jueves, 22 de octubre de 2015

Elementos componentes de una calzada

Elementos componentes de una carretera

Las vias de comunicación terrestre pueden clasificarse de diversas formas según su uso, sus volumenes de tránsito, condiciones topográficas entre otras.
Indiferentemente del tipo de carretera o vía, todas ellas comparten elementos componentes comunes entre sí. 
Cuando la carretera es urbana, su sección transversal tipica varía ligeramente con respecto a los elementos que componen una carretera rural. Existen además diferencias en sus materiales componentes y los dimensionamientos de cada uno de los elementos que la conforman.
Recordemos que la calzada o superficie de rodamiento es sólo uno de los diferentes elementos que encontramos en una vía de comunicación terrestre. Tenemos otras capas componentes debajo de la superficie de ruedo como la base y la subbase que cumplen una funcion de soporte estructural de las cargas a las que se verá sometida la via durante su vida util.
Tambien se deben agregar elementos de seguridad tanto para los vehiculos como para los transeuntes o ciclistas que comparten el uso. No debe olvidarse el uso de elementos de control pluvial que mantengan la vía en condiciones adecuadas para su uso durante los episodios de lluvia.
A continuación se incluye una sección transversal típica básica de una carretera de tipo autopista.


Se observa en la imagen que el perfil del terreno natural es terreno quebrado que debe recurrirse a corte en una sección y en la otra a relleno para poder dejar la vía nivelada a la elevación requerida.
La sección acotada como CORONA consiste en la superfecie de ruedo a dos carriles con su respectiva sección medianera de separación y dos espacios llamados bermas que se pueden considerar espaldones. Importante es mencionar que esta sección debe tener una pendiente transversal adecuada para la evacuacion natural del agua, Esta pendiente se conoce como Bombeo y se indica normalmente como un porcentaje.
Bajo la corona se encuentran la base granular  y la subbase las cuales son capas de material petréo con las condiciones y tratamiento adecuado para soportar las cargas que los vehiculos transmiten al suelo. Los espesores de estas capas varian en función de los volúmenes de tránsito estimados para la carretera.
La vía debe incluir control de agua de lluvia, esa es la razón por la cual se deben hacer cunetas. Las cunetas se pueden construir en lastre o tierra o pueden revestirse de concreto para aumentar su duración y calidad.
Cuando se realizan movimientos de tierra para la construcción de la vía, se producen casi inevitablemente taludes en las secciones con corte o relleno.
Estos taludes deben cumplir con condiciones de estabilidad que no comprometan la integridad fisica de la estructura.
Se observan en la siguiente imagen mas elementos que componen la seccion transversal de una carretera de ladera o montaña


Se aprecia que es una carreterra de montaña y presenta elementos que son caracteristicos de este tipo de vía. Encontramos diferentes componentes que sirven para el control de aguas de lluvia y drenajes que alivian la presión de poro del suelo y mantienen estable los rellonos y cortes de la vía.
Se observa que según lo requiera el diseño, los muros de contención son una obra de infrastructura necesaria para la via.
Puede obervarse en la simbolgía las diferentes capas componentes de la carretera.


Existen autopistas y vias urbanas de altos volumenes de transito que incluyen elementos diferentes. 
Entre ellos se tienen las secciones de separación de carrilles en sentidos opuestos, ciclovias entre otras.
Se muestra en la siguiente imagen un ejemplo




viernes, 16 de octubre de 2015

Alineamiento Horizontal


A la hora de diseñar una carretera uno de los procesos de diseño principales es el alineamiento o diseño horizontal.
Este está constituido por una serie de líneas rectas en su proyección horizontal sobre el terreno. Estas rectas deberán conectarse entre sí mediante curvas circulares que deben cumplir con criterios especificos de diseño geometrico y de las leyes fisicas que gobiernan el desplazamiento de los vehículos.

Para este particular se presenta a continuacion un esquema de una curva circular tipica para diseño geometrico horizontal y las partes que la componen


     De la figura podemos definir cada uno de sus elementos

  • PC, este punto es donde se intersecan las recta infita y el inicio de la curva.
  • PI, es el punto donde se intersecan las proyecciones de las dos rectas a conectar con la curva circular.
  • PT, es el punto donde la recta segunda o de salida se interseca con la curva circular.
  • El arco conformado por el segmento que va de PC a PT es el arco de curva que posee una curvatura G.
  • Se observa el punto O, que es el centro del circulo de radio R, que conforma la curva horizontal circular.
  • El angulo de deflexión entre las rectas se denomina Delta y se muestra en la parte superior de la figura.
  • Los segmentos de recta T, de longitud PC-PI y PI-PT se llaman tangentes.
  • El punto M, es el centro geometrico de la curva circular.

Tambien existen otros elementos como la Externa (E), la cuerda larga (CL) y la flecha (F), de la curvas circulares que se muestran en el siguiente esquema



 
 Utilizando geometria fundamental se obtienen las fórmulas matemáticas que definen cada una de las partes de la curva antes mencionadas. A continuación un listado de ellas:
  1.  Externa; E=R/cos(delta/2)-R
  2. Tangente; T=R*tan(delta/2)
  3. Longitud de la curva; LC= R*delta
  4. Cuerda Larga; CL=2R*sen(delta/2)
  5. h= R*cos(delta/2)
  6. Flecha; F=R-h
Cuando por requerimientos de diseño se requiere que la curva pase obligatoriamente por algun punto en particular se tiene que calcular las coordenadas de ese punto a partir del PI


Utilizando relaciones trigonometricas se obtienen las ecuaciones que definen cada uno de los angulos y la posición de PO.

b=90-delta/2-a
SenY= sen b* sec detla /2
e= 180-b-Y
 

viernes, 2 de octubre de 2015

Semana 21 al 25 de setiembre, 2015

Tránsito Promedio Diario

Cantidad de de vehiculos que pasan por una carretera, es el un volumen de autos que pasan durante un tiempo determinado. El TPD tiene importantes funciones como que permite determinar las necesidades de crecimiento presupuestario para desarrollar y expandír los sistemas de obras de infraestructura vial.

Criterios de diseño de vías

Entre los puntos fundamentales para el diseño y planeamiento de obras de infraestuctura vial se tienen los estudios de geotecnia.
La geotecnia es la rama de la ingeniería que se dedica a estudios de tipos de suelos y su caracterización con fines de diseño. Entre las características que se pueden determinar de un suelo con un estudio geotecnico se tiene, resistencia del soporte, granulometría y clasificacion del suelo según convención SUCS, capacidad de drenaje y absorción del suelo. Ademas es necesario realizar estudios de hidrología, los cuales determinarán cual será el aporte y afectación a la cuenca que produce las obras de ingeniería proyectadas.

La velocidad de diseño es otro criterio básico para diseño de vías de comunicación terrestre. La velocidad de diseño es la velocidad a la que se supone los vehiculos debe transitar en la vía. Este es un parámetro definitorio de la capacidad y geometría de la vía.

El vehículo de diseño es el automovil, bus, camiones que se utiliza como caracteristico que utilizará la vía mayoritariamente. Se utiliza así para determinar el peso de los ejes equivalente para diseño de pavimetos.


CARACTERISTICAS ESPECIALES

  • Sistema operacional
  • Clase
  • Función
  • Tipos geometricos
  • Tipos orográficos
Area Urbana

Se define el area urbana como la zona geografica con limites variables que tiene una población superior a 50,000 habitantes-

Area Rural

Se define el area urbana como la zona geografica con limites variables que tiene una población inferior a 5,000 habitantes-

Sistema Vial Funcional

Areas rurales
  • Arteria rural principal
  • Arteria rural menor
  • Colector rural
  • Colector rural mayor
  • colector rural menor
  • Caminos locales rurales
Areas urbanas
  • Arteria urbana principal
  • Arteria Urbana Menor
  • Calles colectoras
  • Calles locales
Nive de servicio

Es el maximo volumen horario que una carretera puede acomodar, se relaciona con niveles de congestion vehicular que el usuario está dispuesto a tolerar. Como criterio de diseño se tiene que el flujo vehicular de diseño debe ser mayor quel transito durante los 15 minutos de mayor demanda durante la hora de diseño.
Se adjunta la tabla de niveles de servicio del Manual SIECA