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Secciones transversales

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Secciones transversales

  1. 1. CAMINOS I Ing Hugo Casso Valdivia OBJETIVO : QUE AL TERMINO DE LA SESION SE TENGA CONOCIMIENTO DE LAS DIFERENTES PARTICULARIDADES DE LA SECCION TRASVERSAL EN CAMINOS I
  2. 2. Sección Transversal Es la representación del terreno y plataforma tomada en un punto del eje de la carretera, perpendicular al eje. Factores: Ancho zona del camino (a) ó derecho de vía: es el ancho total comprende: - Explanaciones - Faja de rodadura - Todas las obras accesorias (cunetas, obras de tierra, desagüe y consolidación) Ancho de explanación (b) es el ancho total que debe tener obras de tierra por construir. Ancho de rodadura ( c ) es el ancho faja de trafico y esta formada de materiales especiales para resistir la rodadura. Estos anchos son mayores a medida que mayor es la importancia de la carretera y el volumen tráfico. Ver fig . Elementos de la sección transversal ver Fig. Superficie rodadura Subbase Rasante Subrasante Afirmado o base Talud
  3. 3. FACTORES
  4. 4. Elementos de la sección trasversal
  5. 5. Secciones típicas
  6. 6. Secciones típicas
  7. 7. Secciones típicas ver fig. En el diseño de la sección transversal hay que tomar en cuenta algunas consideraciones que determinan las dimensiones de sus elementos: •El Factor económico del costo de la obra: la representación económica del ancho del camino es muy grande, si tenemos en cuenta que el aumento del ancho ha de hacerse siempre por el total que corresponde a una vía completa de circulación, ya que hacerlo con dimensiones menores nada resuelve en la practica. • El factor económico de la explotación de la vía: la determinación del ancho preciso por vía de circulación depende de las dimensiones de los vehículos y de su velocidad. Las Normas Peruanas fijan las dimensiones máximas permisibles, es con ellas que tenemos que proyectar nuestras carreteras. • El ancho de la superficie de rodadura y los problemas de tránsito: El diseño del ancho de la superficie de rodadura se hace con criterio económico y según el tipo de vía (ver Fig.). El ancho de una superficie de rodadura con 02 vías, esta formado por el ancho de los vehículos propiamente dichos, mas los anchos “a” y “c” de las zonas que quedan hasta el sardinel y “b” entre las vías de circulación. Para cada vía se tomara el ancho del vehículo de mayores dimensiones que ha de transitar por ella. Las velocidades altas exigirán mayores dimensiones suplementarias. Los anchos a, b y c, dependen de la naturaleza del vehículo y de la velocidad de marcha.
  8. 8. Ancho superficie de rodadura y problemas de transito
  9. 9. Las dimensiones de la superficie se fijan en la tabla: Clase Topografía Plana Ondulada Accidentada 1ª 6.60 6.60 6.00 2ª 6.00 6.00 5.50 3ª 3.00 3.00 3.00 4ª 3.00 3.00 3.00 Los anchos de carreteras de 1ª y 2ª clase son para dos vías y las de 3ª y 4ª para una vía. El ancho “b” debe ser como mínimo 0.60 m. Las Normas Peruanas especifican un ancho de 3.30 m por cada vía de circulación para carreteras de 1ª clase habiéndose adoptado por razones de seguridad, un ancho mayor que el fijado en el Congreso de Washington.
  10. 10. El derecho de vía: Para el estudio y proyecto de caminos en el Perú, las normas establecen como ancho de derecho de vía. Para carretera 1ª y 2ª clase : 20 m 10 m a cada lado del eje. Para carretera 3ª Clase : 16 m 8m a cada lado del eje. Para carretera 4ª Clase : 12 m 6m a cada lado del eje. Hay sin embargo la tendencia a aumentar estos anchos, así a determinadas carreteras se les ha fijado mayores derechos de vía, por ejemplo en la carretera de Lima – Ancón es de 50 m y en todo el resto de la carretera Panamericana es de 40 mts. En la Selva y en los terrenos de propiedad fiscal el derecho de vía será de 50 mts para cualquier clase de carreteras. Las bermas y sardineles: El sardinel es el encintado a cada lado del firme de un camino y que sirve para sostener lateralmente el firme y evitar cargas al actuar en los bordes del firme puedan producir rotura. Las dimensiones aproximadas son 0.15 a 0.20 mts de ancho por 0.30 a 0.40 mts de profundidad Ver fig. Bermas o espaldones a las fajas de ancho variable del terreno que están a ambos lados de la pista de rodadura. El objeto es proteger los bordes del pavimento de su destrucción conteniéndolo lateralmente. Estas bermas sirvan también para el transito de peatones y pueden servir de base para futuros ensanches.
  11. 11. Berma y sardinel
  12. 12. Las bermas tienen la misma inclinación transversal de la carretera y se construye con firmes de resistencia inferior a los del firme del camino, las Normas Peruanas establecen: CLASE DE CARRETERA BERMAS TOPOGRAFIA PLANA ONDULADA ACCIDENTADA 1ª 1.00 1.00 0.50 2ª 0.75 0.75 0.50 3ª 0.50 0.50 0.50 4ª 0.00 0.00 0.00 Manual de diseño geométrico de carreteras DG – 2001 : 0.50 - 2.50 mts
  13. 13. El bombeo: Es la inclinación de la faja de rodadura desde el eje hacia los costados, sirve para eliminar el agua que cae hacia las cunetas. El perfil del firme en recta, sin separación de transito tiene un punto alto en su eje y pendiente hacia ambos lados, esa pendiente varia de 1 a 3% según la clase de firme, sirve para eliminar el agua que cae a la calzada hacia las cunetas, no es conveniente para el transito una pendiente transversal excesiva para los vehículos que adelantan. En recta pueden tomar los siguientes limites: Firme de concreto 1 a 1.5 % Asfaltos lisos 1.5 a 2 % Tierra, superficie asfáltica 2 a 2.5 % Adoquinados 2.5 a 3 % Las Normas Peruanas dan un solo tipo de bombeo que es de 2%. La sección transversal del firme puede ser un diedro que tiene por arista el eje del camino, generalmente se usan un arco de circulo cuya flecha corresponde a la pendiente transversal elegida. Las cunetas: Son canales longitudinales que sirven para recoger y eliminar rápidamente el agua que cae sobre firme, y que va a ellas debido a su pendiente transversal.
  14. 14. Cunetas
  15. 15. La cuneta debe cumplir su misión de recojo y eliminación rápida de las aguas del firme, sin constituir un peligro para la circulación. Las cunetas tienen sección trapezoidal o triangular, esta ultima se recomienda de preferencia, ya que si algún carro resbalase dentro de ella, se desplazara suavemente, sin embargo en las trapezoidales constituye una verdadera zanja en la que el vehículo puede caer. Al pie de terraplenes se emplean cunetas de defensa que impiden la destrucción de su base igualmente cuando los puntos altos de los cortes son erosionables se ubican en la parte superior. Las cunetas deben tener desagües en puntos adecuados del trazado lo mas próximos posible, para evitar la excesiva acumulación de agua convirtiéndose en acequia, pudiendo humedecer el firme. Las Normas Peruanas establecen que las cunetas serán de sección triangular y de las dimensiones mínimas, se establece: ZONA PROFUNDIDAD ANCHO Seca 0.20 0.50 Sierra, regiones lluviosas. 0.30 0.50 Regiones muy lluviosas y Selva 0.50 1.00
  16. 16. Pendientes mínimas 0.2% para cunetas revestidas 0.5% para cunetas sin revestir El ancho se mide desde el borde de la berma a la vertical del vértice bajo, el talud exterior será el correspondiente al de corte. En las secciones de suelos deleznables en zonas lluviosas, los taludes de las cunetas serán de inclinación transversal no menor 1:3. En la Selva cuando los suelos sean deleznables el ancho será de 3m. La cuneta del borde en corte cerrado se podrá reducir hasta 1 m. Taludes: Inclinación dada a los lados de un camino con el propósito de proporcionar estabilidad. en todo camino existen cortes y rellenos los que terminaran en taludes cuya inclinación depende de que se trate de corte o de relleno y de la naturaleza del terreno. En la construcción de toda carretera debe dársele el talud necesario, a fin de evitar derrumbes que traen consigo el aumento del costo de la carretera, obstruyen las cunetas y obras de drenaje y por consiguiente son un obstáculo para el transito. Los taludes que figuran en la Normas Peruanas admitidos para las diferentes clases de materiales:
  17. 17. Taludes - muros
  18. 18. TERRENO CORTES VERTICAL HORIZONTAL Roca o conglomerado cementado 10 1 Conglomerado 3 1 Tierra compactada 2 1 Tierra suelta 1 1 Arena 1 1 y ½ Relleno para enrocados 1 1 Otros materiales 1 1 ½ Las Normas también especifican lo sgte: Cuando las necesidades de visibilidad lo impongan se ampliaran los cortes, pudiendo dejarse banquetas hasta 1.30 mts de alto. En las regiones de medados, los rellenos de 1 a 3 mts llevaran taludes de 1:3. Para reducir la acción erosiva de las aguas superficiales, en los taludes se proveerán cunetas de coronación y sembrío de gramíneas u otras especies vegetales, aparentes para mantener en el sitio el terreno.
  19. 19. El talud de relleno en un corte a media ladera o en relleno completo hacia el exterior se prolonga, en general, hasta su intersección con el terreno natural, cuando este tiene una gran pendiente el material de relleno no se contiene y resbala cuesta abajo, por lo que se hace necesaria la construcción de un muro de sostenimiento. Ver fig . En nuestro medio se usa mucho el muro seco que son piedras acomodadas que trabajan por gravedad se usa generalmente hasta de 4 m de altura con 1:5 de pendiente. Los muros mencionados se pueden usar de 2 maneras: ya sea que su coronación esté al nivel de la rasante entonces se llama muro de sostenimiento, o su coronación está bajo el nivel de la rasante conteniendo la base de los materiales de terraplén, entonces recibe el nombre de muro de contención. El sobreancho en las curvas: La sección estudiada y diseñada para una tangente es imprescindible aumentarla en una curva tanto en la parte exterior como en la parte interior, si es que quiere conservar la misma capacidad de circulación.
  20. 20. Exteriormente por razón del sobreancho e interiormente para respetar la visibilidad. Ver fig calculo de formula. En la Normas Peruanas el sobreancho se ha hecho mediante la formula americana de la ASHTO propuesta por VOHELL: Sa = n ( R² - l²)½ + V para 02 vías 10 ( R )½ Sa = R - ( R² - l²)½ para 01 vía Donde: Sa = Sobreancho n = Número de vías R = Radio de curva V = Velocidad directriz l = Distancia entre ejes fijada en 6 mts.
  21. 21. Sobreancho
  22. 22. Para carreteras de 4ª Clase no es necesario sobreancho. En las carreteras de 1ª Clase el sobreancho se dará por medias partes en los lados interior y exterior de las curvas y para las de 2ª y 3ª clase se dará íntegramente en el lado interior. El sobreancho seguirá el peralte del resto de la plataforma. En las curvas con transiciones, el sobreancho se tomará con su valor total en la parte circular reduciéndose linealmente a lo largo de la curva de transición. En la curvas sin transición, el sobreancho morirá sobre las tangentes en la longitud fijada para alcanzar el peralte. Para el proyecto del sobreancho en una curva sin transiciones, se sigue: Sobreancho mitad en el lado interior y mitad en el lado exterior de la curva: En este caso una vez calculado el sobreancho, se dibuja la curva con las tangentes de la longitud de la rampa del peralte, luego se marca en la bisectriz del ángulo en el centro, los valores del 1/2 sobreancho al lado exterior y el lado interior y con el mismo centro de la curva se trazan dos arcos de círculo concéntricos a la distancia ½ sobreancho marcados. Dichos arcos terminan en las prolongaciones de los radios que pasan por el PC y el PT de la curva. De estos puntos se trazan rectas hasta la terminación de la rampa del peralte. Ver fig.
  23. 23. Sobreancho al lado interior de la curva: En este caso se toma el valor integro del sobreancho al lado interior de la curva y se traza un arco concéntrico a esa distancia, hasta encontrar los radios que pasan por el PC y el PT de la curva. De estos puntos se trazan rectas hasta el punto de terminación de las rampas del peralte. Ver fig. Desarrollo del peralte: El valor del peralte bajo el criterio de seguridad ante el deslizamiento esta dado por: P = V² - f 127R Donde: P = Peralte máximo asociado a V V = Velocidad directriz R = Radio mínimo f = Coeficiente de fricción lateral
  24. 24. Condiciones para el desarrollo del peralte Proporción del peralte a desarrollar en tangente: El desarrollo de una parte del peralte en la tangente y otra en la curva se da, porque en la parte de la tangente vecina a la curva, el conductor recorre una trayectoria circular que no hace demasiado incomoda una inclinación transversal mayor que el 2% (bombeo), y porque en la parte de la curva vecina a la tangente, el vehículo describe un circulo de radio mayor que el de diseño. En ciertas oportunidades, sin embargo, el tránsito en sentido contrario puede restringir la libertad para desarrollar ésta maniobra y por tanto el peralte a desarrollar en tangente, debe alcanzar a un mínimo que no incremente peligrosamente el coeficiente de fricción transversal a utilizar en el sector inicial de la curva. Desarrollo de peralte entre curvas sucesivas: En general el cumplimiento de la recomendación de la tabla para velocidades de diseño mayores a 60 km /h, provee una longitud en tangente suficiente para efectuar transiciones de peralte. En caminos con velocidad de diseño inferiores y curvas sucesivas de peralte muy diferentes, puede llegar a ser necesario mantener la calzada en el tramo recto con una inclinación transversal constante, que en lo posible no deberá sobrepasar el 3.5%.
  25. 25. Peralte mínimo: Si el coeficiente F rebasase el coeficiente de resistencia de deslizamiento (u), el vehículo se deslizará y podrá sufrir un accidente, sin llegar a este extremo, la mayoría de los conductores y los vehículos articulados experimentan dificultades si f > 0.25, lo que lleva a definir la máxima velocidad a la que una curva de radio R y peralte p dados puede ser recorrida sin riesgo de accidente (con f = 0.25). Cuando la velocidad es inferior a la que equilibra exactamente la fuerza centrifuga f resulta negativo, es decir; el vehículo lento tiende a deslizarse hacia el interior de la curva y para corregirlo, el conductor debe girar el volante hacia el exterior de ésta. Para que ésta maniobra no resulte poco natural, el valor absoluto de esa f negativa no debe rebasar el que resulta habitual al conducir en una alineación recta (bombeo = 2%), lo que lleva a definir un peralte mínimo asociado a una velocidad mínima con f = 0.02 según la fórmula antes indicada.
  26. 26. Zonas de estacionamiento y de parada – Plazoletas: En la carretera es muy importante que existan zonas de estacionamiento o de parada y plazoletas de volteo o de cruce, ya que al estacionar en la calzada trae consigo innumerables accidentes y como no es posible explanar a lo largo de toda la vía una zona de parada, lo que traería un aumento enorme en el costo ya que de existir una faja de 1.50 a 2.00 mts de ancho a lo largo de la vía. Entonces se recurre a proyectar zonas de parada cada 2 ó 3 km en los lugares en que la explanación no sea costosa. La longitud debe ser de 7.50 como mínimo su ancho de 2 ó 3 mts y su pavimentación inferior a la del camino. En las carreteras de una vía, se hace necesario la ejecución de zonas ensanchadas como condición indispensable para el tránsito, ubicándose lo que se llama las Plazoletas de cruce las que se colocarán a intervalo variables, siendo norma en el Perú que éstas estén cada 500 mts con un ancho mínimo de mts y una longitud mínima de 15 mts sirviendo al mismo para voltear.
  27. 27. Problemas de transito capacidad de transito de un camino: El incremento formidable del transito en los caminos y la gran cantidad de problemas que este trae consigo, ha llevado a la necesidad de crear una técnica especial llamada Ingeniería de transito, ocupada de estudiar la circulación de los vehículos. La prevención de accidentes, comodidad del transito, etc. Bajo este efecto un factor importante se llama Capacidad de transito, que es el numero de vehículos que puede pasar en una hora por un punto determinado de un camino, sin que la densidad del transito sea tan grande, que ocasiones molestias e incomodidad del transito, tales como la modalidad de manejo, velocidades, clases de vehículos, etc. La formula es: C = 5.280 V S Donde: C = capacidad de una vía de circulación en vehículos por hora. V = velocidad en millas por hora. S = distancia en pies de centro a centro de los vehículos. Numero de vías de circulación: generalmente las carreteras deben construirse de numero par de vías de circulación tales como dos, cuatro. Numero es aconsejable el empleo de vías impares.
  28. 28. COMPETENCIAS REFERENCIALES DE Mc CAULEY SER UNA PERSONA DE MUCHOS RECURSOS: SABER ADAPTARSE A LOS CAMBIOS Y SITUACIONES AMBIGUAS, SER CAPAZ DE PENSAR ESTRATÉGICAMENTE Y PODER TOMAR DECISIONES CORRECTAS EN SITUACIONES DE MUCHA PRESIÓN; LIDERAR SISTEMAS DE TRABAJO COMPLEJOS Y ADOPTAR CONDUCTAS FLEXIBLES EN LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS; CAPACIDAD DE TRABAJO CON LOS SUPERIORES EN PROBLEMAS COMPLEJOS DE GESTIÓN.

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