CONTENIDOCAPITULO I3MARCO TERICO3I.TRAZO DE LNEA GRADIENTE:3II.TRAZO DE ALINEAMIENTO:6III.DISEO HORIZONTAL GEOMTRICO DE CARRETERA:63.1. CURVAS CIRCULARES:6CAPITULO II11MEMORIA DESCRIPTIVA11I.VELOCIDAD DE DISEO:11II.PENDIENTE MXIMA:12III.RADIOS MNIMOS:12IV.LONGITUD DE TRAMOS EN TANGENTE:13V.DISTANCIA DE PARADA:15VI.DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE REBASE16VII.DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ENCUENTRO16VIII.DISTACIA MINIMA DE SEGURIDAD16IX.DISTANCIA DE VISIVILIDAD DE PASO16X.FACTORES DE REDUCCIN DE SOBREANCHOS PARA CALZADAS MAYORES DE 7 M17XI.CALCULOS DE ELMENTOS DE CURVA18
INTRODUCCINEl presente trabajo denominado Diseo Horizontal Definitivo se realiz con el propsito de concluir el diseo de la ruta elegida como la ms ptima, lo cual cuenta con el clculo de la orografa, clculo de la velocidad de diseo, clculo del radio mnimo y como tal plasmar la ruta ya evaluada y con el trazo definitivo.El clculo de la orografa sirve para comprender el relieve de una regin o zona relativamente pequea, por lo que su representacin cartogrfica en mapas a gran escala sirve de manera efectiva para planear obras de infraestructura por ejemplo, el estudio de pendientes en el trazado de una carretera o de una lnea de ferrocarril, en el diseo de una represa o de un puente; por lo tanto los resultados de este clculo son de vital importancia para la elaboracin de un trazo definitivo de una determinada ruta.Asimismo el clculo de la velocidad de diseo cuyos criterios que en esta seccin se presentan tiene que ver con la variable velocidad como elemento bsico para el diseo geomtrico de carreteras y como parmetro de clculo de la mayora de los diversos componentes del proyecto. La velocidad debe ser estudiada, regulada y controlada con el fin de que ella origine un perfecto equilibrio entre el usuario, el vehculo y la carretera, de tal manera que siempre se garantice la seguridad.Bajo estas consideraciones y mucho criterio, cumplimos con presentar a Nuestro Docente, a Nuestros Compaeros y al pblico en general el Trabajo antes sealado, el mismo que esperamos se constituya como un instrumento bsico y de orientacin para alcanzar el desarrollo integral de nuestros compaeros.En el presente de diseo horizontal para carreteras presentamos los criterios tomados para nuestra ruta, apoyndonos con el manual de diseo DG 2001, en la cual se encuentra al detalle todos los parmetros especificados, mas delante presentamos la hoja de clculo de nuestro elemento de curva.
CAPITULO IMARCO TERICO
I. TRAZO DE LNEA GRADIENTE:
Es aquella que se desarrolla en la regin de inters tomando en cuenta los puntos de control primarios y secundarios; se adapta a la topografa del terreno y a las especificaciones de pendiente mximas exigidas para la carretera; lo que nos garantizar el mnimo movimiento de tierra.
CLCULO DE LA OROGRAFASEGUNDA CLASEPENDIENTES MAXIMAS
CLASIFICACIONSEGUNDA CLASE
TRAFICO VEH/DIA2000-400
CARACTERISTICASDC
RORGRAFIA TIPO1234
VELOCIDAD DE DISEO
30 KM
40 KM6.60
50 KM6.606.60
60 KM7.007.006.606.60
70 KM7.007.007.00
80 KM7.007.00
CALCULO DEL TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE
I%Lc (cm)
51.3
61.08
70.93
80.81
90.72
METODO DE BRUCETeniendo en cuenta el mtodo de bruce se tendr como una mejor opcin para la denominacin de nuestra ruta ptima.Para tener un criterio que permita escoger la mejor alternativa de las rutas resultantes en el trazado ante preliminar de una va se pueden utilizar diversos mtodos, dentro de los que se cuenta el mtodo de Bruce para evaluacin de rutas.El mtodo de Bruce se basa en el concepto de longitud resistente que es la comparacin entre la distancia real de la ruta y una distancia equivalente en terreno plano, teniendo en cuenta el mayor esfuerzo que realizan los vehculos subiendo cuestas muy empinadas y el mayor riesgo y desgaste de los frenos cuando se aventuran a bajarlas.La longitud resistente de una ruta est dada por:
Dnde:Xo: Longitud resistenteX: Longitud real total de la rutak: Inverso del coeficiente de traccin(y): Sumatoria de las diferencias de nivel ascendentes en el sentido de evaluacinEl valor del inverso del coeficiente de traccin est en funcin del tipo de capa de rodadura planeada para el pavimento de la va:Tipo de SuperficieValor medio de k
Carretera en tierra 21
Acondicionamiento 32
Pavimento asfltico 35
Pavimento rgido (concreto) 44
RutasPuntosAbscisasXCotasYPendienteContrapendiente
Ruta 1IdaRegreso
AK0 +0044400
a00+75075044703030
b02+41724174440-3030
c04+292429244703030
d11+625116254450-2020
e13+7501375044500
f14+528145284440-1010
B21+152211524640200200
260266126022412
TIPO DE SUPERFICIE
k=21
RUTA GANADORA 44824 m
II. TRAZO DE ALINEAMIENTO:
Consiste en unir la mayor cantidad de puntos de la lnea gradiente, mediante lneas rectas; las que formarn parte del eje.
III. DISEO HORIZONTAL GEOMTRICO DE CARRETERA:
Es la tcnica de ingeniera civil que consiste en situar el trazado de una carretera en el terreno, en base a diversos factores entre los que se tiene la topografa del terreno, la geologa, el medio ambiente, la hidrologa o factores sociales y urbansticos.[3.1. CURVAS CIRCULARES:a. DEFINICIN:
Son aquellas utilizadas en carreteras con la finalidad de entrelazar o empalmar dos tangentes. Se definen por el radio, fijado una cierta velocidad de diseo, el radio mnimo a considerar.
b. CLASIFICACIN:
Se pueden clasificar en:
CURVA SIMPLE: Se denomina simple a la curva de un solo radio, estas se designan por su radio o por su grado.
CURVAS COMPUESTAS: Son las formadas por una secuencia de curvas de diferente radio.
CURVAS INVERSAS O REVERSAS:Es una curva formada por dos curvas que tienen sus centros en los lados opuestos de la tangente comn, siendo radios iguales o diferentes.
CURVAS DE TRANSICIN: Esta no es circular pero sirve de transicin o unin entre la tangente y la curva circular.
Una curva sencilla es la que tiene solo valor del radio a todo lo largo de su desarrollo. Una curva compuesta, en el mismo sentido o curva de radio mltiple, est constituida por una sucesin de curvas, cuyas curvaturas (1/R) son diferentes, pero del mismo signo y que son tangentes. Una curva compuesta de sentidos contrarios, est constituida por dos curvas cuyas curvaturas (1/R) son de signo opuesto, siendo tangentes.
c. ELEMENTOS DE CURVA:
Se definen como arcos de circunferencia de un solo radio que son utilizados para unir dos alineamientos rectos de una va.
Una curva circular simple, presenta los siguientes elementos:
a. ngulo de deflexin (): Es el que se forma con la prolongacin de uno de los alineamientos rectos y el siguiente. Puede ser a la izquierda o a la derecha segn si est medido en sentido anti-horario o a favor de las manecillas del reloj, respectivamente. Es igual al ngulo central subtendido por el arco ().b. Tangente (T): Distancia desde el punto de interseccin de las tangentes (PI)-los alinemientos tambin se conoces con el nombre de tangentes, se trata del tramo recto que queda entre dos curvas se llama entre tangencia- hasta cualquiera de los puntos de tangencia de la curva (PC o PT).
c. Radio (R): El de la circunferencia que describe el arco de la curva.
d. Cuerda larga (CL): Lnea recta que une al punto de tangencia donde termina (PT).
e. Externa (E): Distancia del PI al punto medio de la curva sobre el arco.
f. Ordenada media (M) o flecha (F): Distancia desde el punto medio de la curva hasta el punto medio de la cuerda larga.
g. Grado de curvatura (Gc): corresponde al ngulo central subtendido por un arco o una cuerda unidad de determinada longitud, establecida como cuerda unidad (c) o arco unidad (s).
h. Longitud de curva (L): Distancia desde el PC hasta el PT recorriendo el arco de la curva, o bien, una poligonal abierta formada por una sucesin de cuerdas rectas de una longitud relativamente corta.
CAPITULO IIMEMORIA DESCRIPTIVAI. VELOCIDAD DE DISEO:
El terreno presenta una orografa tipo IV, la clasificacin de la va segn su importancia nos da como resultado una carretera de segundo orden, de acuerdo a la tabla del Manual de Diseo Geomtrico de Carreteras (DG 2001),la velocidad de diseo con la que se trabajar ser:
Vd.= 50 km/h
II. PENDIENTE MXIMA:
Pendiente mx.: 9%
Para el trazo de la lnea gradiente se trabaj con una pendiente mxima de 8%.III. RADIOS MNIMOS:El trazo del alineamiento de realiz considerando un radio mnimo de 90m, con la condicin de ubicacin de la va en rea rural con peligro de hielo, para lo cual se tiene: Frmula:
Rm: Radio mnimoV: Velocidad de diseoPmx: Peralte mximo asociado a V (en tanto por uno)fmx: Coeficiente de friccin transversal asociado a V.
Tabla DG 2001:
Rm= 90m
IV. LONGITUD DE TRAMOS EN TANGENTE:Se debe lograr con el diseo que el conductor se acomode a la geometra del diseo; de esta forma evitaremos problemas como el cansancio, deslumbramiento y exceso de velocidad; por lo que la norma nos presenta longitudes en tramos en tangente mnimas mxima. Longitud mxima en tangente:
Longitud mnima entres dos curvas del mismo sentido:
Longitud mnima entre dos curvas de sentido contrario o reversas:
V. DISTANCIA DE PARADA:
V: velocidad en km/hmr: Coeficiente de rozamiento longitudinal rueda pavimento hmedo.i: inclinacin de la rama o pendiente (en tanto por uno)g: aceleracin de la gravedad (9.81 m/s2)
Dp= 51 mVI. DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE REBASELa distancia de visibilidad de rebase se obtiene con la expresinDr. = 4.5 v =225 mDnde:Dr = distancia de visibilidad de rebase, en metros V = velocidad de proyecto, en km/hLos valores para proyecto de la distancia de visibilidad de rebase se indican en la tabla de clasificacin y caractersticas de las carreteras.VII. DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ENCUENTROLa distancia de visibilidad de encuentro se obtiene con la expresin: De = 2 DpEn donde: De = Distancia de visibilidad de encuentro, en metrosDp = Distancia de visibilidad de parada, en metrosVIII. DISTACIA MINIMA DE SEGURIDADDebemos tomar en cuenta para nuestro diseo.S=0.189V+6S=15.45IX. DISTANCIA DE VISIVILIDAD DE PASOComo para la distancia de visibilidad de paso (Do) no hay una norma que los fije como nuestra carretera diseada es de segunda clase.
Identificacin de las curvas horizontales
El sentido de las curvas est determinado por su ngulo de deflexin. Si el ngulo de deflexin sigue el sentido de las agujas del reloj entonces ser un ngulo de deflexin derecho y la curva ser a la derecha.X. FACTORES DE REDUCCIN DE SOBREANCHOS PARA CALZADAS MAYORES DE 7 M
RADIO ( R )(m)FACTOR DEREDUCCIONRADIO ( R )(m)FACTOR DEREDUCCION
250.851200.54
280.841300.52
300.831500.47
350.812000.38
370.802500.27
400.793000.18
450.773500.12
500.754000.07
550.724500.08
600.705000.05
700.69----------------------------------------
800.63----------------------------------
900.60------------------------------------
1000.59----------------------------------
XI. CALCULOS DE ELMENTOS DE CURVA
CURVA C1
DATOS
12450.36"
R200
PC0+209.24
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 22.345 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 44.506 m.
CUERDA LARGA
Lc= 44.414 m.
EXTERNA
E= 1.244 m.
ORDENADA MEDIA
M= 1.237 m.
ABSCISA DEL PT
PT = 0+231.59
CURVA C2
DATOS
385238.64"
R100
PC0+464.77
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 35.291 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 67.854 m.
CUERDA LARGA
Lc= 66.560 m.
EXTERNA
E= 6.045 m.
ORDENADA MEDIA
M= 5.700 m.
ABSCISA DEL PT
PT = 0+532.62
CURVA C3
DATOS
3641.92"
R200
PC1+036.80
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 65.114 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 125.898 m.
CUERDA LARGA
Lc= 123.830 m.
EXTERNA
E= 10.333 m.
ORDENADA MEDIA
M= 5.700 m.
ABSCISA DEL PT
PT = 1+162.70
CURVA C4
DATOS
692343.8"
R100
PC1+332.05
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 69.237 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 121.118 m.
CUERDA LARGA
Lc= 113.849 m.
EXTERNA
E= 21.630 m.
ORDENADA MEDIA
M= 17.783 m.
ABSCISA DEL PT
PT = 1+453.17
CURVA C5
DATOS
181840.32"
R100
PC1+568.41
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 16.117 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 31.959 m.
CUERDA LARGA
Lc= 1.290 m.
EXTERNA
E= 1.290 m.
ORDENADA MEDIA
M= 1.274 m.
ABSCISA DEL PT
PT = 1+600.37
CURVA C6
DATOS
157435.88"
R90
PC1+820.32
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 457.009 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 247.743 m.
CUERDA LARGA
Lc= 176.608 m.
EXTERNA
E= 375.787 m.
ORDENADA MEDIA
M= 72.61 m.
ABSCISA DEL PT
PT = 2+068.06
CURVA C7
DATOS
835027.6"
R90
PC2+221.38
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 80.810 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 131.697 m.
CUERDA LARGA
Lc= 123.830 m.
EXTERNA
E= 30.956 m.
ORDENADA MEDIA
M= 23.033 m.
ABSCISA DEL PT
PT = 2+353.08
CURVA C8
DATOS
92504.2"
R100
PC2+571.44
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 105.074 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 162.027 m.
CUERDA LARGA
Lc= 144.876 m.
EXTERNA
E= 45.053 m.
ORDENADA MEDIA
M= 31.060 m.
ABSCISA DEL PT
PT= 2+733.47
CURVA C9
DATOS
63023.4"
R100
PC2+815.76
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 61.288 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 109.967 m.
CUERDA LARGA
Lc= 104.509 m.
EXTERNA
E= 17.287 m.
ORDENADA MEDIA
M= 14.739 m.
ABSCISA DEL PT
PT= 2+925.73
CURVA C10
DATOS
205410.8"
R227.5
PC2+925.73
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 41.965 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 82.998 m.
CUERDA LARGA
Lc= 82.538 m.
EXTERNA
E= 3.838 m.
ORDENADA MEDIA
M= 3.774 m.
ABSCISA DEL PT
PT= 3+008.73
CURVA C11
DATOS
394743.44"
R100
PC3+101.88
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 36.195 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 69.456 m.
CUERDA LARGA
Lc= 68.068 m.
EXTERNA
E= 6.349 m.
ORDENADA MEDIA
M= 5.970 m.
ABSCISA DEL PT
PT= 3+171.33
CURVA C12
DATOS
261714.64"
R200
PC3+315.05
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 46.702 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 91.76 m.
CUERDA LARGA
Lc= 90.958 m.
EXTERNA
E= 5.38 m.
ORDENADA MEDIA
M= 5.239 m.
ABSCISA DEL PT
PT= 3+406.81
CURVA C13
DATOS
432815.24"
R100
PC3+683.65
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 39.866 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 75.871 m.
CUERDA LARGA
Lc= 74.064 m.
EXTERNA
E= 7.654 m.
ORDENADA MEDIA
M= 7.110 m.
ABSCISA DEL PT
PT= 3+759.52
CURVA C14
DATOS
41309"
R100
PC3+830.98
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 37.889 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 72.435 m.
CUERDA LARGA
Lc= 70.862 m.
EXTERNA
E= 6.937 m.
ORDENADA MEDIA
M= 6.487 m.
ABSCISA DEL PT
PT= 3+903.41
CURVA C15
DATOS
30831.92"
R200
PC4+001.50
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 53.856 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 105.216 m.
CUERDA LARGA
Lc= 104.007 m.
EXTERNA
E= 7.124 m.
ORDENADA MEDIA
M= 6.879 m.
ABSCISA DEL PT
PT= 4+055.36
CURVA C16
DATOS
63586.6"
R200
PC4+388.10
ELEMENTOS GEOMETRICOS
TANGENTE
T= 124.897 m.
LONGITUD DE CURVA
L= 223.292 m.
CUERDA LARGA
Lc= 211.874 m.
EXTERNA
E= 35.795 m.
ORDENADA MEDIA
M= 30.361 m.
ABSCISA DEL PT
PT= 4+611.39
ING. CIVIL Exigencia acadmica para grandes cambios
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