CURSO: CAMINOS ICaminos I 01 Introducción al diseño geométrico de carreteras Introducción al diseño geométrico de carreteras Objetivos específicos de la instrucción, después de finalizar esta lección, el alumno será capaz de: • Desarrollar una comprensión sobre ingeniería transportes. • Entender las ventajas del transporte por carretera frente a otros modos de transporte. • Desarrollar una comprensión sobre el proceso de desarrollo de las carreteras ING. AUGUSTO GARCIA 1 CURSO: CAMINOS I Introducción al diseño geométrico de carreteras Definido por el MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES (MTC): encargado de velar por la buena aplicación de los principios tecnológicos y científicos para la planificación, diseño funcional, operación y gestión de instalaciones para cualquier medio de transporte con el fin de prever de forma segura, rápido, cómodo, práctico, económico y ambientalmente compatible con el movimiento de personas y mercancías. Introducción al diseño geométrico de carreteras la importancia del transporte en el desarrollo del país es multidimensional. la situación económica de un país depende de qué tan desarrollado este sus diferentes modos de transporte. todos los seres humanos interactúan con la distancia y el tiempo para la comida, vivienda, trabajo, negocios, recreación y seguridad. Todas las materias primas, productos, maquinaria agrícola e industriales, necesitan ser transportados de un lugar a otro. ING. AUGUSTO GARCIA 2 CURSO: CAMINOS I Introducción al diseño geométrico de carreteras Planificación Diseño preliminar Diseño detallado Construcción Operaciones Planificación Modos de transporte • Ferrocarriles – Superficie – Subterránea – Elevada • • • • • ING. AUGUSTO GARCIA el transporte por carretera el transporte aéreo transporte de agua Teleféricos tuberías 3 CURSO: CAMINOS I Transporte terrestre Transporte en Carreteras Carga: Ideal para servicio puerta a puerta. Personas: Viajes cortos y pocos pasajeros por unidad. Transporte férreo Carga: Ideal para el transporte de mercancías de mucho peso y volumen, de poco precio, en grandes distancias. Personas: Viajes relativamente largos. Transporte masivo. Transporte Aéreo Carga: Ideal para el transporte de productos de poco peso y volumen, de alto valor unitario, perecederos o delicados, en largas distancias. – Al rededor del 35% de la carga del mundo (en valor) se mueve en avión. Personas: Viajes largos y con alta cantidad de pasajeros. Viajes con alto costo de tiempo de viaje. ING. AUGUSTO GARCIA 4 CURSO: CAMINOS I Transporte Acuatico Transporte Fluvial – Ideal para transportar mercancías de mucho peso y volumen, de bajo valor unitario. Transporte Marítimo – Ideal para el transporte en masa de productos de mucho peso y volumen en grandes distancias. – Más del 90% del comercio mundial (en volumen) se realiza mediante transporte marítimo. Características del transporte por carretera • Entre todos los modos de transporte, el transporte por carreteras es el más cercano a la gente. • baja inversión de capital. • Servicio flexible. • Más libertad a los usuarios durante el viaje. • Capacidad para adaptarse a diferentes tipos de vehículos. • Servicio rápido y económico en particular para los viajes de corta distancia. ING. AUGUSTO GARCIA 5 CURSO: CAMINOS I Ámbito de la ingeniería de carreteras Ingeniería de carreteras abarca los siguientes elementos generales. La planificación y la ubicación. Selección alineamiento y diseño geométrico. Diseño de pavimentos. Materiales, construcción y mantenimiento. Control de operaciones de tráfico. Economía, finanzas y administración. Impactos ambientales y sociales. Debe ser lo más directa posible ING. AUGUSTO GARCIA 6 CURSO: CAMINOS I Bajas y cortas pendientes Debe ser segura para todos los usuarios ING. AUGUSTO GARCIA 7 CURSO: CAMINOS I Minimizar daños en el medio ambiente Introducción al diseño geométrico de carreteras Menor costo económico. ING. AUGUSTO GARCIA 8 CURSO: CAMINOS I El diseño geométrico de carreteras, se ocupa de las dimensiones y la disposición de las características visibles de la carretera. Components of Highway Design Horizontal Alignment Plan View Vertical Alignment Profile View ING. AUGUSTO GARCIA 9 CURSO: CAMINOS I Alineamiento Horizontal Tangents Curves Tangentes & Curvas Tangente Curva Tangente con Curva Tangente con Espiral y Curva ING. AUGUSTO GARCIA 10 CURSO: CAMINOS I Secciones Transversales Construcción de carreteras ING. AUGUSTO GARCIA 11 CURSO: CAMINOS I ABRA ING. AUGUSTO GARCIA 12 CURSO: CAMINOS I Movimiento de Tierras Explotación de Canteras ING. AUGUSTO GARCIA 13 CURSO: CAMINOS I Construcción de Túneles ANTES AHORA Construcción de Túneles 510 m Longitud de Proyecto ZONA DE FALLA EN EL INGRESO ZONA INESTABLE EN LA SALIDA EMPALME ORIGINAL TRAZO DE TUNEL EN EL PROYECTO ING. AUGUSTO GARCIA 14 CURSO: CAMINOS I Construcción de Túneles Construcción de Túneles ING. AUGUSTO GARCIA 15 CURSO: CAMINOS I Obras de Drenaje Muros de contención ING. AUGUSTO GARCIA 16 CURSO: CAMINOS I Puentes Producción de Agregados y Mezclas ING. AUGUSTO GARCIA 17 CURSO: CAMINOS I Evaluación técnica de alternativas TERRENO EJE SEGÚN NATURAL PROYECTO TRABAJO DE ALTO RIESGO Ej e EJE SEGÚN PROYECTO PROYECTO • Corte RIESGOSO. • BLOQUEO de la carretera en la etapa de construcción. Evaluación técnica de alternativas EJE SEGÚN PROYECTO EJE EN ESTUDIO Ej e EJE SEGÚN PROYECTO EJE EN ESTUDIO • ADECUACIÓN del Eje para aprovechar al máximo la plataforma existente. • Construcción de MURO DE CONTENCIÓN para completar ancho de la planta. • Trabajos de MENOR RIESGO. • NO se interrumpe el acceso. ING. AUGUSTO GARCIA 18 CURSO: CAMINOS I Evaluación técnica de alternativas ENSANCHE DE PLATAFORMA CON SOLUCIÓN PLATAFORMA DE MURO DE CONTENCIÓN DE ACUERDO AL EXISTENTE PROYECTO Ej e TRABAJO DE ALTO RIESGO MURO DE CONCRETO PLATAFORMA SEGÚN PROYECTO EJ E TOTAL SEGÚN CONTRATO TENDENCIA DEL DEDUCTIVO Metros Porcentaje Metros Porcentaje 3,500 m 100% 1,300 m 37% Evaluación técnica de alternativas ENSANCHE DEDE PLATAFORMA CON SOLUCIÓN DE PROPUESTA DESPLAZAMIENTO MURO DE CONTENCIÓN DE ACUERDO AL ADECUANDO AL EJE CON UN MAYOR PROYECTO CORTE Ej e NUEVO EJE MURO DE CONCRETO TRABAJO DE ALTO RIESGO PLATAFORMA SEGÚN PROYECTO PLATAFOR MA EN ESTUDIO EJ E TOTAL SEGÚN CONTRATO ING. AUGUSTO GARCIA TENDENCIA DEL DEDUCTIVO Metros Porcentaje Metros Porcentaje 3,500 m 100% 1,300 m 37% 19 CURSO: CAMINOS I Evaluación técnica de alternativas Las variantes de trazo son frecuentes en la construcción de una carretera, por tanto es importante conocer su aplicación e influencia en la variación del trazo geométrico, tiempo de ejecución y costo de obra. VARIANTE EN ESTUDIO TRAZO DEL PROYECTO VIVIENDAS AFECTADAS Plan Logístico KM 34+000 Km. 34 Km. 30,7 Km. 24 Km. 24,5 Km. 25 Chacapampa INICIO PARQUE Km. 23 HUASCARÁN Km. 22,5 Km. 22 Km. 20,7 Km. 19,8 Km. 19,5 Km. 16 Km. 16,2 Km. 17 Km. 18,9 Km. 19 Nuevo Progreso Shilla Km. 9,5 Carpa Km. 5,5 Km. 3,1 Km. 233,8 PLANTA INDUSTRIAL Km. 7,5 KM 0+000 34 Km. Km. 243,2 Botaderos del Proyecto = LOCALIDAD 01 Km. 17,5 A utilizar = Centro Poblado Campamento Taller Principal Mecánico ING. AUGUSTO GARCIA Cantera de Agregados Cantera para Rellenos Botadero Planta (DME) Chancadora Planta Asfalto 9 4 Pontón 14 Muro 1 Anclado Enrocado 3 20 CURSO: CAMINOS I Movimiento de Tierras Obras de Arte Terraplenes SubBase y Base Señalización y Seguridad Vial Pavimento Asfáltico Pontón Muro Anclado Cantera Planta Chancadora Planta Asfalto DME 2011 D N O S A J J M A M F E D N O S A J J M A M F E MES 11 Km. MES 8 Km. 34+000 6 Km. 23+000 9 Km. 15+000 9+000 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 AÑO 11 Km. 2012 34+000 8 Km. 23+000 6 Km. 15+000 9+000 0+000 9 Km. 0+000 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 MES 2012 2011 AÑO D N O S A J J M A M F E D N O S A J J M A M F E MES Progresivas Diagrama Tiempo Camino Lluvias Plan Logístico Km. 34,1 KM 60+000 Km. 49+900 PLANTA INDUSTRIAL Km. 65,1 Km. 50,4 Punta Olímpica Km. 49,4 PLANTA INDUSTRIAL KM 34+000 26 Km. Túnel Punta Olímpica Longitud 510Km. Centro Poblado Campamento Taller Principal Mecánico ING. AUGUSTO GARCIA Cantera de Agregados Cantera para Rellenos Botadero Planta (DME) Chancadora Planta Asfalto 21 CURSO: CAMINOS I Plan Logístico SUMILLA DE LA ASIGNATURA ING. AUGUSTO GARCIA 22 CURSO: CAMINOS I SUMILLA DE LA ASIGNATURA La asignatura brinda al estudiante el conocimiento de los aspectos básicos del diseño geométrico de obras viales, haciendo énfasis en las carreteras. En el curso se desarrollan los aspectos teóricos y prácticos relativos al diseño geométrico de curvas horizontales, curvas verticales, transiciones, peralte, sobre ancho y cálculo de volúmenes de movimiento de tierras, entre otros. Todos estos contenidos dentro de la normatividad vigente del Manual de Diseño Geométrico DG 2013. DISEÑO GEOMÉTRICO DE VÍAS En esta etapa se determina su configuración tridimensional, es decir, la ubicación y la forma geométrica definida para los elementos de la carretera; de manera que ésta sea funcional, segura, cómoda, estética, económica y compatible con el medio ambiente. ING. AUGUSTO GARCIA 23 CURSO: CAMINOS I 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. ING. AUGUSTO GARCIA Definición y conceptos generales de las vías terrestres en el Perú, reseña histórica de los caminos. Software de aplicación para diseño. Normas de Diseño geométrico DG-2013, categorización de la vía y conteo de tráfico. Criterios y Controles básicos de diseño: El vehículo, la velocidad, instalaciones complementarias, Normas de pesos y medidas. Trazados de líneas gradiente 1º parte: Reconocimiento de la ruta, Aspectos físicos del territorio, alternativas de rutas y factores de evaluación de la ruta. Diseño de Curvas Horizontales, Determinación del radio mínimo, problema de deslizamiento y de vuelco. Diseño de Curvas Horizontales, elementos de la curva. Curvas simples y Compuestas. Diseño de Curvas horizontales de transición – Clotoide Calculo de la transición del peralte y elaboración de la planilla se nivelación Diseño del alineamiento vertical, generalidades, consideraciones de diseño, tipos de curva, por forma y cálculo. Principios de Visibilidad en vías. Distancia de parada y sobrepaso Diseño de curvas verticales aplicación de distancia de visibilidad en las curvas verticales, cálculo de curvas verticales cóncavas y convexas. Diseño espacial de la vía: Coordinación del alineamiento horizontal y vertical. Sección transversal: Ancho de la vía, bombeo, bermas, calzada plazoletas, zona de estacionamiento, cunetas. Nivelación Calculo de volumen de Movimiento de tierras; determinación de áreas de corte y relleno, Calculo volúmenes método prismoide, elaboración de planilla de metrados, introducción a la compensación de volúmenes a través del diagrama de masa. 24 CURSO: CAMINOS I RED DE APRENDIZAJE ESTUDIO ECONOMICOS ESTUDIO TRAFIICO TOPOGRAFIA CLASIFICACION TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE CONSIDERACIONES DE DISEÑO VELOCIDAD DISTANCIAS RADIOS SOBREANCHOS TRAZADO EN PLANTA PERFIL LONGITUDINAL SECCION TIPICA CALCULO DE VOLUMEN DE MOVIMIENTO DE TIERRAS COMPENSACION DE VOLUMENES CURVA MASA PERALTE ING. AUGUSTO GARCIA 25 CURSO: CAMINOS I Introducción al diseño geométrico de carreteras ING. AUGUSTO GARCIA 26 CURSO: CAMINOS I DESARROLLO DE TRABAJO ESCALONADO Designación de un sector de la carta nacional, puntos de unión, Trazo de la línea gradiente. 2. Evaluación de rutas (bruce y pesos) 3. Diseño del alineamiento horizontal, cuadro de elementos de curva. Curvas horizontales y espirales. 4. Calculo de la planilla de nivelación, diagrama de peraltes de mínimo 5 curvas 5. Verificación de visibilidad, distancia de parada y sobrepaso. 6. Diseño del alineamiento vertical. 7. Diseño de las secciones transversales. 8. Determinación de volúmenes movimiento de tierras. 9. Presentación de planos y planillas. 10. Grafica de curva masa. 11. Presentación del informe final. HERRAM. Programas de computo especializado 1. REF Norma de diseño geométrico DG 2013 ETAPAS USO DE HERRAMIENTAS INFORMATICAS En la actualidad, el diseño de carreteras esta estrechamente ligado al uso de software especializado. Los software son herramientas muy importantes, ya que nos ayudan en el calculo y la visualización de los elementos de la vía, permitiendo que el ingeniero se concentre mas en los criterios que en los cálculos, ya que estos serán efectuados automáticamente por el software. ING. AUGUSTO GARCIA 27 CURSO: CAMINOS I AIDCNS-PLUS El software AIDCNS-PLUS, trabaja en el ambiente CAD y se aplica a trabajos de Topografía, Diseño de Carreteras u obras similares, es reconocido en países de América Latina. AIDC tiene 12 años de vigencia y es adquirido por Ingenieros, Arquitectos, Técnicos en Construcción, Empresas Constructoras y Consultoras, Universidades e Instituciones educativas, quienes utilizan como herramienta de diseño. AutoCAD Civil 3D AutoCAD Civil 3D ayuda a los ingenieros civiles a optimizar el rendimiento del proyecto con análisis geoespacial para determinar el mejor emplazamiento, análisis de aguas pluviales para realizar diseños más sostenibles, cálculo dinámico de cantidades y movimientos de tierras zonas de extracción y en el alineamiento de carreteras, a fin de aprovechar mejor los materiales, y visualizaciones 3D para conocer bien el impacto sobre el medio ambiente. Es un programa mas complejo que el AIDC pero contiene muchas mas opciones de diseño y además es de fácil acceso. ING. AUGUSTO GARCIA 28 CURSO: CAMINOS I BIBLIOGRAFÍA BÁSICA MANUAL DE DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS DG 2013 - Ministerio de Transporte y comunicaciones. Dirección de Infraestructura Vial. Diseño Geométrico de Carreteras. Ecoe., ediciones: Cárdenas Grisales, James.. Bogotá. 2002. Código topográfico de la Biblioteca de la Universidad: 625.7 C266 di. Diseño moderno de Carreteras: José Céspedes Abanto. Diseño geométrico de Vias: Fideligno Hernández Casallas. Primera edición 2005, Universidad la Gran Colombia, tercer mundo editores TM S.A. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA Crespo Villalaz, Carlos. 2005. Vías de Comunicación, caminos, ferrocarriles, aeropuertos, puentes y puertos. Escario Nuñez, J. Caminos. Tomo I. 5ta Edición. Madrid – España. Garciente, J. Estudio y Proyectos de Carreteras. Caracas – Venezuela. Guerra Bustamante, Cesar.. Carreteras, ferrocarriles, canales. Highway Engineering Wright And Paquette. 1993. Editorial Limusa. México. Oliver y Roman, B. La Curva de Transición. Valle Rodas, R. 1970. Carreteras, Calles y Autopistas. Ed. Atenero. Buenos Aires – Argentina ING. AUGUSTO GARCIA 29 CURSO: CAMINOS I Diseño Geométrico de Carreteras. Ecoe., ediciones: Cárdenas Grisales, James.. Bogotá. 2002. Código topográfico de la Biblioteca de la Universidad: 625.7 C266 di. ING. AUGUSTO GARCIA 30 CURSO: CAMINOS I ING. AUGUSTO GARCIA 31