Dpto.de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas ANTECEDENTES ANTECEDENTES ¿Cómo sintetizar en un documento único las principales experiencias, consideraciones, especificaciones y criterios existentes para el diseño geométrico, hidrológico e hidráulico de vías urbanas? • Necesidad del hombre de trasladarse de un lugar a otro • Interés constante de unirse y comunicarse • Desarrollo de las relaciones sociales e incremento del comercio • Mayor utilización de las vías y preocupación constante por mejorarlas Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas PROBLEMA PROBLEMA Problema: Actualmente en Cuba, no existe un documento único sobre diseño geométrico, hidrológico e hidráulico de vías urbanas, que presente con el debido detalle las consideraciones, especificaciones y criterios fundamentales necesarios para perfeccionar el diseño vial urbano y su proceso de enseñanza; en el que se tenga en cuenta la bibliografía internacional y la experiencia existente en el país Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas OBJETIVO GENERAL OBJETIVO GENERAL Elaborar una monografía sobre el diseño geométrico, hidrológico e hidráulico de vías urbanas, en la que se tenga en cuenta la bibliografía internacional y la experiencia existente en el país; y que incluya entre otros aspectos, consideraciones y criterios de carácter general y particular para su diseño. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas OBJETIVOS ESPECÍFICOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1- Analizar el estado actual del conocimiento sobre el tema objeto de investigación para determinar cuáles son las tendencias investigativas contemporáneas y definir la línea de trabajo a seguir. 2- Definir y demostrar la necesidad de un material con recomendaciones, consideraciones y criterios para dar solución a problemas existentes en el diseño geométrico de vías urbanas. 3- Perfeccionar la metodología de cálculo a emplear para el diseño hidrológico e hidráulico de las diferentes soluciones de drenaje vial urbano empleadas en Cuba. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas OBJETIVOS ESPECÍFICOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4- Elaborar y proponer una monografía sobre diseño geométrico, hidrológico e hidráulico de vías urbanas que contenga las diferentes soluciones de diseño vial urbano empleadas en Cuba, que abarque los aspectos teóricos más importantes y los procedimientos de cálculo en cada solución 5- Publicar en formato PDF la monografía elaborada. 6- Validar por criterio de especialistas la monografía propuesta para las condiciones de Cuba. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas ESTRUCTURA DEL TRABAJO ESTRUCTURA DEL TRABAJO • Resumen • Introducción • Capítulo I. Estado actual del conocimiento •Capítulo II. Metodologías de trabajo y análisis de los resultados • Capítulo III. Propuesta y validación de los resultados • Conclusiones • Recomendaciones • Bibliografía • Anexos Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas ESTRUCTURA DEL TRABAJO Introducción Capítulo I Capítulo II Capítulo III Recomendaciones Conclusiones Estructura del Trabajo Estructura del Trabajo Capítulo I Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Clasificación funcional de las vías Valoración de algunos criterios de diseño urbano CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Parámetros fundamentales de diseño Alineamiento vertical Secciones transversales Clasificación funcional de las vías Curvas horizontales Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Clasificación funcional de las vías Las vías urbanas en Cuba, según la NC 53–80: 87, se clasifican de acuerdo a su función de la siguiente manera: Vías expresas Arterias principales (Avenidas) Calles arteriales menores Calles colectoras Calles locales Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Clasificación funcional de las vías Valoración de algunos criterios de diseño urbano CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Parámetros fundamentales de diseño Alineamiento vertical Secciones transversales Curvas horizontales Valoración de algunos criterios de diseño urbano Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Valoración de algunos criterios de diseño urbano En la poca bibliografía que existe en Cuba sobre diseño geométrico urbano prácticamente no se encuentra tratada la interrelación entre el proyecto urbano y el diseño geométrico, por lo que se hace necesario abordar la interrelación existente entre el trazado, la faja de emplazamiento, la funcionabilidad urbana, etc. Concediéndole de esta forma al ingeniero vial consideraciones y recomendaciones arquitectónicas, urbanistas, climáticas, sociales, técnico constructivos y de planificación física para que el proyecto vial y la red vial en general se adapten a las características del diseño urbano. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Clasificación funcional de las vías Valoración de algunos criterios de diseño urbano CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Parámetros fundamentales de diseño Alineamiento vertical Secciones transversales Curvas horizontales Parámetros fundamentales de diseño Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Parámetros fundamentales de diseño Los parámetros fundamentales de diseño en Cuba son: 1- La velocidad de diseño 2- El vehículo de diseño 3- Distancias de visibilidad La velocidad de diseño que se adopta dependerá del volumen de tránsito que circule por la vía donde se emplace independientemente del tipo de terreno, además, está en relación directa con las características topográficas del terreno; en general, las zonas llanas o ligeramente onduladas justifican la elección de una velocidad de diseño mayor que en el caso de zonas montañosas, para así disminuir el costo de construcción y brindar una mayor seguridad (Benítez, 1986). Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Parámetros fundamentales de diseño Al hacer la elección del vehículo de diseño, es importante considerar la severidad de las consecuencias al escoger un vehículo demasiado pequeño. Por otro lado, no es aceptable proyectar calles locales o secundarias con dimensiones inadecuadas para carros de bomberos, aun cuando se espere que la vía sea usada por este tipo de vehículos con una frecuencia muy baja. De la misma forma, sería peligroso proyectar una autopista de alta velocidad o vía regional con dimensiones inadecuadas para los vehículos más grandes que puedan usarlas. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Parámetros fundamentales de diseño La distancia de visibilidad es uno de los factores que influye en la seguridad de la circulación de vehículos, es por ello que la vía debe tener en todos sus puntos condiciones de visibilidad para que el conductor pueda tomar sus decisiones necesarias sin causar ningún accidente. En el diseño de una vía se debe considerar la distancia segura de frenado y la distancia mínima segura de paso. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Clasificación funcional de las vías Valoración de algunos criterios de diseño urbano CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Parámetros fundamentales de diseño Alineamiento vertical Secciones transversales Curvas horizontales Alineamiento vertical Alineamiento vertical Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Alineamiento vertical Para el estudio del alineamiento vertical se hace necesario analizar los diferentes criterios de trazado por los cuales se rige el diseño, entre ellos están: pendientes de la rasante, curvas verticales, entre otros. Dentro de las curvas verticales es preciso realizar una valoración del parámetro Kv, él cual es la longitud de la curva por unidad de variación de las pendientes que se intersecan. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Clasificación funcional de las vías Valoración de algunos criterios de diseño urbano CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Parámetros fundamentales de diseño Alineamiento vertical Secciones transversales Curvas horizontales Alineamiento vertical Secciones transversales Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Secciones transversales Los elementos de la sección transversal influyen sobre las características operativas, de seguridad y estética del camino. Deben diseñarse de acuerdo con los patrones de velocidad, capacidad y nivel de servicio, y con la debida consideración de las dimensiones y características de operación de los vehículos y del comportamiento de los conductores (Manual de Carreteras, Honduras 1996). Dentro de estas están las secciones sencillas y las compuestas. Además se debe estudiar los anchos de carriles, separador central, vía para ciclistas, pendientes y otros elementos pertenecientes a la vía urbana. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Clasificación funcional de las vías Valoración de algunos criterios de diseño urbano CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Parámetros fundamentales de diseño Alineamiento vertical Secciones transversales Curvas horizontales Alineamiento vertical Curvas horizontales Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Curvas horizontales Para obtener un diseño equilibrado de las curvas horizontales deberán estudiarse su coeficiente de fricción lateral, valores máximos de peralte y grado de curvatura, radios mínimos de curvatura, determinación del peralte en función del radio de la curva y la velocidad , radios mínimos que no exigen peralte, relación peralte y rasante, radios mínimos deseables y las espirales de transición. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Parqueo Intersecciones CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Criterios generales de coordinación planta-perfil Drenaje superficial Especificaciones de proyecto Parqueo Drenaje subterráneo Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Parqueo Para el análisis del punto a tratar se tuvo como guía la NC 05-001:78 Norma de Estacionamiento, documento mediante el cual se rige el diseño de estacionamientos en Cuba. En la misma se evidencian características como: dimensiones, ángulo con respecto a la vía, arbolado, aceras, contenes, isletas. Según plantea Sánchez y Klímetov (1986), los parqueos se construyen en lugares separados de las vías o en las calles locales pero siempre sin ocasionar molestias en el tránsito, teniendo en cuenta que en las calles principales no se permite su construcción. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Parqueo Intersecciones CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Criterios generales de coordinación planta-perfil Drenaje superficial Especificaciones de proyecto Drenaje subterráneo Interseccciones Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Intersecciones Se denomina intersección el área donde dos o más carreteras se interceptan, ya sea uniéndose o simplemente cruzándose. Dentro de estas se encuentran las intersecciones a nivel (canalizadas y sin canalizar) y las intersecciones a desnivel. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Parqueo Intersecciones CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Criterios generales de coordinación planta-perfil Drenaje superficial Especificaciones de proyecto Drenaje subterráneo Criterios generales de coordinación planta-perfil Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Criterios generales de coordinación planta-perfil La coordinación entre la alineación en planta y en perfil debe considerarse desde el comienzo mismo del proyecto vial, se deben dar los pasos necesarios para su correcta coordinación, con el objetivo de que los ajustes se puedan realizar fácilmente y casi siempre sin ningún tipo de costo adicional. Con ello aumenta la utilidad y seguridad, se propicia una velocidad uniforme y mejora la apariencia de las obras viales. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Parqueo Intersecciones CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Criterios generales de coordinación planta-perfil Drenaje superficial Especificaciones de proyecto Drenaje subterráneo Drenaje superficial Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Drenaje superficial El drenaje superficial debe ser muy eficiente para evacuar rápidamente el agua de lluvia que cae sobre la superficie del pavimento y evitar que ésta se infiltre dentro de la estructura del mismo, ocasionándole daños que pueden ser considerables y de efectos inmediatos o a corto plazo. En toda obra de drenaje superficial hay tres elementos fundamentales que garantizan su funcionalidad y durabilidad, estos son: Diseño hidráulico Diseño hidrológico Diseño estructural La armonía y la conjugación de estos tres aspectos garantizan la economía, eficiencia y durabilidad de la obra. Este trabajo se limita al análisis del diseño hidrológico y del hidráulico por ser estos objetivos del mismo. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Parqueo Intersecciones CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Criterios generales de coordinación planta-perfil Drenaje superficial Especificaciones de proyecto Drenaje subterráneo Especificaciones de proyecto Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Especificaciones de Proyecto Existen múltiples especificaciones de proyecto que definen el diseño y la ejecución de las soluciones de drenaje, por lo que se analizan las de mayor importancia. En el caso de las vías urbanas en Cuba la NC 48–26:84 establece especificaciones de proyecto para el drenaje pluvial; destinado a colectar y conducir hasta su lugar de vertimiento, todas las aguas pluviales generadas en las áreas urbanizadas, o las que pasan a través de su territorio. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Parqueo Intersecciones CAPÍTULO I: Estado Actual del Conocimiento CAPÍTULO I: Estado actual del conocimiento Criterios generales de coordinación planta-perfil Drenaje superficial Especificaciones de proyecto Drenaje subterráneo Drenaje subterráneo Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO I Drenaje Subterráneo A los efectos de las unidades de obras, el drenaje subterráneo se clasifica de la siguiente forma: • De tubos perforados, indicando el material del tubo y su diámetro. • De tubos colocados a junta abierta, indicando el material del tubo y su diámetro. • Dren francés. • Dren ciego, indicando el diámetro de las perforaciones y el tipo de subdrenaje superficial. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas ESTRUCTURA DEL TRABAJO Introducción Capítulo I Capítulo II Capítulo III Recomendaciones Conclusiones Estructura del Trabajo: Estructura del Trabajo: Capítulo II Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO II CAPÍTULO II: Metodología de trabajo y constatación de necesidades En este capítulo se describe la metodología de trabajo que se siguió en esta investigación que incluye la descripción de la muestra, la concepción metodológica y los métodos utilizados durante el proceso de investigación. Se describen los instrumentos diseñados y se analizan los resultados obtenidos en las diferentes etapas de la investigación. Además, se describe le material que será elaborado, sus características y forma de empleo. Luego se proponen una serie de indicadores para valorar las características de la monografía propuesta y su calidad a partir del criterio de especialistas. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO II CAPÍTULO II: Metodología de trabajo y constatación de necesidades El universo comprendió estudiantes y profesores de la carrera de ingeniería civil de la Facultad de Construcciones de la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas, así como ingenieros y especialistas de empresas de proyecto vial. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO II CAPÍTULO II: Metodología de trabajo y constatación de necesidades La muestra está constituida por profesores de la especialidad de viales que poseen experiencia en la impartición de las asignaturas de Diseño y Construcción de Carreteras y pueden aportar datos importantes para el desarrollo del trabajo a partir de sus conocimientos empíricos; también incluye estudiantes que han recibido los conocimientos relacionados con el diseño geométrico, hidrológico e hidráulico de vías urbanas, específicamente los de quinto año ya que poseen los mayores conocimientos y pueden detectar las deficiencias que enfrentaron en el proceso de aprendizaje. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO II CAPÍTULO II: Metodología de trabajo y constatación de necesidades Además especialistas en la producción con varios años de experiencia y que, preferentemente hayan impartido estos temas como profesores adjuntos de la UCLV y a especialistas en el tema que pueden validar un sistema de indicadores propuestos para evaluar la calidad del trabajo Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO II CAPÍTULO II: Metodología de trabajo y constatación de necesidades De nivel teórico: Inductivo – deductivo Análisis – síntesis Histórico – lógico Abstracto a lo concreto De nivel empírico: Análisis bibliográfico y de documentos oficiales Encuestas a estudiantes Encuestas a profesores Encuestas a especialistas de empresas de proyecto y construcción Criterio de especialistas para la validación Métodos de investigación Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO II CAPÍTULO II: Metodología de trabajo y constatación de necesidades Análisis de los resultados Constatación de necesidades Análisis bibliográfico y documentos oficiales Encuestas a estudiantes Entrevistas a profesores Entrevistas a especialistas de empresas de proyecto y construcción Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO II CAPÍTULO II: Metodología de trabajo y constatación de necesidades A partir del análisis de los resultados de la aplicación de las técnicas investigativas comentadas se pudo establecer que: 1- A pesar de los grandes esfuerzos realizados por la Revolución y el Ministerio de Educación Superior no ha sido posible dotar a los centros de educación de toda la bibliografía básica que necesitan las diferentes especialidades y programas de las asignaturas y módulos, entre los que incluyen las asignaturas que imparten los temas de diseño y construcción de obras viales, lo que ha limitado grandemente la preparación que deben realizar los estudiantes antes y durante las clases. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO II CAPÍTULO II: Metodología de trabajo y constatación de necesidades 2- Se pudo establecer que los temas de diseño vial urbano no están suficientemente actualizados o aparecen muy dispersos en la bibliografía y materiales de consulta, como es el caso del diseño geométrico de urbanizaciones, que no cuenta con materiales actualizados, ni normas vigentes que puedan ser utilizados por parte de los ingenieros viales y los estudiantes para desarrollar con éxito dicho tema. Por tanto es necesario desarrollar un trabajo de búsqueda bibliográfica y consulta con el objetivo de confeccionar una monografía que satisfaga en alguna medida estas deficiencias. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas ESTRUCTURA DEL TRABAJO 1 - Introducción Capítulo I Capítulo II Capítulo III Recomendaciones Conclusiones Estructura del Trabajo: Estructura del Trabajo: Capítulo III Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Estructura y características de la monografía Resultados de la validación por criterio de especialistas Capítulo III: Propuesta de monografía y validación por criterio de especialistas Capítulo III: Propuesta de monografía y validación por criterio de especialistas Estructura y características de la monografía Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Estructura y características de la monografía La monografía elaborada tiene el objetivo de perfeccionar y actualizar la bibliografía existente sobre el diseño vial urbano y su enseñanza en Cuba, a partir de la experiencia existente en el país y la bibliografía internacional, por lo que incluye, entre otros aspectos, consideraciones y criterios de carácter general y particular para el diseño vial urbano. La monografía tiene la ventaja de estar editada en soporte digital, lo cual lo cual la hace más accesible a todo aquel estudiante o profesional interesado en el tema. De igual forma, puede ser actualizada y ampliada con facilidad y constituir la base de un posible libro sobre el tema. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Estructura y características de la monografía Esta monografía aborda el tema del diseño geométrico, hidrológico e hidráulico de vías urbanas, donde se demostró que existían las mayores dificultades, relacionadas fundamentalmente con la desactualización y falta de información para el diseño vial y su enseñanza en nuestro país. También se presentan ejercicios resueltos, otros propuestos, así como figuras e imágenes que la hacen didáctica y útil como herramienta para la concepción de un diseño vial más racional. La monografía se estructuró de la siguiente forma: Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Capítulo III: Propuesta de monografía y validación por criterio de especialistas Presentación Índice Prólogo Estructura de la monografía Estructura de la monografía Presentación Desarrollo Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Presentación Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Capítulo III: Propuesta de monografía y validación por criterio de especialistas Presentación Índice Prólogo Estructura de la monografía Estructura de la monografía Prólogo Desarrollo Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Prólogo En la monografía que se presenta se ha tratado de aunar criterios, recomendaciones y consideraciones sobre el diseño vial urbano, sobre la base de normas cubanas, artículos y publicaciones científicas, experiencia de especialistas en la materia, bibliografía internacional, etc. Esta monografía no persigue sustituir las políticas, normas nacionales de diseño, sino más bien, vincular la aplicación de las mismas al caso concreto de las vías urbanas que se estudian en este trabajo. En ningún caso el contenido de esta monografía reemplaza el conocimiento de los principios básicos de la ingeniería vial, ni a un adecuado criterio profesional. Nos sentiremos satisfechos si este material, no exento de deficiencias, resulta provechoso a estudiantes de Ingeniería Civil, especialistas y técnicos medios en viales que dedican sus esfuerzos al proyecto vial. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Capítulo III: Propuesta de monografía y validación por criterio de especialistas Presentación Índice Prólogo Estructura de la monografía Estructura de la monografía Índice Desarrollo Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Índice Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas Presentación Prólogo Desarrollo Índice Estructura de la monografía Estructura de la monografía Desarrollo Capítulo III: Propuesta de monografía y validación por criterio de especialistas CAPÍTULO III Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Desarrollo Capítulo I: Diseño geométrico urbano Clasificación funcional de las Vías La clasificación funcional de las vías urbanas para el caso de Cuba es establecida por la NC 53-80:87. Se basa en los criterios de crecimiento de la población, ocupación del terreno y tránsito perspectivo. Tipos de Vías Vías expresas ( 80 a 100 Km/h) Arterias principales (Avenidas)( 50, 60 y 70 Km/h) Calles arteriales menores Calles colectoras Calles locales (40, 50 y 60 Km/h) Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Valoración de algunos criterios de diseño urbano Un trabajo interesante en este sentido lo realizó Camero (2006), en el cual, expone algunos criterios de diseño urbano planteados por urbanistas: a) Se tendrá en consideración la influencia de las costumbres y tradiciones de la localidad b) Criterios sobre el diseño de las calles Criterios sobre la relación entre vías de diferente jerarquía c) Criterios sobre su concepción, capacidad y distribución d) Criterios sobre el trazado y orientación, teniendo en cuenta la jerarquía de usos, y considerando las restricciones impuestas por los peligros naturales y la topografía Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III En la bibliografía internacional existen varios criterios a la hora de definir las dimensiones de las manzanas según ONG SUR (1993a), las manzanas residenciales, constituyen las unidades morfológicas básicas, en que el trazado, despieza el territorio. Sus dimensiones varían entre los 40 a 160 metros de longitud, y los 40 a 85 metros de ancho Formas de tranquilización del tránsito en zonas residenciales Relacionado con el proyecto urbano y la clasificación funcional de las vías se encuentra este aspecto, el cual no es abordado por las normas cubanas, revistiendo el mismo, una extraordinaria importancia pues con estas propuestas se logra evitar el tránsito de paso, reducir la velocidad de los vehículos, hacer el medio ambiente más agradable, el bloqueo de las calles, etc. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Parámetros fundamentales de diseño Velocidad de Diseño A partir del análisis realizado entre los valores de velocidades de diseño propuestos por la NC 53-02:87, la NC 53-174:87 y los valores recomendados en el Anteproyecto de Norma de 1990 se recomiendan a continuación para las vías urbanas según las características de estas, los siguientes valores: 30; 40; 50; 60; 70; 80 y 100 Km/h. Según el Código de Vialidad y tránsito en Cuba (2002), para el caso de vías urbanas se ha fijado como límite de velocidad 50 km/h para todo vehículo motor, salvo que los organismos rectores fijen otras velocidades mediante señales oficiales correspondientes, además no se deberá conducir a tan baja velocidad que afecte la fluidez de la circulación, a menos que sea necesario por seguridad pública. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Parámetros fundamentales de diseño Vehículo de Proyecto El vehículo de proyecto es un automotor seleccionado con las dimensiones y características operacionales usadas para determinar ciertas características de proyecto para vías, tales como: ancho de la vía sobre tangentes y curvas, radios de curvatura horizontal y alineamiento vertical. La selección de un vehículo de proyecto tiene un importante punto de apoyo en la ejecución y costo de la vía. Pueden distinguirse varios tipos de vehículos que pueden estar representados en mayor o menor cantidad en las corrientes vehiculares del tránsito. Esos tipos son: los biciclos, vehículos ligeros, pesados y especiales. La NC 05-001:78 especifica los vehículos utilizados en Cuba para el diseño de vías, dentro de ellos se encuentran: P: automóviles SU: Ómnibus y camiones VA: vehículos articulados Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Parámetros fundamentales de diseño Distancias de Visibilidad Las distancias de visibilidad dependen del diseño de la vía, su entorno inmediato, de la velocidad de diseño y de acuerdo a la misma se establecen en la tabla 1. Estos valores son los establecidos en el Anteproyecto de Norma de 1990. Velocidad de diseño (Km/h) Distancias de visibilidad (m) Distancia mínima deseable segura de frenado Distancia mínima segura de paso 30 30 210 40 50 275 50 60 340 60 90 410 70 115 485 80 140 550 100 210 700 Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Alineamiento Vertical Pendiente de rasante Usar pendientes mayores a la recomendadas no es adecuado pues aumentan el gasto de combustible y por consiguiente la contaminación a la ciudad, por el ruido que producen los vehículos y por la contaminación aérea (gases). Las pendientes mínimas de longitudinales permisibles están entre 0,3 y 0,4 %, preferiblemente deben usarse entre 0,5 y 1 %. Con estos valores se consigue un buen drenaje y mínima contaminación. Velocidad de diseño (Km/h) Rasante máxima (%) 30 11 40 10 50 9 60 8 70 7 80 6 100 4 Según el Anteproyecto de Norma (1990) Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Curvas Verticales Las curvas parabólicas o verticales pueden ser, según las longitudes de sus dos mitades, asimétricas o simétricas, éstas se incluyen dentro del grupo de curvas que pueden estar en cima o en depresión en dependencia de las condiciones del terreno. Teniendo en cuenta las pendientes máximas que generalmente se estudian, a velocidades bajas (30, 40 y 50 Km/h), las cuales producen generalmente diferencias algebraicas de pendientes notables, se obtienen valores de Kv considerables si se aplica en el cálculo de las curvas verticales la Kv en cima y depresión. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Curvas Verticales Tratando de aliviar este inconveniente que se presenta en gran medida a la hora de urbanizar poblados y caseríos existentes donde una variación apreciable en la rasante queda invalidada para lograr una solución adecuada de drenaje, se propone en ese paso los siguientes valores de Kv los cuales están avalados por consideraciones teóricas y prácticas. Los valores de Kv están basados en las distancias deseables de visibilidad de parada. Propuesta de Kv Velocidad de diseño (Km/h) Kv (%/m) Cima Depresión 30 5 7,5 40 7,5 10 50 15 15 60 20 20 70 35 30 80 50 35 100 100 55 Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Secciones Transversales Sección Sencilla Sección Compuesta Secciones Típicas mínimas En este epígrafe se sugiere la idea de la construcción por etapas, principalmente en obras de nueva construcción; es decir, se define la faja de emplazamiento, la línea de fachada, etc. De esta forma mientras se desarrolla la vía se sigue construyendo. Para ello se analizaron la ya derogada NC # 8 Secciones típicas mínimas para vías urbanas y la Propuesta de Norma de 1992. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Ancho de Carriles Para el caso de Cuba se plantea que la anchura de las sendas o carriles para las vías urbanas, deben tener un ancho que varíe desde 3,00 m hasta 3,75 m incluyendo los valores de 3,25 m y 3,50 m respectivamente. La anchura mínima de la senda para calles en zonas residenciales y de desarrollo poblacional limitado es de 3,00 m y en zonas comerciales es de 3,25 m. Las vías con cuatro sendas como mínimo y sin separador central tendrán una anchura mínima igual a 3,25 m, se recomienda 3,50 m. El ancho de carriles en vías expresas es 3,50 m y 3,75 m. Por tanto esta consideración del ancho mínimo de carriles queda a consideración del proyectista y además a las características predeterminadas de la urbanización en caso que no sea de nueva construcción. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Otros elementos. Criterios de Pendientes Calzada Contén Parterre Aceras Aceras vehiculares Sendas peatonales Jardines Redes técnicas Paradas de ómnibus Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Vías para ciclistas Vía pública especializada para la circulación de bicicletas. Las vías ciclistas pueden ser bidireccionales o unidireccionales, según se permita en ellas la circulación en uno o en los dos sentidos. También podrán ser de uso exclusivo para las bicicletas o de uso compartido con otros modos de transporte. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Curvas Horizontales Motivado por diferentes factores, entre los cuales se pueden nombrar , topografía del terreno, seguridad en la conducción vehicular, movimientos de tierra, suavización de las rasantes que se cortan, etc., el eje de los caminos, el cual puede definirse como una curva alabeada en el espacio, está formado por una serie de líneas rectas y curvas. Si esta curva alabeada en el espacio que representa el eje de la carretera, la dividimos en una de sus partes componentes: planta, tendremos: una curva circular simple o de transición. El cálculo de ellas se encuentra en Benítez (1986) y se le debe prestar vital importancia al Coeficiente de fricción lateral, Valores Máximos de Peralte y Grado de Curvatura, Radios mínimos de curvatura, Determinación del peralte en función del radio de la curva y la velocidad , Radios mínimos que no exigen peralte, Relación peralte y rasante y Radios mínimos deseables Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Espirales de transición Según NC 53-145:85 espiral de transición es una curva definida por la condición de que en cada punto, el radio de curvatura es igual a la longitud de la curva. Es usado también el nombre de clotoide. Las espirales de transición (o clotoides) para las vías son curvas que proporcionan un cambio de curvatura gradual desde un tramo recto a uno circular. Existen varios tipos de curvas de transición, entre las más importantes podemos señalar: dotoide, lemniscata y espiral cúbica. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Espirales de transición 1) Las ventajas de las curvas espirales de transición sobre las curvas circulares simples pueden resumirse en lo siguiente. 2) Producen una fácil y natural trayectoria para los vehículos de forma tal, que la fuerza centrífuga aumenta y disminuye cuando un vehículo entra o sale de una curva circular. Este hacho tiende a garantizar una velocidad uniforme, así como aumentar las condiciones de seguridad 3) Produce una longitud deseable para la distribución de la superelevación, y toda ella puede ser distribuida en dicha curva 4) Donde la sección del pavimento de una curva circular tiene que ser ensanchada, las curvas de transición facilitan la transición de ancho 5) Permite ceñirse bien al terreno, especialmente si es movido. Esta mejor adecuación al terreno tiene como consecuencia menor movimiento de tierra; ventaja esta para la construcción Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Ensanche La necesidad del ensanche es motivada porque los vehículos ocupan un ancho mayor cuando circulan por una curva, que cuando lo hacen por las tangentes del trazado, demás de los conductores de los vehículos tienen mayor dificultad en mantener en el centro del carril por el cual circula el vehículo. Superelevación De la misma forma que en las curvas verticales simples, para el desarrollo de la superelevación en las curvas espirales se establecen tres procedimientos o métodos de desarrollo. Giro de la sección transversal por el eje de la vía. Giro de la sección transversal por el borde interior de la vía. Giro de la sección transversal por el borde exterior de la vía. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Parqueo Los parqueos o estacionamientos se construyen en lugares separados de las vías o en las calles locales pero siempre sin ocasionar molestias al tránsito teniendo en cuenta que en las calles principales no se permite su construcción. Además se construyen por etapas, y deben mantenerse sus áreas reservadas, usándose como área verde u otras formas de uso que no impliquen inversiones de muchos recursos. Según Christopher (1977), existen varios tipos de estacionamientos o aparcamientos: al nueve por ciento, cerrado, pequeños, entre otros. En Cuba los parqueos se realizan mediante la NC 53-001:78 Estacionamiento. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Intersecciones Se denomina intersección el área donde dos o más carreteras se interceptan, ya sea uniéndose o simplemente cruzándose. Dentro de estas se encuentran las intersecciones a nivel (canalizadas y sin canalizar) y las intersecciones a desnivel. En Cuba se ha normado las intersecciones a nivel por la NC 53-131:84. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Capítulo II: Diseño hidráulico e hidrológico En toda obra de drenaje superficial hay tres elementos fundamentales que garantizan su funcionalidad y durabilidad, estos son: • Diseño hidrológico • Diseño hidráulico • Diseño estructural La armonía y la conjugación de estos tres aspectos garantizan la economía, eficiencia y durabilidad de la obra. En este trabajo solo se analiza lo referente al diseño hidrológico e hidráulico por constituir los objetivos del mismo. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Diseño Hidráulico Los cálculos hidrológicos que se realizan en obras lineales, se refieren a toda una serie de cuencas atravesadas por estas obras; que en ocasiones se comportan como barrera frente al desagüe natural de la zona. Para determinar los caudales a desaguar se han elaborado diferentes metodologías, entre las que se destacan: • Método Racional • Fórmula de Talbot • Fórmula de Burkli-ziegler • Fórmula de Ital-consult • Fórmula de Jaritov-nazarov • Fórmula de Alexeiev Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III En la monografía se describen todos los métodos antes mencionados para cálculo del gasto hidrológico; después de un análisis detallado de cada uno de ellos queda demostrado que siempre que el área tributaria sea menor de 30 km2 se emplea el método Racional, si el área es mayor se utiliza el método de Jaritov Nazarov, ambos métodos se adaptan a las condiciones de Cuba y como resultado se obtienen diseños económicos. Diseño Hidrológico Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Diseño hidrológico. Método Racional 1. Calcular el gasto Q = K*C*I*A 2. Hallar el coeficiente de escurrimiento Si la cuenca tributaria está compuesta por zonas con diferentes características de suelo, vegetación y pendiente; se determina un coeficiente de escorrentía ponderado. 3. Determinar las áreas parciales Diseño Hidrológico Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III 4. Calcular el tiempo de concentración Para zonas urbanizadas o por urbanizar Para zonas no afectadas por el crecimiento urbano 5. Determinar la intensidad de lluvia 6. Determinar el área tributaria total 0385 , 0 483 , 0 | | . | \ | = S L T r 0385 , 0 02 , 0 | | . | \ | = H L T c Diseño Hidrológico Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Diseño hidráulico Se establecen diferentes metodologías de diseño de para los : •Cunetas •Contenes •Sumideros o Tragantes •Alcantarillas de tubo •Alcantarillas cajón Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Cunetas Método de Manning 1. Determinar la sección transversal de la cuneta mediante los ábacos 2. Aplicación de la fórmula de Manning para determinar el gasto hidráulico 3. Comparar los gastos 4. Calcular la velocidad de circulación y compararla con la velocidad máxima y mínima 2 1 3 2 1 S R A n Q × × × = hidráulico o hidrológic Q Q s Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III • Calcular el gasto hidráulico de los contenes integrales. Fórmula de Manning n H S Z Q 3 8 2 1 00167 . 0 × × × = Contenes Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III 1. Calcular el gasto hidráulico de los sumideros a) Laterales b) Horizontales • Si H < 12 cm • Si H > 40 cm • Si 12 cm < H < 40 cm Se toma el menor de los dos valores obtenidos por las fórmulas anteriores 2 3 00383 . 0 H Q × = 2 3 0164 . 0 H P Q × × = H A Q × × = 0296 . 0 Sumideros o Tragantes Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Método de Manning Kuter • A sección circular parcialmente llena • A sección totalmente llena El diseño de alcantarillas de tubo se resuelve mediante un proceso de tanteo, para este se utilizan dos ábacos uno muestra las curvas características de las secciones cerradas y el otro resuelve dos ecuaciones fundamentales; la de Manning y la de continuidad, lo que facilita grandemente el cálculo. Alcantarillas de tubo Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Método de Pérez Franco El proceso de diseño debe ser el siguiente: • Cálculo del gasto de diseño. • Determinación del nivel de la corriente de agua, antes de la construcción de la alcantarilla para la crecida de diseño. • Definir si el nivel aguas abajo de la alcantarilla se modifica por condiciones naturales o artificiales. • De acuerdo al nivel del agua, aguas abajo y de las condiciones posibles aguas arriba, definir que carga queda disponible para vencer las pérdidas a través de las estructuras y de acuerdo con ello realizar el diseño. Alcantarillas cajón Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Drenaje subterráneo Se establece a los efectos de las unidades de obras, el drenaje subterráneo se clasifica de la siguiente forma: • De tubos perforados, indicando el material del tubo y su diámetro. • De tubos colocados a junta abierta, indicando el material del tubo y su diámetro. • Dren francés. • Dren ciego, indicando el diámetro de las perforaciones y el tipo de subdrenaje superficial. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Estructura y características de la monografía Resultados de la validación por criterio de especialistas Capítulo III: Propuesta de monografía y validación por criterio de especialistas Capítulo III: Propuesta de monografía y validación por criterio de especialistas Resultados de la validación por criterio de especialistas Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Resultados de la validación por criterio de especialistas La monografía fue sometida la criterio de los especialistas en dos momento. Primero se aplicó y procesó la entrevista. Los señalamientos y sugerencias por parte de los especialistas fueron sometidos a análisis con vistas a perfeccionar la monografía. Una vez realizados los cambios necesarios, se pidió nuevamente la colaboración de los especialistas para valorar su satisfacción con los cambios realizados y la aprobación general de la propuesta. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Resultados de la validación por criterio de especialistas Deficiencias: • Emplear mayor cantidad de tablas, esquemas, ejemplos y resúmenes para sintetizar los aspectos más extensos y lograr un marcado carácter didáctico. • Aumentar el número de sugerencias bibliográficas para la profundización de los conocimientos, especificando las normas cubanas vigentes. • Algunas sugerencias específicas de redacción. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CAPÍTULO III Resultados de la validación por criterio de especialistas Aspectos positivos: • Existe una debida correspondencia entre la estructura y el objetivo que se persigue con la monografía, ya que el tema seleccionado se desarrolla de forma didáctica con la debida actualización y poder de síntesis, lo que contribuye al logro de los objetivos propuestos. • Los contenidos son desarrollados con una estructura didáctica, lo cual propicia el estudio independiente, el aumento del nivel de asimilación y el desarrollo del estudio independiente de profesionales y estudiantes. • Dadas las características comentadas de la monografía, consideran que su efectividad para el estudio independiente como texto de consulta o complementario, además de la efectividad pedagógica sea alta, la monografía debe propiciar el cumplimiento de los objetivos para los cuales fue elaborada. • El formato de la monografía es de muy buena factura desde el punto de vista didáctico, por las imágenes y figuras que muestra. Dpto. de Ingeniería Civil. Universidad Central de Las Villas. ESTRUCTURA DEL TRABAJO 1 - Introducción Capítulo I Capítulo II Capítulo III Recomendaciones Conclusiones Estructura del Trabajo: Estructura del Trabajo: Conclusiones Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CONCLUSIONES CONCLUSIONES 1. Se pudo constatar que en el caso específico de Cuba no existe bibliografía actualizada sobre diseño geométrico de vías urbanas, y que las que hacen referencia al diseño hidrológico e hidráulico de vías urbanas se encuentra dispersa. 2. Se demostró a partir de la aplicación de las técnicas investigativas, la necesidad de elaborar una monografía que supere las deficiencias existentes en el país y, además, brinde criterios, consideraciones y recomendaciones actualizados sobre el diseño geométrico, hidrológico e hidráulico de vías urbanas. 3. Se demostró que la monografía elaborada sobre la base de las dificultades detectadas, amplía y justifica algunos aspectos y soluciona en cierta medida las carencias existente en el país. 4. Se establece que en el caso de Cuba la NC 53–80: 87 vigente establece la clasificación funcional de las vías, por tanto cualquier norma de trazado o documento a publicar debe tomar en consideración lo establecido en dicha norma con relación al tema. 5. Se demostró que para velocidades de diseño pequeñas, sobre todo en el caso de urbanizaciones existentes se debe valorar la posibilidad de recomendar coeficientes de Kv más pequeños para adaptarse más al trazado ya existente ó al terreno. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CONCLUSIONES CONCLUSIONES 6. Se confirmó la necesidad de un estudio sobre la tranquilización del tránsito en zonas residenciales, aspecto no tratado antes por ninguna bibliografía cubana. 7. Se demostró que en las normas cubanas no se especifican dentro de las calles locales, el tema de calles cerradas con retorno, las cuales tendrán un diseño especial para permitir el mismo (cul de sacs) de los vehículos. 8. Se establece que para el cálculo hidrológico se pueden utilizar el Método Racional o el método de Jaritov Nazarov en dependencia de la magnitud del área tributaria. Para el cálculo hidráulico de cunetas el único método que se encuentra normado es el de Manning, debido a la precisión del mismo y el ser un método fácil y rápido. En el diseño hidráulico de alcantarillas cajón el más empleado en Cuba es el de Pérez Franco y en el caso específico de las alcantarillas de tubo el método idóneo es el de Manning Kutter debido a se conocen las leyes a partir de las cuales se obtuvieron las curvas y nomogramas que utiliza. Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas CONCLUSIONES CONCLUSIONES 9. En Cuba existe la NC 48-26:84 para el caso específico del drenaje pluvial urbano. En ella se establece la base teórica para el diseño del drenaje pluvial pero no se establece el modelo y la forma de cálculo de distribución del gasto en las intersecciones de las calles. 10. Los procedimientos de cálculo establecidos en la investigación están basados en una amplia revisión bibliográfica, teniendo en cuenta la experiencia acumulada en el país al respecto. y fueron avalados por criterio de especialistas de la EMPROY VC los cuales avalaron positivamente el trabajo desde el punto de vista técnico, metodológico y práctico. . Dpto. de Ingeniería Civil Universidad Central de Las Villas ESTRUCTURA DEL TRABAJO 1 - Introducción Capítulo I Capítulo II Capítulo III Recomendaciones Conclusiones Estructura del Trabajo: Estructura del Trabajo: Recomendaciones Dpto. de Ingeniería Civil. Universidad Central de Las Villas. RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES 1. Emplear la monografía como material de consulta para los estudiantes que cursan las asignaturas de API-2(Fundamentos del Proyecto y la Construcción de Obras Viales), API- 9(Proyecto y Construcción de Carreteras y Puentes) y Diseño geométrico de carreteras en la carrera de Ingeniería Civil y para los profesionales afines al tema. 2. La monografía puede constituir la primera base para la elaboración de un libro técnico sobre diseño vial en general a emplear como texto básico por estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil y para profesionales que se dediquen al tema. 3. Extender la experiencia de este trabajo, difundiendo la publicación de la misma y presentando los resultados de la misma en eventos nacionales, para que pueda ser utilizado por los estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil como material de consulta y por profesionales para el logro de un diseño racional.
Report "Consideraciones Para Diseño Geometrico en Vias Urbanas"