Sigla: OVI 7201Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 1 UNIDAD N°1: INGENIERIA BASICA Y DISEÑO VIAL 1 Conocimiento N° 1: Clasificación de las vías Introducción Existen distintos sistemas de clasificación de las vías, los cuales son: Clasificación Legal. Clasificación Administrativa. Clasificación Funcional. Clasificación según proyecto. Clasificación Legal de los Caminos La Ley 15.840 de 1964 “Construcción y conservación de caminos” define “Caminos Públicos” y “Puentes de Uso Público”, a las vías de comunicación terrestre destinadas al libre tránsito y clasifica los caminos públicos en: a. Caminos Nacionales. b. Caminos Regionales. (*Dicha Ley establece cuales serán Caminos Nacionales y, por defecto, todos los demás serán Caminos Regionales, además faculta al Presidente de la República para declarar qué caminos tendrán el carácter de Internacionales.*) Clasificación administrativa Es aquélla definida por la Dirección de Vialidad, en función de la jerarquía administrativa de las ciudades o localidades que interconectan, considerando la Regionalización del país. Se clasifican en: a. Caminos Nacionales. b. Caminos Regionales Primarios. c. Caminos Regionales Secundarios. d. Caminos Comunales Primarios. e. Caminos Comunales Secundarios. Clasificación Funcional Su clasificación responde a estándares de diseño predefinidos; el Manual de Carreteras considera seis categorías divididas en dos grupos: a. Carreteras: Se empleará para designar una vía de características de diseño medias o altas, adecuadas para importantes volúmenes de tránsito de paso, circulando a velocidades elevadas. Consecuentemente deberá contar con pavimento de tipo superior. Categorías: Autopistas, Autorrutas y Primarias. b. Caminos: Se empleará para las vías de características geométricas moderadas o mínimas, adecuadas para bajos volúmenes de tránsito, a velocidades bajas, cuya función principal es dar acceso a las propiedades adyacentes. Categorías: Colectores, Locales y de Desarrollo. Factores que intervienen en la definición de las características de una carretera o camino Factores operacionales: Se refiere principalmente al servicio para el cual debe ser diseñada, destacándose: a. Función que debe cumplir la carretera. b. Volumen y características del tránsito inicial y futuro. c. Velocidad de operación deseable. d. Seguridad para el usuario y comunidad circundante. e. Relación con otras vías y la propiedad adyacente. Factores Físicos: Condiciones impuestas por la naturaleza que generalmente implican restricciones en el diseño. a. Topografía, hidrología, geología en la zona del trazado. b. Clima de la zona. Factores ambientales y humanos: Características de la comunidad que se pretende servir y el medio ambiente en que está inserta. Los principales son: a. Actividad de la zona de influencia. b. Interacción que debe haber con otras infraestructuras como con la propiedad adyacente. c. Características ecológicas y aspectos estéticos. d. Idiosincrasia de usuarios y peatones. Factores económicos: El costo general de una carretera está determinado por tres ítems fundamentales: a. Costo de construcción inicial. b. Costo de mantención a lo largo de la vida útil. c. Costo de operación de los usuarios. Ponderación cualitativa de los Factores más Relevantes La relevancia que adquiere cada uno de los factores antes mencionados es relativa de acuerdo a la función asignada carretera y a las características del entorno. Los aspectos que generalmente tienen mayor influencia en las decisiones a tomar respecto de un proyecto específico son: a. El tipo y la calidad de servicio que la carretera debe brindar al usuario. b. Seguridad para el usuario y para todos aquellos que se relacionen con la carretera. c. La inversión inicial en una carretera debe ser siempre ponderada con los costos de conservación y operación a lo largo de la vida de la obra. d. La oportuna consideración del impacto ambiental permite evitar y/o minimizar daños que en otras circunstancias se vuelven irreparables. Por otra parte la compatibilización de los aspectos técnicos con los estéticos, mejorará la calidad final del proyecto. La acertada selección de la categoría que le corresponde a un proyecto específico, así como la correcta aplicación de las técnicas de diseño, permiten, mediante un tratamiento cuidadoso de los sectores conflictivos, obtener un equilibrio óptimo entre seguridad deseable, calidad de servicio, y costo generalizado del proyecto. Definiciones Control de acceso: acción de la Autoridad por la cual se limita parcial o totalmente el derecho de los dueños ocupantes de la propiedad adyacente o de las personas en tránsito, acceder a una carretera. Caminos Laterales o de Servicio: Es un camino que se construye adyacente a una Autopista, Autorruta o Carretera Primaria y tiene como objetivos, controlar el acceso a las vías expresas, dar acceso a la propiedad colindante, restituir la continuidad del sistema local de caminos o calles previamente existentes y evitar recorridos excesivamente largos provocados por la construcción de la vía expresa. Instalaciones al Lado de la Carretera: En carreteras con control de acceso están normadas las instalaciones al lado de ellas en cuanto a su frecuencia, ubicación, obstrucciones a la visibilidad, etc. Facilidad para Peatones: La norma determina responsabilidades al Fisco y Municipalidades respecto de la construcción de aceras y veredas en sectores de paradas de buses, senderos y pasarelas. Capacidad de una Carretera: Intensidad máxima de vehículos que pueden pasar por una sección de un camino bajo las condiciones prevalecientes del tránsito. Niveles de Servicio: Se definen 6 Niveles de Servicio A, B, C, D, E y F y dependen de las condiciones del flujo vehicular y la libertad del conductor de seleccionar su velocidad, es decir, el Nivel A: representa la condición de flujo libre permitiendo altas velocidades a elección del conductor. Por e l contrario el Nivel F: describe el flujo forzado a bajas velocidades correspondiente al ala que el usuario describe como “taco en la carretera”. Tránsito Medio Diario Anual (TMDA). Promedio aritmético de los volúmenes diarios durante todo el año en un tramo. Clasificación por tipo de vehículo. Expresa en porcentaje la participación que le corresponde el TMDA a las diferentes categorías de vehículos. o Vehículos livianos: Automóviles, camionetas hasta 1.500 Kg. o Locomoción colectiva: Buses Rurales e Interurbanos. o Camiones: Unidad Simple para transporte de carga. o Semirremolques y remolques: Unidad compuesta para transporte de carga. Demanda Horaria. En caminos de alto tránsito es el Volumen Horario de Diseño (VHD) y no el TMDA, lo que determina las características del proyecto para evitar congestión y determinar condiciones aceptables de servicio. Crecimiento del tránsito. Deben establecerse los volúmenes de tránsito del año de la puesta en servicio y los del año horizonte con ello elaborar eventualmente un programa de construcción por etapas. Velocidad de Proyecto (Vp): Velocidad que permite definir las características geométricas mínimas de los elementos del trazado bajo condiciones de seguridad y comodidad. Se usará para efectos del sistema de clasificación funcional para Diseño. Velocidad Específica (Ve): Es la máxima velocidad a la cual se puede circular por un elemento del trazado, considerado individualmente, en condiciones de seguridad y comodidad, encontrándose el pavimento húmedo, los neumáticos en buen estado y sin que existan otras condiciones meteorológicas, del tránsito, del estado del pavimento o del entorno de la vía, que impongan limitaciones a la velocidad. La velocidad específica se aplica a los elementos curvos de la planta. Velocidad de Operación (Vop): Es la velocidad media de desplazamiento que pueden lograr los usuarios de un tramo de la carretera de una Vp dada, bajo las condiciones prevalecientes del tránsito, del estado del pavimento, meteorológicas y grado de relación de esta con otras vías y con la propiedad adyacente. Velocidad Percentil 85 (V85%). Es aquella velocidad no superada por el 85% de los usuarios de un tramo de características homogéneas, bajo las condiciones . Suele ser mayor que la velocidad de proyecto. meteorológica y grado de relación de éste con otras vías y con la propiedad adyacente. estado del pavimento.prevalecientes del tránsito. . Tendrán pavimento superior. La sección Transversal contará con al menos 2 pistas unidireccionales por calzada debiendo existir una mediana entre ambas. Transitarán por ellos vehículos motorizados y de tracción animal y en zonas densamente pobladas se deberán habilitar ciclovías.Características típicas de Carreteras y Caminos Autopistas Carreteras nacionales destinadas al tránsito de paso. a los que acceden numerosos caminos locales o de desarrollo. larga y corta distancia en zonas densamente pobladas. Autorrutas Son carreteras nacionales existentes a las que se les ha construido una o se les construirá una segunda calzada prácticamente paralela a la vía original. Los cruces con líneas férreas serán siempre desnivelados y el resto deberán contar con intersecciones canalizadas con sus respectivas pistas de cambio de velocidad. peatones y animales. Las velocidades de proyecto variarán de acuerdo al terreno de su emplazamiento entre los 80 km/hr y los 100 km/hr. La frecuencia de los Accesos directos a ellas está normada de acuerdo al área (urbana. Las velocidades de proyecto variarán de acuerdo al terreno de su emplazamiento entre los 80 km/h y los 120 km/h. Se emplazan donde existen extensos tramos con desarrollo urbano. Tiene similar importancia el servicio al tránsito de paso y la propiedad colindante. pero también sirven al tránsito interurbano entre localidades próximas. Constan de 2 o 3 pistas unidireccionales dispuestas en calzadas separadas por una mediana de al menos 13m de ancho si se prevé pasar de 2 pistas iniciales a 3 en el futuro. pasarelas y zonas adyacentes a poblados. altos estándares de seguridad y comodidad. pero normalmente se tratará de una calzada con 2 pistas para tránsito bidireccional. . Tendrán Control Parcial de Acceso. Su sección Transversal será de 2 pistas bidireccionales. es decir. Sus velocidades de proyecto son iguales a las de autorrutas de modo que en el futuro puedan adquirir las características de ella mediante un cambio de estándar. (medidos entre los extremos de las pistas de cambio de velocidad). Caminos Colectores Son caminos regionales o provinciales que sirven de tránsito de mediana y corta distancia. se conectan a otras carreteras sólo mediante enlaces que deberán distanciarse por al menos 5 Km. rural) en que se encuentren. Su sección transversal puede estar constituida por pistas unidireccionales separadas por una mediana. Primarias Carreteras nacionales o regionales con volúmenes de demanda medios a altos que sirven al tránsito de paso con recorridos de mediana. suburbana. Están también destinadas al tránsito de paso. a todo lo largo del trazado. industrial o agrícola intenso muy próximo a la faja. Deberán contar con Control Total de Acceso respecto de vehículos. velocidades elevadas. Deben contar con Control Total de Acceso de vehículos y será obligatorio el control de acceso de peatones y animales en las zonas de enlaces. Contarán con cercos de malla a todo lo largo del trazado. se dispondrá de enlaces desnivelados cuando se hagan necesarios por condiciones de seguridad y de volumen de tránsito que presente la vía secundaria. se le asocian longitudes de viaje considerables. Las velocidades de proyecto variarán de acuerdo al terreno de su emplazamiento entre los 60 Km/h y los 70 Km/h. Caminos de desarrollo Están destinados a conectar zonas aisladas. Las velocidades de proyecto variarán de acuerdo al terreno de su emplazamiento entre los 40 km/h y los 70 km/h.Caminos Locales Caminos provinciales o comunales destinados a dar servicio a la propiedad adyacente. . entre 30 km/hr y 50 km/hr que podrán ser disminuidos en sectores conflictivos. Responden a las características mínimas para caminos públicos. La Sección transversal será de 2 pistas bidireccionales. Su función es posibilitar el tránsito permanente aún cuando a velocidades reducidas. La Sección Transversal debe permitir el cruce de un vehículo liviano y un camión a 10 km/h. Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 9 Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 10 Clasificación de los Proyectos Viales Clasificación general La metodología de estudio a emplear depende del objetivo del proyecto, distinguiéndose en el caso de las obras viales tres grandes áreas: Proyectos de Nuevos Trazados: incorporan a la red, vías adicionales dónde no existía obra vial alguna. Proyectos de Recuperación de Estándar: no deben confundirse con las mantenciones, agrupan proyectos tales como recapados o repavimentaciones, mejoramientos de señalización, seguridad, iluminación, etc. rectificaciones de geometría en busca de lograr una velocidad de proyecto homogénea. Proyectos de Cambio de Estándar: se refieren a los mejoramiento de la planta y/o alzado en longitudes importantes de una vía existente, adecuación general de la geometría y el drenaje. Ensanche de dos a cuatro pistas. TABLA 2.101.203(5) A EQUIVALENCIAS PARA LA CLASIFICACION DE PROYECTOS Clasificación de los Proyectos Según su Impacto Económico. Impactos sobre el Sistema de Actividades, sobre la Generación/Atracción de viajes y/o sobre la Distribución de Viajes. Impactos sobre la Partición Modal. Impacto sobre la Asignación de Flujos a la Red Vial. Niveles De Estudio Y Metodologías Alternativas Según Tipo De Proyecto Los niveles o grado de profundidad creciente de los Estudios de Ingeniería considerados en el Manual de Carreteras. EIA: Estudio de Impacto Ambiental El símbolo implica que los estudios de las áreas de Evaluación Social y de Evaluación y Mitigación de Impacto Ambiental. realimentándose entre sí. (DIA) y que pueden requerir de uno o más estudios específicos sobre la materia. En ambos casos los proyectos deben ingresar al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA). son: Idea Perfil Estudio Preliminar Prefactibilidad Diagnóstico Ambiental Anteproyecto Factibilidad Impacto Ambiental (DIA o EIA) Estudio Definitivo Actualización de Indicadores(1) (DIA o EIA) (1) Si corresponde según se establezca en los Términos de Referencia Específicos del Estudio (TRE) en que DIA: Declaración de Impacto Ambiental. se ejecutan simultáneamente con los estudios de ingeniería vial.Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 11 Clasificación de los Proyectos Según su Impacto Ambiental. Proyectos que sólo requieren de una “Declaración de Impacto Ambiental”. . Proyectos que requieren de un “Estudio de Impacto Ambiental” (EIA). Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 12 . Para evaluar una alternativa de diseño es necesario predecir las características de la circulación en el área de influencia del proyecto con la finalidad de estimar los consumos de recursos asociados a las distintas situaciones y beneficios correspondientes. Este análisis es complementado con el de los impactos sociales y ambientales para ofrecer una perspectiva amplia. Primero. Especificación de las condiciones de uso de la vialidad. Para tal efecto se determinan los indicadores de rentabilidad de corto y largo plazo y los análisis de sensibilidad correspondientes. afinar y desarrollar anteproyectos correspondientes a las alternativas seleccionadas para garantizar que el diseño físico y operacional propuesto es factible de implementar y estimar con un grado de precisión razonable los montos de inversión involucrados. Y segundo. el proceso de toma de decisión para la ejecución del proyecto. Estimación de costos y beneficios. Modelación y simulación. Respecto a los costos de inversión estos deberán ser valorizados a precios sociales. Evaluación. Recolectada del anteproyecto Diseño operacional. Actividades metodológicas Diseño físico. producir información relevante y confiable que permita avalar. de los efectos de la alternativa sobre el conjunto de actividades y personas que tienen relación con el área sujeta al proyecta a proyecto. y lo más rigurosa posible. desde el punto de vista técnico económico.Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 13 Conocimiento N° 2: Estudios de factibilidad Introducción Esta etapa tiene dos objetivos principales. Una determinación de una regulación puede implicar modificaciones en el diseño físico. Esta actividad tiene como finalidad proveer toda la información necesaria para la evaluación de alternativas. . mediante un conjunto de regulaciones que constituye el sistema de control de tránsito. Tiene como objetivo principal entregar la información relevante para apoyar el proceso de toma de decisiones. centímetros (cm) y milímetros (mm). determinadas mediante GPS. se le antepondrá la sigla “Dm”. Sus símbolos de abreviatura serán: grados (g). Aspectos de hidrología. En el caso de la señalización vial las distancias a un cierto destino o la longitud de un tramo se expresará en km. Ingeniería básica en proyectos de puentes y estructuras afines. Si en la zona del estudio no existieran puntos de dicha red. La única excepción a lo anterior la constituirán las coordenadas geodésicas curvilíneas que indican la latitud () y la longitud () de un punto sobre el elipsoide que se expresarán en grados sexagesimales (°) minutos (’) y segundos (”).843 empleando punto para los miles y coma para separar los submúltiplos. Referenciación Planimétrica En Terreno Los trabajos topográficos para el estudio de obras viales quedarán referidos a bases con coordenadas geodésicas (WGS-84). que significa “Distancia Acumulada expresada en metros”. segundos (cc). Medidas Angulares Las medidas angulares se expresarán siempre en grados de arco centesimal y sus decimales. la Dirección de Vialidad podrá autorizar se determine la cota de partida desde un sistema local.324. minutos (c). Referencia Altimétrica Los estudios de carreteras y caminos estarán referidos al nivel medio del mar (NMM). los cuales abarcan principalmente: Aspectos geodésicos y topográficos. En nuestro curso trataremos especialmente la ingeniería básica relacionada con aspectos topográficos y aspectos geotécnicos. se expresará en metros como Dm 252. Aspectos geotécnicos. Aspectos Geodésicos Y Topográficos Sistema de Unidades En todos los trabajos topográficos se aplicará el Sistema Internacional de Unidades (SI). determinándola con GPS. Demanda y características del transito. . sin decimales y las velocidades en km/h.Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 14 Unidad N°1: INGENIERIA BASICA Y DISEÑO VIAL 2 Conocimiento N° 1: Ingeniería Básica Introducción Dependiendo del tipo proyecto vial se requerirá realizar estudios de Ingeniería básica. la que deberá ser corregida mediante el modelo EGM-96 previamente. para lo cual bastará con ligarse a un punto de nivelación (PN) de la Red Altimétrica materializada por el IGM. Aspectos ambientales – impacto y mitigación. hidráulica y transporte de sedimentos. Medidas de Longitud Las medidas de longitud se expresarán en metros (m) y cuando se esté indicando una distancia acumulada a un cierto origen. b. etc. a lo largo del estacado y a una distancia conveniente. y cualquier otro detalle de interés o punto singular. Las distancias horizontales se miden con cinta métrica y precisión corriente (cuidando su horizontalidad. según se explícita más adelante. ya que un error de dirección significará un error sistemático de las evaluaciones posteriores.Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 15 Nivelación del Perfil Longitudinal El levantamiento del perfil longitudinal en terreno corresponde a una nivelación geométrica de todas las estacas que lo conforman. materializado en terreno en la etapa de Anteproyecto. a partir de esta información. Sistemas de Replanteo de una Obra Vial Básicamente pueden darse dos situaciones extremas. en todo caso debe haber. a lo menos. se debe definir un eje transversal en la forma más perfecta posible. En todo caso deberán establecerse como mínimo. un punto cada 10 m. caso en que será necesario abordar el replanteo materializando en primer término la poligonal definida por las alineaciones. puntos de referencia de cota (PR). llevando a un registro las lecturas que se observen conjuntamente con la distancia acumulada a cada punto. cercos. al momento de levantar un perfil transversal. El eje transversal así definido se puede señalizar. de él. la posición que tendrá la obra proyectada respecto del terreno y. dependiendo de la localización del trazado respecto de sistema de transporte de coordenadas (STC).). La distancia entre PR no debe superar los 500 m. y se intercalarán PR auxiliares en las proximidades de las obras especiales.01 k (m). utilizada en la etapa de levantamiento. En cada estaca del perfil longitudinal. ya sea en forma gráfica o analítica. Definición del Perfil Transversal. Antes de iniciar la nivelación geométrica del perfil longitudinal se deben establecer. es el caso del replanteo del ángulo recto con ayuda de medidas con cinta métrica o escuadras de reflexión. En casos de fuerte pendiente se puede medir con cinta métrica la distancia inclinada y reducirla a la horizontal con una lectura del ángulo vertical al minuto. Que no exista un STC materializado en terreno o que éste se encuentre muy distante del trazado. La tolerancia en el cierre será de 0. cruce de canales. mientras dure su levantamiento con jalones u otro elemento de instalación provisoria. Para efectuar el levantamiento de perfiles transversales se procederá de la siguiente manera: a. que presenta la estructura general del eje del trazado. Es decir se replantea navegando con los datos del Cuadro de Rectas y Curvas. determinar las distintas cantidades de obra. rectas y tangentes. Los PR estarán ligados a la red de Puntos de Referencia Principales (PRP). ni tan distantes del eje del trazado como para que las medidas importen trabajo excesivo. Para la confección del perfil transversal se deben tomar todos los puntos que definan o ayuden a definir cambios de pendiente del terreno. Líneas Base GPS al inicio y termino del proyecto. a. El registro que conviene emplear es del tipo “Por Cota Instrumental”. Estos puntos de referencia se ubicarán. En todo caso su ubicación debe efectuarse sobre terreno estable y serán debidamente monumentados. Perfiles Transversales De Terreno El perfil transversal tiene por objeto presentar. ni tan cercanos como para que se vean comprometidos por el movimiento de tierras o labores auxiliares de la construcción de la obra. Se puede recurrir a procedimientos auxiliares en mérito de una mayor precisión. Levantamiento de los Puntos Singulares. Toda vez que sea posible la red de PR que se lleva junto al trazado se cerrará contra algún PRP. . en un corte por un plano transversal. en que k es la distancia del circuito en kilómetros. por lo tanto. y que su estructura general posea un cierre razonable contra las Líneas Base materializadas. debiendo verificarse en el terreno mismo que la poligonal replanteada represente realmente lo proyectado. desde las estaciones del STC. . es decir se emplace según lo estudiado. no se requieren operaciones de cierre para el conjunto del trabajo. El eje replanteado va siempre ligado al STC y. o bien. en especial en el caso de las rectas. ya que éstas se ejecutan para cada uno de los alineamientos que definen la estructura general del trazado.Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 16 En este caso dicha poligonal constituye un sistema de transporte de coordenadas en sí. b. pero por el procedimiento empleado poseerá una precisión reducida. Cuando existe un STC la estructura general del eje se replanteará desde estaciones de dicho sistema y la densificación del eje podrá ejecutarse a partir de la estructura general ya replanteada. Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 17 . definiendo el perfil estratigráfico pertinente y sus propiedades. . con más del 50 por ciento bajo tamiz 0. Sistemas de clasificación de los suelos La agrupación de los suelos con características semejantes es lo que determina Un Sistema de Clasificación. descomposición y/o transportación física y/o química de las rocas. se dividen en tres grupos. graduación pobre. las arcillas (C). Todo ello orientado a establecer la capacidad de soporte del terreno natural. el Proyectista de Carreteras deberá trabajar en forma coordinada con el ingeniero especialista en Geotecnia. definir a priori un procedimiento de estudio de tipo general. y por el símbolo S sí más de la mitad pasa por tamiz 5 mm. Aspectos de drenaje incidentes en el problema geotécnico. asociados a los distintos materiales.08 mm. C. Las características geotécnicas de los materiales que pueden presentarse a lo largo del emplazamiento de una carretera son variadas. Sistema unificado de clasificación de suelos USCS Deriva de un sistema desarrollado por A. en las diversas etapas. Disponibilidad de yacimientos de materiales. se representan por el símbolo G si más de la mitad. por consiguiente. deberá ser el ingeniero especialista quien vaya definiendo. M. uniforme o discontinua con poco o ningún fino. En la etapa de identificación de rutas posibles. los estudios específicos que deberán ejecutarse. los limos (M) y limos o arcillas orgánicos (O). buena graduación con poco o ningún fino.08 mm. El propósito es estimar las propiedades de un suelo por comparación con otros del mismo tipo. Sedimentarias o Metamórficas. Los suelos son sedimentos u otras acumulaciones de partículas sólidas producidas por la desintegración.Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 18 Aspectos geotécnicos Introducción Desde las primeras fases del estudio de una obra vial. En consecuencia. por lo tanto. divide los suelos en dos grandes grupos. Casagrande. obras de arte y obras anexas. la oportuna detección de zonas conflictivas desde el punto de vista geotécnico. así como los taludes seguros para terraplenes y cortes. aspectos tales como: Identificación de sectores específicos con características geotécnicas desfavorables. que contiene limo o limo y arena. sólo se explicarán las clasificaciones empleadas en obras viales. P. Condiciones de fundación de estructuras. Mecánica de suelos Naturaleza de los suelos Se definen a las Rocas como Materias sólidas minerales que se presentan en masas o fragmentos y se clasifican según su origen como Ígneas. que contiene arcilla o arena y arcilla. En los diversos niveles de estudio el ingeniero especialista irá detectando con grados de precisión creciente. Los suelos finos. de las partículas gruesas son retenidas en tamiz 5 mm. No es posible. pudiendo experimentar cambios radicales entre sectores muy próximos. Los primeros tienen más del 50 % en peso de granos mayores que 0. Las clasificaciones están orientadas al campo de ingeniería para el cual se desarrollaron. en peso. puede aconsejar que se abandone una ruta que pudiera parecer atrayente por consideraciones de trazado. Sectorización de la zona de emplazamiento del trazado. A la G o a la S se les agrega una segunda letra que describe la graduación: W. de granos gruesos y de granos finos. SISTEMA CLASIFICACION USCS FINOS (≥ 50 % pasa 0. se quema o se pone incandescente. GM En 0.08 > 12 mm GC SW SP Arenas ML SM SC < 50% de lo ret. CL-CH ó ML-MH Tipo de Suelo Gravas < 50 SISTEMA CLASIFICACION USCS GRUESOS (< 50 % pasa 0.73 (wl20 ó <4 > 0. Si IP 0. ** Si IP 0. Liq. CH-OH ** Si tiene olor orgánico debe determinarse adicionalmente wl seco al horno Si wl = 50. si el límite líquido es menor a 50 y H.08 mm) Tipo de Suelo Limos Inorgánicos Lim.73 (wl-20) ó si IP entre 4 y 7 e IP>0.73 (wl – 20) ó si IP entre 4 y 7 E IP > 0. En casos dudosos favorecer clasificación menos plástica Ej: GW-GM en vez de GW-GC.73 (wl – 20) Limos o OL < 50 ** wl seco al arcillas horno orgánicas ≤ 75 % del wl OH > 50 seco al aire Altamente P1 Materia orgánica fibrosa se orgánicos carboniza.08 mm) % Pasa % RET Símbolo 0. usar símbolo doble: GM-GC. si es mayor.73 (wl – 20). < 0.Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura 19 OBRAS VIALES Estos símbolos están seguidos por una segunda letra que depende de la magnitud del límite líquido e indica la compresibilidad relativa: L.SW-SM. usar símbolo doble: CL-ML. SM-SC.73 (wl20) ó <4 > 0. GP-GM.73 (wl20) y >7 .73 (wl-20).08 mm <5 >6 ≤6 ** IP < 0. En 0.73 (wl – 20) Arcillas > 0.73 (wl – 20) CL < 50 inorgánicas y>7 CH > 50 > 0.08 CU CC 5 mm.73 (wl – 20) ó<4 MH > 50 < 0. SP-SC.73 (wl20) ó >7 1a3 <1ó>3 > 12 * Entre 5 y 12% usar símbolo doble como GW-GC. wl Símbolo Indice de Plasticidad * IP < 0. mm GW >4 1a3 <5 GP ≤6 <1ó>3 50% de lo ret. Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura CU 60 10 20 OBRAS VIALES CC 302 60 10 . Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 21 . 08 – 15) (IP – 10) * 0. IP: Índice de Plasticidad.08 mm) A-1 A-2 A-1a A-1b ≤ 50 ≤ 30 ≤ 15 ≤ 50 ≤ 25 ≤6 40-80 A-3 ≤20 A-4 A-6 A-7 A-7-5 A-2-5 ≤40 ≤10 ≥41 ≤35 ≤40 ≥41 ≤40 ≥ 36 ≥41 ≤40 ≥41 ≤10 ≥11 ≥11 ≤10 ≤10 ≥11 ≥11 ≤15 ≤10 ≤15 ≤5 ≥20 A-2-6* A-5 A-2-4 ≥ 51 ≤10 NP Suelos Finos (> 35 % bajo 0.08 mm) A-2-7** 20-40 A-7-6 Gravas y Arena Gravas y Arenas Suelos arenas fina Limosas y Arcillosas Limosos A – 7 – 5 : IP ≤ (wL – 30) A – 7 – 6 : IP > (wL – 30) IG = (B/0.08 – 15) (IP – 10) * 0. Wl: Límite Líquido.005 (Wl .01 Suelos Arcillosos .01 * Para A–2–6 y A–2–7: IG= (B/0. límite líquido e índice de plasticidad. el cual se calcula por la fórmula empírica: IG = (F . basado en las determinaciones de laboratorio de granulometría. Clasif general Grupo Sub-Grupo 2 mm 0.08 mm Wl IP CBR Descripción SISTEMA DE CLASIFICACION AASHTO Suelos Granulares (≤ 35 % pasa 0.Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura 22 OBRAS VIALES Sistema AASHTO Sistema de clasificación de suelos creado por El Departamento de Caminos Públicos de USA (Bureau of Public Roads) en 1929 y modificado en 1945.15) (IP .2 + 0. La evaluación en cada grupo se hace mediante un "índice de grupo".01 (F .2 + 0. Este sistema describe un procedimiento para clasificar suelos en siete grupos.10).08 mm.005 (wl – 40)) + (B/0. Se informa en números enteros y si es negativo se informa igual a 0.08 – 35) (0.5 mm 0. En que: F: Porcentaje que pasa por 0. expresado en números enteros basado solamente en el material que pasa por 80 mm.40)) + 0.35) (0. Densidad Relativa PROPIEDADES MECANICAS E HIDRAULICAS Norma LNV 105-86 NV 65-84. Conocimiento N° 2: Diseño geométrico LNV 94-85 LNV 95-85 LNV 96-85 LNV 62-85 LNV 92-85 AASHTO T216 AASHTO T208 AASHTO T236 ASTM D4767-88 ASTM D2850-95. Prueba de Carga. Ensayo de Cono Portátil de Penetración Dinámica.B. Ensayos de laboratorio Ensayos de laboratorio Ensayo Análisis Granulométrico Límites de Consistencia PROPIEDADES INDICE DENSIFICACION Límite Plástico Límite Líquido Densidad de Partículas Sólidas Densidad Natural LNV 89-85 LNV 68-84 LNV 62-85 LNV 19-84 AASHTO T205 Contenido de Humedad y Grado de Saturación LNV 61-85. Permeabilidad. AASHTO T258 AASHTO T215 .Densidad (Ensayo Proctor). LNV 90-85. Sondajes Ensayo de Cono Dinámico. para suelos y rocas Calicatas y Zanjas.R Consolidación Resistencia a la Compresión Simple Corte Directo Triaxial Expansividad. Clasificación de Suelos AASHTO M 145 ASTM D 2487 Composición Química Relación Humedad .Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura 23 OBRAS VIALES Estudios y ensayos para la clasificación de los suelos Métodos de exploración de subsuperficie. Perfiles de Refracción Sísmica. Capacidad de Soporte C. cuyos elementos quedan definidos por sus proyecciones ortogonales de referencia: Planta.Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 24 Aspectos Generales Trazado Las carreteras son obras tridimensionales. Será entonces la velocidad de desplazamiento previsible que adopten los usuarios en los distintos tramos de la ruta. El elemento básico para tal definición es el eje de la vía. durante períodos de baja demanda y los riesgos que puedan enfrentar. mínimos y deseables que fije la Instrucción para el diseño de Carreteras y Caminos. condicionen la elección de los parámetros máximos. cuyas proyecciones en planta y elevación definen la planta y el alzado respectivamente. Elevación y Sección Transversal. deben cumplir con una serie de normas y recomendaciones. los que ponderados mediante criterios estadísticos. un porcentaje significativo de los usuarios tenderá a circular a velocidades que pueden superar las de proyecto. Criterios Básicos . Estos ejes en planta y alzado. Variables fundamentales Se puede considerar que el diseño geométrico propiamente tal se inicia cuando se define una Categoría y una Velocidad de Proyecto para ella. en la medida que el trazado se desarrolle por terrenos que no imponen restricciones perceptibles por el usuario y los elementos del trazado sean consecuentes con ello. que concilien la conveniencia económica con las exigencias técnicas requeridas para posibilitar desplazamientos seguros de un conjunto de vehículos a una cierta Velocidad de Proyecto. No obstante. Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES 25 El buen diseño no resulta de una aplicación mecánica de los límites normativos. La Visibilidad de Parada esta asociada a la Distancia de Parada “Dp” determinada a partir de la Vp. . que en general representan valores mínimos. es decir. el diseño requiere buen juicio y flexibilidad por parte del proyectista. sectores de éste que inducen velocidades superiores a las de proyecto. analizando así. la V85% que se dará en diferentes tramos de la ruta. Selección de velocidades Velocidad de Proyecto: Ejecutar sobre los planos levantados un anteproyecto preliminar utilizando la velocidad de proyecto. pero generalmente menores a la V85%. El trazado debe ser homogéneo. Las V* son mayores o iguales a las Vp. con cierta aproximación. La Velocidad V*.20 m. los puntos críticos del trazado a fin de establecer la influencia de la velocidad seleccionada sobre los costos de inversión y la posibilidad física de implantar en el terreno los elementos del trazado. se define como aquella empleada para verificar la existencia de Dp. Predicción de la Velocidad V85% Velocidad V* para visibilidad de parada y diseño de alzado. siendo necesario establecer criterios que permitan predecir. en Curvas Horizontales con obstáculos laterales que limitan la visibilidad y para el diseño de Curvas Verticales Convexas que también dependen de la Dp. La Dp presupone en su cálculo la existencia de un obstáculo de 0. Por el contrario. para abordar con éxito la combinación de los elementos en planta y alzado. que será percibido por el conductor. Velocidad 85% : Se empleará en los períodos en que los flujos de demanda son moderados. existiendo poca interferencia entre los usuarios. no deben ser seguidos de otros en los que las características geométricas se reducen bruscamente a los mínimos correspondientes a dicha Vp. quien reaccionará para detener el vehículo inmediatamente antes del obstáculo. de alto localizado en el centro de la pista por la que circula el vehículo. sin por ello transgredir los límites normativos. La distancia de parada sobre una recta de pendiente uniforme. entonces. Tipos de visibilidad para el diseño: a. se calcula mediante la expresión: Dp Dp V tp r i = Distancia de Parada. -i Bajadas respecto del sentido de circulación. dpt df V tp V2 3. En general el conductor requerirá de un tiempo de percepción y reacción para decidir la maniobra y de un tiempo para llevarla a cabo. por el centro de su pista de tránsito. situado en el centro de dicha pista. Visibilidad para cruzar una Carretera o Camino En nuestro estudio veremos las visiblidades de Parada y Adelantamiento.6 254 (r i) V tp 3. Visibilidad al Punto de Atención d. =Coeficiente de roce Rodante. Visibilidad en Intersecciones e. debe disponer al menos de la visibilidad equivalente a la distancia requerida para detenerse ante un obstáculo inmóvil.1m. Distancia de Parada (Dp) En todo punto de una carretera o camino.6 = distancia recorrida durante el tiempo de percepción + reacción. Se considera obstáculo aquel de una altura igual o mayor que 0. sobre la rasante del eje de su pista de circulación. V2 = distancia recorrida durante el frenado hasta la detención junto al 254 (r i) obstáculo.26 Distancias De Visibilidad Aspectos Generales Una carretera o camino debe ser diseñada de manera tal que el conductor cuente siempre con una visibilidad suficiente como para ejecutar con seguridad las diversas maniobras a que se vea obligado o que decida efectuar. Durante este tiempo total los vehículos recorren distancias que dependen de su velocidad de desplazamiento determinando. =Tiempo de Percepción + Reacción (s). las distintas distancias de visibilidad.2 m estando situados los ojos del conductor a 1. un conductor que se desplace a la velocidad V. . =Pendiente Longitudinal (m/m) +i Subidas respecto sentido de circulación. = Vp o V* según corresponda. Visibilidad de Parada b. Pavimento Húmedo. Visibilidad de Adelantamiento (Caminos Bidireccionales) c. 27 . La línea visual considerada en este caso será aquella determinada por la altura de los ojos de uno de los conductores (1. que está señalizado en terreno próximo a cada estaca. . sin afectar la velocidad del vehículo adelantado ni la de un vehículo que se desplace en sentido contrario por la pista utilizada para el adelantamiento. sobrepasar el vehículo adelantado y retomar su pista en forma segura. cuyas proyecciones en planta y elevación definen la planta y el alzado respectivamente. Si i 6. que es la intersección de los planos verticales trazados entre los puntos extremos de sus distintos trozos con la superficie terrestre. Los puntos del terreno por levantar quedan definidos durante el estacado del eje del proyecto por lo cual.2 m) en el otro y se considerará que los vehículos que intervienen en la maniobra al iniciarse esta. es necesario conocer la conformación del terreno circundante para definir la posición final de la rasante y las características de las secciones transversales que resultarán al imponer la plataforma de proyecto. Perfil Longitudinal Se llama perfil longitudinal del terreno a la intersección de éste con una superficie de generatrices verticales que contiene el eje del proyecto. esto es abandonar su pista.1 m) en un extremo y la altura de un vehículo (1.28 Distancia de Adelantamiento (Da) La Da equivale a la visibilidad mínima que requiere un conductor para adelantar un vehículo que se desplaza a velocidad inferior a la de proyecto. se sitúan en el eje de la pista de circulación que les corresponde. La definición en alzado es lo que se denomina “perfil”. según el sentido de avance. la distancia horizontal acumulada desde el origen de kilometraje es un dato conocido. Una vez definido el trazado en planta de una obra. Por lo tanto se aplica sólo en caminos con pistas para tránsito bidireccional.0 % Da corresponderá la Vp + 10 km/h y si la Vp = 100 km/h se considerará Da ≥ 650 m Conocimiento N° 3: Perfiles Como mencionamos anteriormente El elemento básico para la definición de una obra vial es el eje de la vía. las distancias horizontales sobre los ejes transversales que se midan hacia la derecha serán positivas y las que se midan a su izquierda serán negativas.00 3.40 cotas (m) 101. Recorriendo el eje longitudinal en el sentido creciente del kilometraje. En las curvas se toman los perfiles transversales en forma radial.50 101.00 . y de una extensión que fluctúa entre 10 y 50 m. 1. a partir de esta información. a la superficie vertical que contiene al eje del proyecto.50 102. la posición que tendrá la obra proyectada respecto del terreno y.30 Perfil Transversal Se define como perfil transversal a la intersección del terreno con un plano vertical que es normal.00 101. ya sea en forma gráfica o analítica..00 101.00 101.00 PARCIALES DISTANCIAS ACUMULADAS COTAS TERRENO RASANTE PENDIENTES Y GRADIENTES distancia(m) 1. en el punto de interés. en un corte por un plano transversal. El perfil transversal tiene por objeto presentar.50 cotas (m) 101.00 0 3. ambas con su cero u origen en el eje longitudinal.00 102.29 PERFIL LONGITUDINAL CALLE 3 ESCALA HORIZONTAL = 1 :500 VERTICAL = 1 : 50 REFERENCIA = 795. determinar las distintas cantidades de Obra (cálculo del volumen de excavaciones o terraplenes).70 102.10 101.00 distancia(m) 1.00 0 Dm 1520 3.00 102.50 101.00 3. según sea el trabajo de que se trate y la naturaleza del terreno.30 Dm 1500 1. Las principales consideraciones que controlan el diseño del alineamiento horizontal son: a. y una sección transversal con vertiente a dos aguas. Categoría de la Ruta b. y porque la monotonía en la conducción disminuye la concentración del conductor. La parte central circular y dos arcos de enlace c. proporcionando claras ventajas desde el punto de vista estético y económico. con uno de los bordes de la calzada por encima del otro. que mejoran la seguridad. tiene por objeto facilitar el drenaje o escurrimiento de las aguas lluvias lateralmente hacia las cunetas. comodidad y estética de los caminos.30 Unidad N°1: INGENIERIA BASICA Y DISEÑO VIAL 3 Conocimiento N° 1: Diseño geométrico Trazado En Planta Aspectos generales La planta de una carretera preferentemente deberá componerse de una sucesión de elementos curvos que cumplan las relaciones que fija la norma y sólo de aquellos tramos rectos que sean indispensables. evitando calzadas peraltadas en recta. Por otra parte. Una sucesión de curvas de radios adecuados limitan la V 85% y mantienen al conductor atento al desarrollo del trazado. haciendo más confortable la conducción. Coordinación con el Alzado d. V 85% para diseñar las Curvas Horizontales e. Los elementos curvos comprenden: a. Permiten que los vehículos que transitan a la velocidad específica correspondiente a la curva circular. haciendo casi desaparecer las rectas. se mantengan en el centro de su pista. las curvas armonizan en mejor forma con las sinuosidades del terreno. Bombeo: inclinación de la sección transversal de la calzada sobre un alineamiento recto. Velocidad de Proyecto d. permite desarrollar el peralte a lo largo de un elemento curvo. Controles del Trazado en Planta. La tendencia actual en el diseño de carreteras de cierto nivel se orienta hacia la utilización de curvas amplias que se adaptan a la topografía del terreno. Bombeo único: a una sola agua. Esta forma de trazado se preferirá por cuanto los largos tramos rectos inducen velocidades V 85% muy por sobre la velocidad de proyecto. aumentan el peligro de deslumbramiento por las luces del vehículo que avanza en sentido opuesto. Se puede dar de dos maneras: Doble bombeo: punto alto en el centro de la calzada. Otras combinaciones de arco circular y arco de enlace. V* para verificar Visibilidad de Parada f. Curvas Circulares b. Topografía del Área c. Operación y Mantención Definiciones Curva de enlace: Los arcos de enlace son elementos de transición entre la recta y la curva circular. . Costo de Construcción. La curvatura variable. hasta la alineación de salida. T: Tangentes. valor máximo de la inclinación transversal de la calzada. como consecuencia de la acción de la fuerza centrifuga. R: Radio de Curvatura del arco de círculo. Expresado en grados centesimales. sobreancho que pueden requerir las curvas para compensar el mayor ancho ocupada por un vehículo al describir una curva. punto de intersección de dos alineaciones consecutivas del trazado. MC. que se repite como ángulo del centro subtendido por el arco circular. Ángulo de deflexión entre ambas alineaciones. . S: Bisectriz. en el sentido de los punteros del reloj. Elementos de las Curvas Circulares. Determinan el Principio de Curva PC y el Fin de Curva FC. medido a partir de la alineación de entrada. Vn: Vértice. distancias iguales entre el vértice y los puntos de tangencia del arco de círculo con las alineaciones de entrada y salida. del arco de círculo. Longitud del arco de círculo entre los puntos de tangencia PC y FC p: Peralte. distancia desde el vértice al punto medio.31 Peralte: inclinación transversal que se da a las calzadas en zonas de curvas horizontales para evitar el desplazamiento de los vehículos fuera del eje de su pista. Curvas Circulares. Ángulo entre dos alineaciones. asociado al diseño de la curva (%) E: Ensanche. D: Desarrollo. Contraperalte: inclinación en sentido contrario al correspondiente a la curva Transición de peralte: transición desde el bombeo (-b) al peralte total (+p) o (-p) Tasa de giro: Longitud necesaria para producir un giro de un 1% en torno al eje de giro. siendo deseables aquellos mayores o iguales a 20g. .32 En donde: 200 T R tg 2 S R (sec 1) 2 D R R 200 63.662 En general se aceptarán desarrollos mínimos asociados a una deflexión c ≥ 9g. Para deflexiones 6g se deben usar curvas circulares de radios muy amplios y no se podrán usar curvas de transición. 33 . en consecuencia. cuando están comprendidos dentro del rango aceptable para curvas horizontales consecutivas. será menor que el eje del trazado.. el radio efectivo de las curvas en las pistas de la calzada interior. a demás de lo expuesto el Rm del trazado deberá aumentarse en al menos el espacio existente entre el eje del trazado y el borde izquierdo de la pista interior de esa calzada. esto es: Rm en el eje del trazado Rm absoluto m a (n 1) 2 Siendo: m: ancho de la mediana (m) n: número de pistas por calzada a: ancho normal de cada pista .34 Radios Mínimos y su utilización Los radios mínimos sólo podrán ser empleados al interior de una secuencia de curvas horizontales. Al final de tramos rectos de más de 400 m. el menor radio autorizado será aquel cuya Ve sea igual o mayor que la V85%. Rm Vp 2 127 (p máx t máx ) Siendo: Rm : Radio Mínimo Absoluto Vp : Velocidad de Proyecto Pmáx: Peralte máximo correspondiente a la Carretera o el Camino (m/m) tmáx : Coeficiente de fricción transversal máximo correspondiente a la Vp En Carreteras o caminos unidireccionales. en que el eje del trazado se desarrolle por el centro de la mediana. Se prescinde de los posibles ensanches. considerando la respectiva ubicación del eje de giro del peralte: l n a p n = a = p = Número de pistas entre el eje de giro del peralte y el borde de la calzada Ancho normal de una pista (m). Pendiente Relativa del Borde de la Calzada. independizándole de la Vp. es necesario realizar un cambio de inclinación de calzada. El valor de los peraltes a utilizar en Carreteras y Caminos están dados exclusivamente en función del radio asociado. Variación total de la pendiente transversal para el borde que debe transitar entre (-b) y (+p) en caminos bidireccionales o entre (-b) y (+p) o (-p) para el borde exterior en carreteras unidireccionales.35 Peralte y contraperalte en curvas circulares. pero sin superar los -2. Las tendencias actuales de diseño.500 m en Carreteras. sólo será aceptable para radios ≥ 3. Longitud de desarrollo del Peralte (l) a) Eje de Giro Normal: Tanto para calzada bidireccionales como unidireccionales. Los valores Normal deben interpretarse como un deseable. Su valor máximo podrá igualar el de bombeo. La transición del peralte dependerá del eje que se defina como el eje de giro de Peralte.5%. respecto de la pendiente longitudinal del eje de la vía (%).C. mantienen peraltes relativamente altos para un rango amplio de radios. y su ubicación depende del tipo de camino o carretera del que se trate. Línea de máxima Pendiente(q%) En las curvas horizontales la combinación del peralte(p%) con la pendiente longitudinal (i%) da origen a una línea de máxima pendiente: i% p% q% 2 En caminos q% ≤ 11% En Carreteras q% ≤ 10%. sin Curvas de Enlace Para pasar de una sección transversal con bombeo normal a otra con peralte. Desarrollo de Peralte en C. . Esto permite mantener la seguridad por criterio de deslizamiento. Este cambio debe ser gradual a lo largo de la vía entre este par de secciones. El Contraperalte. A este tramo de la vía se le llama Transición del peraltado. para los usuarios que circulan a velocidades mayores a las de proyecto. o inclinación en sentido contrario al correspondiente a la curva. La longitud del desarrollo del peralte será la requerida para la transición desde el bombeo (-b) al peralte total (+p) o (-p) y dependerá ubicación del eje de giro del peralte.500 m en Caminos y ≥7. En ambos casos la longitud de transición está dada por: l 2n a p Tasa de Giro (tg) Es la longitud necesaria para producir un giro de un 1% en torno al eje. . manteniendo constante el bombeo de la pista interior hasta que se consiga el bombeo único. separadas por una recta corta se podrán emplear los valores máximos de . b) Giro en los Bordes de una Calzada Bidireccional: Cuando la calzada en recta posee inclinación transversal a dos aguas y se desea dar el peralte en torno al borde interior de la curva.36 Los valores Máx sólo se usarán cuando el espacio disponible para la transición de peralte es limitado o bien cuando la pendiente longitudinal es del orden de la pendiente relativa de borde. Si la Longitud de esta recta es menor que el mínimo deseable. se mantendrá un peralte mínimo de igual sentido que el de las curvas y de una magnitud al menos igual a la de el bombeo. tg na Proporción del Peralte a Desarrollar en Recta Longitud de Curva con Peralte Total En caminos y carreteras con Vp ≥ 60km/h. es necesario inicialmente lograr el bombeo único girando en torno al eje. borde derecho en curvas a la derecha. Entre dos curvas de igual sentido deberá existir un tramo en recta mínimo. el peralte total se mantendrá por una longitud al menos igual a Vp/3. como ya se ha establecido. se girará en torna a dicho borde. a partir del cual se desarrollaran los peraltes en uno y otro sentido. El caso límite lo constituye aquella situación en que no existe tramo en recta con bombeo normal. existiendo en dicho tramo un punto de inclinación transversal nula.6 (m). borde izquierdo en curvas a la derecha. para posteriormente cambiar el eje de giro al borde interior. y en lo posible para V85% ≥ 80 km/h en al menos 30 m. Si el peralte se debe dar en torno al borde exterior de la curva. Desarrollo de Peralte entre Curvas Sucesivas Entre dos curvas de distinto sentido. 37 . a lo largo de la recta que precede la C. e n (E /L) ln en: Ensanche parcial correspondiente a un punto distante ln metros desde el origen de la transición. con la sola excepción de los de Desarrollo. En Carreteras y Caminos.. la transición del ancho en recta al ancho correspondiente al inicio de la Curva Circular se dará en una longitud de 40 m. y si el tramo recto es de menor longitud el ensanche deberá desarrollarse en la longitud existente. es decir. la que no deberá ser menor a 30 m. .C. L: Longitud Total del desarrollo del sobreancho.C. En curvas de radios pequeños o medianos y dependiendo del tipo de vehículos comerciales que circulen por la ruta. Si el camino no posee pavimento.38 Sobreancho para C. En los Caminos de Desarrollo las curvas que requerirán sobreancho se asocian a velocidades de diseño ≤ 50 km/h. Por lo tanto. la transición del ensanche total se generará linealmente. un desarrollo de 40 m en la recta precedente resulta adecuado. cualquiera sea la magnitud del ensanche. sin Curvas de Enlace. se deberá ensanchar la calzada para asegurar espacios libres (huelgas) entre vehículos que se crucen en calzadas bidireccionales o que se adelantan en calzadas unidireccionales y entre los vehículos y los bordes de la calzada. velocidades de operación moderadas. de acuerdo a la siguiente expresión: Siendo: E: Ensanche total calculado según Tablas. Se podrá prescindir de la clotoide en los siguientes casos: Caminos de Desarrollo con Vp 30 km/h. define la Magnitud de la Clotoide. En caminos con Vp ≤ 80 km/h si R 1. Lo cual se realiza mediante el Diagrama de curvaturas: Recta Recta Curva circular a la derecha Curva circular a la izquierda Recta Unidad N°1: INGENIERIA BASICA Y DISEÑO VIAL 4 Conocimiento N° 1: Diseño geométrico Arcos De Enlace Se emplearán arcos de enlace o transición en todo proyecto si Vp ≥ 40 km/h.500 m En carreteras con Vp ≥ 80 km/h si R 3. Se tiene: . cuya ecuación paramétrica está dada por: A2 R L Siendo: A = Parámetro (m). el perfil longitudinal deberá contener la información necesaria para la interpretación de estas.000 m La Clotoide La clotoide es una curva de la familia de las espirales. R = Radio de curvatura en un punto (m) L = Desarrollo (m). Curvas cuya deflexión () está comprendida entre 2g y 6g en las que no se emplearán clotoides de enlace. Desde el origen al punto de radio R Siendo el ángulo comprendido entre la tangente a la curva en el punto (R. L) y la alineación recta normal a R = que pasa por el origen de la curva.39 Conocimiento N° 2: Perfiles Con respecto a las curvas circulares. . válido para clotoides simétricas.5 L R grad. que pasa por el centro de la circunferencia retranqueada. enlazada. a lo largo de la bisectriz del ángulo interior formado por las alineaciones. Xc. retranqueada de radio R. punto de tangencia de la clotoide con la curva circular enlazada.C. Xp.831 L R Elementos del Conjunto Arco de Enlace Curva Circular R(m) : Radio de la Curva Circular que se desea enlazar. nueva posición del centro de la C. Yp (m): Coordenadas del punto “P”. referidas al sistema anteriormente descrito. referidas a la alineación considerada y a la normal a ésta en el punto “o”. En clotoides asimétricas (C) se desplaza fuera de la bisectriz y tiene coordenadas Xc1 y Y c1 determinadas con el parámetro A1 y usando la expresión OV1 del caso asimétrico. que define el origen de la clotoide. D(m) : Desplazamiento del centro de la curva circular (C’). medido sobre la normal a la alineación considerada. hasta (C).cent 31. R(m) : Retranqueo o desplazamiento de la C. Yc (m): Coordenadas del centro de la curva circular retranqueada.40 rad L2 2A 2 0.C. en que ambas poseen un radio común R. OV(m) : Distancia desde el vértice al origen de la clotoide.41 p (g) : Angulo comprendido entre la alineación considerada y la tangente en el punto P común a ambas curvas. (g) : Deflexión angular entre las alineaciones consideradas. medida a lo largo de la alineación considerada. Mide la desviación máxima de la clotoide respecto de la alineación. : . Dc(m) Desarrollo de la curva circular retranqueada entre los puntos PP’. 42 . A Ve R Ve 2 1. También por condición de guiado óptico.5. La longitud de la clotoide debe ser suficiente para desarrollar el peralte: A n apR Siendo n = Número de pistas entre el eje de giro del peralte y el borde del pavimento peraltado a = Ancho normal de una pista (m). Se prescinde de los posibles ensanches.2 Rm el Retranqueo de la Curva Circular enlazada (ΔR) sea ≥ 0.43 Elección del Parámetro A Existen al menos cuatro criterios que se deben tomar en cuenta para la elección del parámetro de la clotoide a utilizar: a. condición que está dada por: A (12R 3 )0 . Para velocidades menores o iguales a la Velocidad Específica de la curva circular enlazada. es decir para mantener una clara percepción del elemento de enlace y la curva circular: R AR 3 b.27p 46. Por condición de guiado óptico.25 Estas condiciones geométricas deben complementarse de modo de asegurar que: c. pueda distribuirse a una tasa uniforme J (m/s2). p = Peralte de la Curva R = Radio de la Curva Pendiente Relativa del borde peraltado respecto del eje de giro d. es conveniente que si el Radio enlazado posee un R ≥ 1.656 J R Siendo Ve = Velocidad Específica (km/h) con máximos de 110 km/h en Caminos y 130 km/h en Carreteras R = Radio de la Curva Circular J = Tasa de distribución de la Aceleración Transversal (m/s 2) p = Peralte de La Curva Circular . La longitud de la clotoide debe ser suficiente para que el incremento de la aceleración transversal no compensada por el peralte. 44 Se considerarán dos grupos de valores de J para el diseño.2 Rm: *Manda el criterio a) A ≥ R/3 d.2 Rm .1. según sea la situación que se está abordando: d.2. Si el radio enlazado posee un valor R > 1. Si R (radio que se está enlazando) Rm ≤ R < 1. 45 . El saldo del peralte a desarrollarse dará entonces en la longitud L – lo resultando una pendiente relativa de borde: ce n a (p b) L lo Si el desarrollo del peralte se da con único entre 0% y p% a todo lo largo de la clotoide: nap L Para velocidades altas. para el desarrollo del peralte. pudiendo alcanzar hasta el máx indicado en la tabla 3. Por otra parte. manteniendo el concepto general antes expuesto. hacer el giro de la pista o la calzada hasta alcanzar la pendiente nula en la alineación recta. retranqueada. que implican parámetros grandes. b. tiende a ser demasiado extensa desde el punto de vista del drenaje. se mantendrá su inclinación transversal “b” en una distancia lo al inicio de la clotoide. lo nab El desarrollo del giro desde 0% a b%. por lo general ce será < normal y para clotoides de parámetro mínimo con un constante este será similar aunque menor o igual que máx. “lo” vale.C.46 Desarrollo del Peralte en Curvas de Enlace Cuando existe Arco de Enlace. Puesto que si se hiciera la transición desde –b% a 0% dentro de la curva de enlace.203.35%. se procederá como sigue: a. se hará manteniendo el valor de utilizada en el tramo recto resultando una longitud igual a la ya definida. Procedimiento a seguir para el desarrollo del peralte: Para minimizar los problemas de drenaje. Para lograr esto. . para altas velocidades. la longitud de la curva de enlace suele ser superior al desarrollo requerido para la transición del peralte entre 0% y p. el valor máximo de “p” debe alcanzarse en el PC de la C. El valor de no deberá ser nunca menor a 0. quedaría un sector con déficit de peralte. El desarrollo del peralte tendrá una longitud total igual a: l = lo + L Siendo: lo : desarrollo en la recta para pasar de –b% a 0% L: Desarrollo de la clotoide para pasar de 0% a p% Para calzadas de doble bombeo de pendiente transversal única de sentido opuesto al giro del peralte. Eje de giro normal en torno al eje de las calzadas bidireccionales y en los bordes interiores del pavimento en las unidireccionales.305(3) para la Vp correspondiente. c. es necesario. Para calzadas con pendiente transversal única que coincide con el giro de la curva. en el caso de las calzadas con doble bombeo o bombeo único en sentido contrario al de giro de curva. En estos casos la pendiente del borde peraltado respecto del eje de giro puede resultar pequeña y por tanto la zona con pendiente transversal cercana a 0%. el inicio de la transición se ubicará 40m antes del principio de la curva circular.25 para 3 pistas y 7 para 4 pistas b = bombeo de la calzada en recta. En Carreteras Unidireccionales con tres o más pistas por calzadas. se dará en el resto de la curva de enlace y la pendiente relativa de borde se calculará a partir de la expresiónce. El sobreancho se generará a partir de: e n (E / L) ln Siendo: E: Ensanche total calculado según Tablas 3. si la curva requiere un peralte mayor que 4%.203.A o B en: Ensanche parcial correspondiente a un punto distante ln metros desde el origen de la transición L: Longitud Total del desarrollo del sobreancho. . puede ser conveniente desplazar los ejes de giro de los peraltes al centro de cada calzada. La longitud normal para desarrollar el sobreancho será de 40m. De esta forma se disminuirá el desnivel entre los bordes exteriores de la calzada y la rasante. Así no se requerirá modificar la rasante y la cota de los ejes de giro queda dada por: Cotas Ejes giro en el centro de la calzada Cota rasante eje mediana c b 2 Siendo: c/2 = 5. Si el arco de enlace es mayor o igual a 40 m. el desarrollo del sobreancho se ejecutará en la longitud de arco de enlace disponible. respecto de aquellos con eje de giro en el borde interior del pavimento. dentro de la clotoide. El resto del peraltamiento de b% a p%. d.306(2). Sobreancho en Curvas de Enlace.47 calculada según b. Si el arco de enlace es menor que 40 m. 48 . 49 . 50 . 51 . 52 . 53 . En Nuevos Trazados Lr = 0. En caminos bidireccionales de dos pistas. En Recuperaciones o Cambios de Estándar si no es posible conseguir Lr = 0 se podrán aceptar tramos rectos de longitudes no mayores a: Lrmáx = 0. es decir debe coincidir el término de la clotoide de la primera curva y el inicio de la clotoide de la segunda. enlazadas por curvas cuya Ve ≥ V85% cubren adecuadamente esta necesidad. a diferencia de lo que ocurre en carreteras unidireccionales. Tramos rectos intermedios de mayor longitud para sucesiones de curvas en distinto sentido deberán alcanzar o superar los mínimos de la siguiente tabla y están dados por: Lr mín= 1.08 (A1 + A2) Siendo A1 y A2 los parámetros de las clotoides respectivas.4 Vp. Se evitarán longitudes en recta superiores a: Lr (m) = 20 Vp (km/h) Lr = Longitud de la alineación recta (m) Vp = Velocidad de proyecto de la Carretera. c. en especial en terreno llano y ondulado suave con Vp medias y altas.54 Alineamiento Recto. Por otra parte se definen longitudes mínimas de recta para los siguientes casos: Para curvas sucesivas en distinto sentido (Curvas en S): a. Para curvas sucesivas en el mismo sentido Por condiciones de guiado óptico es necesario evitar las rectas especialmente cortas entre curvas en el mismo sentido. La siguiente tabla presenta los valores deseables y mínimos de Lr para este caso: Conocimiento N° 2: Perfiles . b. Rectas de longitud 8Vp ≤ Lr ≤ 10 Vp . la necesidad de prever secciones con visibilidad de adelantamiento justifica una mayor utilización de rectas importantes. siendo positivas aquéllas que implican un aumento de cota y negativas las que producen una pérdida de cota. Lo cual se realiza mediante el Diagrama de curvaturas: Recta Recta Arco de enlace a curva circular a la derecha Arco de enlace a curva circular a la izquierda Unidad N°1: INGENIERIA BASICA Y DISEÑO VIAL 5 Conocimiento N°1: Diseño geométrico Trazado En Alzado Aspectos Generales Las cotas del eje en planta de una carretera o camino. Trazado en Horizontal y Velocidad V* correspondiente d. enlazadas por curvas verticales que normalmente serán parábolas de segundo grado. El sentido de las pendientes se define según el avance de la distancia acumulada (Dm). Valores Estéticos y Ambientales g. al nivel de la superficie del pavimento o capa de rodadura. La representación gráfica de esta rasante recibe el nombre de Perfil Longitudinal del Proyecto. constituyen la rasante o línea de referencia del alineamiento vertical. Topografía del Área c. Un adecuado diseño debe asegurar las distancias de visibilidad requeridas.55 Con respecto a las curvas de enlace. Distancias de Visibilidad e. Las curvas verticales de acuerdo entre dos pendientes sucesivas permiten lograr una transición paulatina entre pendientes de distinta magnitud y/o sentido. Categoría del Camino b. Costos de Construcción Inclinación de rasantes . La rasante determina las características en alzado de la carretera y está constituida por sectores que presentan pendientes de diversa magnitud y/o sentido. eliminando el quiebre de la rasante. Drenaje f. el perfil longitudinal deberá contener la información necesaria para la interpretación de estas. Controles del trazado en alzado a. La magnitud de las pendientes afectará directamente la velocidad de operación de los vehículos. 5% excepcionalmente se podrán aceptar pendientes longitudinales iguales a cero. queda definido por la expresión: rad i1 i2 : ángulo de deflexión. En zonas de transición de peralte en que la pendiente transversal se anula. En Carreteras con un alto volumen de tránsito se justifica. i1: Pendiente de entrada. i2: Pendiente de salida. Si el bombeo es de 2. expresada en m/m. el uso de pendientes moderadas.56 Pendientes Máximas Se procurará utilizar las menores pendientes compatibles con la topografía. Se deberá verificar en sectores en curva la línea de máxima pendiente (q %). Pendientes máximas en caminos de alta montaña Pendientes Mínimas Es deseable proveer una pendiente longitudinal mínima del orden de 0.5% y en lo posible mayor. pues el ahorro en costos de operación compensará los costos de construcción. las pendientes de bajada podrán superar hasta en un 1% los máximos establecidos. Si la calzada posee un bombeo o inclinación transversal de 2% y no existen soleras o cunetas. expresada en m/m. económicamente. . En carreteras con calzadas independientes. se podrá excepcionalmente aceptar sectores con pendientes longitudinales de hasta 0.5% a fin de asegurar en todo punto de la calzada un eficiente drenaje de las aguas superficiales. Curvas Verticales de Enlace El ángulo de deflexión entre dos rasantes que se cortan. la pendiente longitudinal mínima deberá ser de 0.5% y mínima absoluta 0.2%.35%. Si al borde del pavimento existen soleras la pendiente longitudinal mínima deseable será de 0. 57 Toda vez que la deflexión θ es igual o mayor que 0. que la hacen muy práctica para el cálculo y replanteo. . Luego los elementos de la curva vertical son: 2T K T2 T f 2K 4 y x2 f x2 2K T 2 Siendo: K: parámetro de la curva.005 m/m. 2T: proyección horizontal de las tangentes a la curva de enlace. f: Foco.5% = 0. La curva a utilizar en el enlace de rasantes será una parábola de segundo grado. además de permitir una serie de simplificaciones en sus relaciones geométricas. que se caracteriza por presentar una variación constante de la tangente a lo largo del desarrollo. y: Distancia vertical desde un punto de la tangente a la curva vertical. se deberá proyectar una curva vertical para enlazar las rasantes. 58 . con lo que existe compensación del efecto de las pendientes.59 Criterios de Diseño para curvas verticales a. d. que da un margen de seguridad adecuado. a saber: Dv > 2T Dv < 2T La presente norma considera como situación general el caso Dv < 2T ya que: representa el caso más corriente. Las curvas verticales deben asegurar en todo punto del camino la Visibilidad de Parada.10 m h2 : Altura Obstáculo Fijo = 0.48 Kv : Parámetro Curva Vertical Convexa (m) Dp : Distancia de Parada f(V*) m h1 : Altura Ojos del Conductor =1. Se considera la distancia de parada nocturna sobre un obstáculo fijo que debe quedar dentro de la zona iluminada por los faros del vehículo. si las condiciones lo permiten. Ello en razón de que el recorrido real durante la eventual maniobra de detención se ejecuta parte en subida y parte en bajada.20 m Curvas Verticales Cóncavas.2 0.035 Dp) Kc : Parámetro Curva Vertical Cóncava (m) Dp : Distancia de Parada f (Vp) (m) (Se considera que de noche los usuarios no superan Vp) h : Altura Focos del Vehículo = 0.401. el proyectista podrá diseñar curvas de enlace por criterio de visibilidad de adelantamiento.2. o bien eligiendo el parámetro correspondiente a V* +5 km/h. Parámetros Mínimos por Visibilidad de Parada Curvas Verticales Convexas.A). e. normalmente debe ser aumentada por criterio de comodidad y estética. En estos casos el parámetro de la curva vertical puede calcularse adoptando la distancia de visibilidad corregida (Tabla 3. que resulta significativa para pendientes sobre –6% para velocidades ≤ que 60 km/h y –4%. b. En curvas verticales del tipo 2 y 4 el tránsito de bajada requiere una mayor distancia de visibilidad de parada. ya sea que se trate de calzadas bidireccionales o unidireccionales. con lo que se asegura sobradamente la visibilidad de parada.204. En calzadas bidireccionales. En curvas verticales convexas o cóncavas del tipo 1 y 3 (Lámina 3.A). implica diseños más seguros y la longitud de curva de enlace resultante de Dv > 2T. para velocidades ≥ 70 km/h.6 m β : Angulo de Abertura del Haz Luminoso respecto de su Eje = 1° . El parámetro queda dado por: Kc Dp 2 h Dp sen 2 Kc Dp 2 (1. El cálculo de curvas verticales presenta dos situaciones posibles. la Visibilidad de Parada a considerar en el cálculo del parámetro corresponde a la distancia de parada de un vehículo circulando a velocidad V* en rasante horizontal. c. El parámetro queda dado por: Kv Dp 2 h1 h2 2 2 Kv Dp 2 4 .202. Se considera la distancia de parada sobre un obstáculo fijo situado sobre la pista de tránsito y la altura de los ojos del conductor sobre la rasante de esta pista. La expresión de cálculo para el parámetro correspondiente al caso más desfavorable.5 m sobre la rasante. V2 Kci 3. Curvas Verticales Cóncavas Bajo Estructuras.45 m.60 Casos Especiales Curvas Verticales Cóncavas. h3 : Altura ojos del conductor de Camión = 2.5 m h4 : Altura luces traseras de un vehículo o parte más baja perceptible de un vehículo que viene en sentido contrario = 0. podrá ser reemplazada por la condición de comodidad (aceleración radial máxima aceptable). está dada por: Kce Dv 2 8c 4 (h3 h 4 ) Kce :Parámetro Mínimo para curva vertical cóncava bajo estructuras Dv : Distancia de Visibilidad c : Luz libre entre el punto más bajo de la estructura y la rasante. para curvas verticales cóncavas.3 m/s² con b. Zonas con Iluminación Artificial: la condición de visibilidad de parada nocturna. 2T > Dv.89 Kci = Parámetro Mínimo curva Cóncava Iluminación Artificial V = Velocidad de Proyecto (km/h) Ar = Aceleración radial aceptada = 0. . considerando que la curva vertical tiene su vértice bajo ese punto. a. pueden tener obstruida su línea de visión por la estructura misma. Esta situación corresponde al caso en que la carretera se cruza en paso inferior con otra vía y los conductores de camiones o buses situados del orden de 2. la longitud mínima de las curvas verticales está dada por: 2T(m) Vp(km / h) En los casos en que la combinación parámetro mínimo ángulo de deflexión θ no cumple con esta condición de desarrollo mínimo. correspondería en rigor calcular el parámetro mediante la fórmula asociada al caso Dv > 2T. son.61 Longitud Mínima de Curvas Verticales Por condición de comodidad y estética.48 2 . se determinará el parámetro mínimo admisible a partir de: K 2T min Vp Parámetros Mínimos por Visibilidad de Adelantamiento En este caso.2 2 y Ka 2Dp 4. de Parada Dp Dp 4. tienen relevancia las curvas verticales convexas.24 4. El parámetro mínimo para curvas convexas por condiciones de adelantamiento está dado por: Da2 Da2 Ka Ka 9.2 Para Adelantamiento Da Da y las expresiones para Ka y Kv. El caso de curvas cóncavas bajo estructuras se abordará según lo descrito anteriormente. a considerar en caminos bidireccionales. cuando: 2 . Tanto para Ka como para Kv.2 (m) Situaciones en que se Puede Aceptar Valores de 2T < Vp. ya que en las cóncavas las luces del vehículo en sentido contrario son suficientes para indicar su posición y no existe obstáculo a la visual durante el día a causa de la curva. si Da > 2T ó Dp > 2T.10 (m) h5 : Altura Vehículo en Sentido Contrario 1.6 9.48 Para Dist. Ka 2Da 9.2 2 ( h1 h5 ) Ka : Parámetro Mínimo para Visibilidad Adelantamiento (m) Da : Distancia de Adelantamiento f(v) (m) h1 : Altura Ojos Conductor 1. .62 TABLA RESUMEN. Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES . indicando también las longitudes en recta de pendiente uniforme. el parámetro (K) y el foco (f).Sigla: OVI 7201 Unidad N° 1 Nombre Asignatura OBRAS VIALES Conocimiento N°2:Perfiles En el perfil longitudinal se deberán indicar las Dm de los principios y finales de las curvas verticales. . Se debe indicar la longitud en recta de la curva vertical (2T).