Diseño Estructural De Pavimento

CAPÍTULO VI

“DISEÑO GEOMÉTRICO Y ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO”

6.1.- DISEÑO GEOMÉTRICO.

El diseño geométrico de una carretera, como una parte del diseño de una infraestructura de transporte carretero, responde al concepto de suministrar a la demanda una vía adecuada para satisfacer sus requerimientos, minimizando de manera compatible el costo total de transporte y los perjuicios que se puedan provocar al contorno sobre el cual se localiza el proyecto.

Es por todo lo expuesto líneas arriba que el diseño geométrico de la carretera Cruce Ruta 4 (Km 80) – Santa Rosa del Sara, fue elaborado de tal forma que ofrezca seguridad, comodidad y economía a los usuarios.

6.2.- CATEGORÍA DE LA VÍA.

De las condiciones existentes de la vía: topografía llana, velocidad directriz de 80 km/hr, esta se encuadra en la CATEGORÍA III de las normas del SNC; el estudio y diseño de ingeniería del proyecto cumplirá con las características básicas de diseño geométrico estipulado para esta categoría.

6.2.1.- DERECHO DE VÍA.

El camino en estudio, tiene un derecho de vía igual a 50 m, por lo que cumple con lo estipulado por normas, pero por condiciones de asentamiento y población es limitativo, no permitiendo que el diseño vaya más allá de lo que el derecho de vía ofrece, bloqueando mejoras o ampliaciones superiores a las que hoy se consideran, debiendo en el futuro, para este tramo buscar nuevas soluciones con previsiones que el caso aconseja.

6.3.- PARÁMETROS DE DISEÑO.

Los parámetros de control para el proyecto de una carretera están basados no solamente en cálculos numéricos, sino también en otros factores tales como: funcionalidad de la carretera, costos de construcción, costos de operación vehicular, operaciones de mantenimiento sencillas y de bajo costo, etc., que son de gran importancia.

Considerando estos aspectos, el postulante se ha basado principalmente en la Normas Bolivianas del Servicio Nacional de Caminos (1990) y para complementar el estudio, consideró otras normas que han sido aplicadas en el país. Los parámetros empleados en el proyecto se detallan a continuación:

Parámetros para diseño geométrico

Sección transversal

Elemento Dimensión

Superficie de rodadura (m) 6.6

Ancho de bermas (terreno plano y ondulado adoptado) (m) 1.0

Ancho de bermas (terreno montañoso) (m) 0.5

Sobreancho de curvas (m) 0.4 – 2.05

Gálibo vertical (m) 5.5

Derecho de vía (m) 50

Parámetros para diseño geométrico

Planta y perfil longitudinal

Parámetros Topografía

Plana Ondulada Montañosa

Velocidad directriz (km/h) 80 60 40

Peralte máximo (%) 6 8 10

Radio mínimo absoluto (m) 229 115 47

Radio mínimo deseable (m) 252 125 47

Pendiente máxima (%) 7 8 10

Distancias mínimas de visibilidad

De frenado (m) 165 98 51

De sobrepaso (m) 325 240 160

Valores “k” para curvas verticales

Curvas convexas (m) 40 15 4

Curvas cóncavas (m) 32 17 7

Todo lo visto en las tablas anteriores lo veremos con más detalle líneas abajo.

6.3.1.- VELOCIDAD DIRECTRIZ.

Se define como la máxima velocidad segura a la que se puede transitar, sobre un camino bajo condiciones de bajo tráfico vehicular, con buen tiempo y habilidad de un conductor de características medias con un vehículo en buenas condiciones. Naturalmente este concepto excluye a los conductores temerarios.

Debido a la importancia del proyecto, rigiéndonos en las Normas para el Diseño Geométrico de carreteras del Servicio Nacional de Caminos, las velocidades adoptadas en este diseño son:

Velocidades directrices

De acuerdo al tipo de terreno

Tipo de terreno Velocidad directriz

(km/h)

Llano 80

Ondulado 60

Montaña 40

6.3.2.- NIVELES DE SERVICIO Y CAPACIDAD.

Se procura evaluar la calidad de circulación de una corriente de tránsito, esa calidad de servicio refleja la incidencia de varios factores entre los cuales se encuentran la velocidad y el tiempo de viaje, las interrupciones o restricciones del tránsito, la libertad de maniobra, la seguridad, la comodidad, la conveniencia y los costos de operación.

La importancia del nivel de servicio y del volumen de servicio, en el diseño geométrico de la carretera, reside en el nivel de servicio que se considera deseable, lo cual condiciona la selección de la velocidad directriz, el número de carriles y calzadas a construir.

6.3.3.- ALINEAMIENTO HORIZONTAL.

http://www.icpa.org.ar/files/rev27utw.pdf

El camino está definido, según las condiciones de los asentamientos poblacionales y de los agricultores, además que el alineamiento actual es el adecuado a la topografía llana.

Debido al mejoramiento que sufrió este camino en años pasados por el SEPCAM, se consideró mantener el alineamiento horizontal en el diseño del tramo con algunas variaciones, para mejorar especialmente en los pasos de poblaciones y en algunos pequeños tramos para que cumplan con las normas técnicas de la categoría de la vía, todo ello con el objetivo de disminuir los costos de construcción, como los costos de expropiación y otros aspectos colaterales como el tendido eléctrico de la CRE, ductos, áreas de producción agrícola, que mayormente son paralelos a la vía.

6.3.3.1.- Curvas Horizontales.

Para definir los radios de las curvas horizontales necesitamos el peralte (e), coeficiente de fricción transversal (ft), velocidad de diseño (V), condiciones climáticas de la región, tipo de tráfico y su composición.

La expresión que nos permite relacionar todos estos factores y determinar el radio de la curva horizontal será:

Donde:

R = Radio de curva (m)

V = Velocidad directriz (km/h)

e = Peralte (m/m)

ft = Coeficiente de fricción transversal admisible entre

neumáticos y pavimento (adimensional)

Este coeficiente (ft) con la velocidad directriz tiene variación lineal. Mostramos la siguiente tabla a continuación:

Coeficiente de rozamiento “ft”

En función de la velocidad directriz

Velocidad directriz (km/h) ft

80 0.14

60 0.15

40 0.17

También tenemos los radios mínimos absolutos y deseables para las velocidades directrices y peraltes máximos adoptados:

Radios mínimos absolutos y deseables

V(km/h) 40 60 80

emax (%) 10 8 6

Rma (m) 47 115 229

Rmd (m) 47 125 252

6.3.3.2.- Peralte.

Llamado también sobre elevación, fue establecido considerando las condiciones de clima, elevadas temperaturas y la superficie de rodadura.

Con la finalidad de obtener un trazado homogéneo dentro de condiciones de seguridad, se emplearon los siguientes valores máximos para cada tipo de terreno y velocidad:

Peralte máximo de acuerdo al tipo de terreno

Tipo de terreno Peralte máximo (%)

Llano 6

Ondulado 8

Montaña 10

6.3.3.3.- Visibilidad Horizontal.

La línea de visión del conductor, cuando circula por las curvas horizontales, debe acompañar sin interrupciones a la cuerda del arco de curva hasta interceptar la calzada a la distancia de visibilidad de frenado, delante de su vehículo. En algunos casos esa distancia puede ser la de visibilidad de sobrepaso.

En el caso de bermas amplias, el alejamiento lateral de los obstáculos será suficiente para proporcionar visibilidad para frenado, en caso contrario se debe aumentar el radio de la curva horizontal, o hacer más suave la inclinación de un talud o bien aumentar el desmonte en la zona interna de la curva.

6.3.4.- ALINEAMIENTO VERTICAL.

En el diseño vertical se aprovechó al máximo el trazado existente, tratando de tener un alineamiento vertical seguro, que proporcione comodidad al usuario y presente una buena apariencia estética.

En pendiente de mucha longitud, es conveniente diseñar una pendiente más fuerte al principio de la subida y otra más suave al final, para aprovechar el impulso acumulado por los vehículos en el tramo anterior.

Siempre que resulte posible, deben evitarse las curvas verticales del mismo sentido separadas por una pequeña sección de pendiente uniforme. En el caso del tramo no existen curvas verticales de pendientes grandes.

6.3.4.1.- Pendientes.

Las pendientes longitudinales están relacionadas con el volumen y composición del tráfico previsto, la importancia de la carretera, la topografía y la altura del terreno respecto del nivel del mar.

Las características topográficas actuales ofrecen las mejores condiciones para lograr un diseño del más alto nivel geométrico, en consecuencia la selección de las pendientes longitudinales están dirigidas al equilibrio de los costos de operación vehicular y mantenimiento de la vía. En este sentido se adoptaron los siguientes valores máximos:

Pendiente máxima de acuerdo al tipo de terreno

Tipo de terreno Pendiente máxima (%)

Llano 7

Ondulado 8

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