INTRODUCCIÓN

La sección transversal de una carretera en un punto de ésta, es un corte vertical normal al alineamiento

horizontal, el cual permite definir la disposición y dimensiones de los elementos que forman la carretera en

el punto correspondiente a cada sección y su relación con el terreno natural.

Para agrupar los tipos de carreteras se acude a normalizar las secciones transversales, teniendo en cuenta la

importancia de la vía, el tipo de tránsito, las condiciones del terreno, los materiales por emplear en las

diferentes capas de la estructura de pavimento u otros, de tal manera que la sección típica adoptada influye

en la capacidad de la carretera, en los costos de adquisición de zonas, en la construcción, mejoramiento,

rehabilitación, mantenimiento y en la seguridad de la circulación.

En el presente capítulo se describirán los elementos de la sección transversal normalizando sus dimensiones

e inclinaciones, donde sea procedente.

El diseño estructural del pavimento y obras de arte, si bien son determinantes en la sección transversal, son

materia a ser normadas en otro documento, por ello se exponen aquí sólo aspectos geométricos que

brinden coherencia al capítulo.

ELEMENTOS DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES

Los elementos que integran y definen la sección transversal son: ancho de zona o derecho de vía, calzada ó

superficie de rodadura, bermas, carriles, cunetas, taludes y elementos complementarios, tal como se ilustra

en las Figuras 302.01 y 302.02 donde se muestra una sección en media ladera para una vía multicarril con

separador central en tangente y una de dos carriles en curva.

 

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1. Como se realiza el cálculo de una sección simple en corte y en curva

Para realizar el cálculo de una sección simple en corte y en curva se hace lo siguiente:

Tenemos que identificar en qué tipo de suelo vamos a trabajar. Esto es importante porque así vemos el ángulo con el que trabajaremos.

Roca ¼ – 1; Blando 1 – 1; Tierra ½ – 1.

Tenemos que tener las alturas, las distancias de b, a y los puntos donde están ubicadas las estacas.

Hallamos los valores de X1 y X2 con las siguientes formulas:

Finalmente lo que tenemos que hacer es anotar en la libreta y sacamos el volumen

X1=b1+h1 tg X2=b2+c+h2tg

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2. Sección homogénea compuesta en corte

La sección transversal se divide en figuras geométricas conocidas, generalmente triángulos, rectángulos y trapecios, para así calcular el área de cada una de ellas separadamente, como se muestra en la figura en una sección homogénea compuesta en corte

En este caso el área de corte A, se puede plantear mediante el área de las siguientes figuras geométricas así:

A = triangulo865 + triangulo823 + triangulo805 + triangulo803 + triangulo045 + triangulo043 + triangulo107 + Trapecio 1762

En los vértices tendremos entonces:

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En la figura se organizan coordenadas de los vértices, de tal manera que las suma de sus productos y por x de las líneas continuas, menos la suma de los productos y por x de las líneas discontinuas, arrojan como resultado el doble del área, esto es 2A

Por lo tanto tendremos el valor del Área:

3. Sección compuesta mixta

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Se denomina compuesta debido a que el perfil transversal del terreno es irregular, por lo que para precisar mejor su área es necesario acotar diferentes puntos, exactamente donde el terreno cambia.

Como se vio anteriormente, cualquiera de los cuatro métodos tiene aplicación en el cálculo del área. Por esta razón, para este caso, se usara solamente de la regla de las cruces basado en la cartera de Chaflanes, tomando como modelo una sección mixta en curva derecha con un cero lateral izquierdo, como se muestra en la figura

Los datos correspondientes a esta sección se muestran en la figura, en la cartera de chaflanes y la regla de las cruces, para lo cual:

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4. Método analítico

Este método se basa en la descomposición de la sección, en figuras regulares obtenidas al trazar las líneas verticales por los puntos de quiebre del terreno y la de la sección de construcción. Si se considera una sección en corte como la mostrada en la figura siguiente, referida a un sistema de ejes cartesianos; el área de la sección es la suma de las aéreas de los trapecios A23CA – C34DC – D45FD, menos la suma de las aéreas de los trapecios A21BA – B16EB – E65FE.

Puesto que el área de un trapecio es la semisuma de las bases por la altura, se tendrá una matriz como la siguiente:

A=12 [ Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 1X 1 X 2X 3 X 4 X 5 X 6 X 1]

Por la naturaleza, este método es útil cuando las áreas de las secciones se calculan con la ayuda de una computadora. Si el cálculo se hace manualmente, el método puede resultar muy elaborado; sin embargo, se simplifica escogiendo un sistema de ejes adecuado y seleccionando apropiadamente los puntos que definen la sección de construcción y el terreno natural

Los programas de cómputo que aproximan y obtienen áreas como son: AutoCAD, entre otros, se buscan en este método.

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5. Método gráfico

En la sección en terraplén mostrada ha sido dividida en trapecios y dos triángulos extremos, mediante líneas verticales a una separación constante.

El área de la sección es igual a la suma de las aéreas parciales:

A=(a)2S+

(a+b)2

S+(b+c )2

S+(c+d )2

S+(d+e)2

S+(e+ f )2

S+(f +g)2

S+….

O lo que es lo mismo, siendo constante S:

A=S [ (a)2 +(a+b)2

+(b+c)2

+(c+d )2

+(d+e)2

+(e+ f )2

+( f +g)2

+….]

Desarrollando la expresión y factorizando tenemos:

A = S (a + b + c + d + e + f + g + …… )

Este método será mas exacto conforme S sea más pequeño. La aplicación del método consiste en acumular las distancias aa1, bb1, cc1, dd1, marcándolas en una tirilla de papel; una vez efectuada en la tirilla, multiplicada por la equidistancia S, define el área total de la sección.

La expresión siguiente nos da el Área de una sección A=∑ bs

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