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PRACTICAS PREPROFESIONALES 2012 – I
INTRODUCCION:
Las practicas pre profesionales es un proceso imprescindible para el
alumno debido a que en las prácticas pre - profesionales interactúa con los
tipos de trabajo profesional que se desarrolla en la especialidad y también para
ir familiarizándose y especulando en que área se puede desempeñar mejor y
así hacer estudios para profundizar en dicha área.
En el siuiente informe de prácticas pre ! profesionales se desarrolla el
diseño eométrico de carreteras la etapa de proyecto específicamente" lostrabajos de diseño en planta# perfil lonitudinal# secciones trans$ersales# las
obras de arte en carreteras y los metrados de estos%
EL ALUMNO:
ROSSVEL JULIO SILVA ESPINOZA
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PRACTICAS PREPROFESIONALES 2012 – I
PRACTICAS PRE – PROFESIONALES
PROYECTOS:
Mejoramiento y ampliai!n "e la tro#a arro$a%le
&'a#i( – )'i('ar "el Di(trito "e &'a#i(* Pro+inia
"e &'ari – Ana(#, Este proyecto es de 12.700 KM.
Creai!n "el Camino +einal entre S#ira'ro – Tanin y
Ca#ir* Di(trito "e C#a+-n "e &'.ntar* &'ari* Ana(#,En este caso la carretera es de 01.000 KM
I, O/0ETI1OS:
arantizar que el diseño de carreteras cumplan con los requisitos
por los cuales es construido.
&ealizar el diseño eométrico de carreteras haciendo cumplir las
normas de diseño eométrico de carreteras y adecuándose a la
toporafía del terreno.
'iseñar de las secciones trans$ersales cumpliendo con los tipos de
suelos presentes en toda la lonitud de la carretera.
(arantizar el adecuado drenaje de la carretera.
II, FUNDAMENTO TE2RICO,
3,4 1IAS DE TRANSPORTE:
El transporte ha sido siempre uno de los principales factores del
a$ance de una ci$ilizaci)n. En esta época de lobalizaci)n y
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PRACTICAS PREPROFESIONALES 2012 – I
modernizaci)n# la construcci)n de un sistema de transporte eficaz y
con$enientemente conser$ado es uno de los factores más
sinificati$os del desarrollo de un país.
La $ida moderna y la lobalizaci)n e*ien el rápido transporte de
personas y mercancías de un punto a otro en condiciones de
seuridad y economía.
La funci)n principal de las $ías de transporte es la interaci)n de
la sociedad# tanto de personas como de bienes en ámbitos
eoráficos más amplios.
Me"io( "e tran(porte,5 Las carreteras# +errocarriles# canales#puertos y aeropuertos.
Si(tema "e tran(porte,- conjunto de $ehículos# rutas
instalaciones y sistemas de control que mue$en cara y pasajero.
Carretera(,5 ,na franja de terreno con$enientemente preparado
de acuerdo con características técnicas dotada de obras tales que
por ellas que por ellas transitar $ehículos a $elocidades
determinadas en las mejores condiciones de economía yseuridad.
El proyecto de diseño de una carretera comprende el análisis de
tres aspectos básicos%
DISE6O EN PLANTA:En el cual se confiuran el alineamiento de carretera# y
se diseñan las cur$as horizontales.
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SECCIONES TRANS1ERSALES:Es la representaci)n ráfica de la plataforma del caminoproyectado# seún un corte ideal# trans$ersal al eje de lacarretera.
3,3 ETAPAS DE UNA CARRETERA:
ara poder hacer un buen estudio de una carretera# esnecesario separarla en etapas como lo son% planeai!n*
proyeto y on(tr'i!n,
a, Planeai!n: En la planeaci)n# se buscan los factores eoráfico - físicos#
econ)mico - sociales y políticos que caracterizan a la rei)n. El
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estudio socio - econ)mico busca $alorar las características de
la poblaci)n# el apro$echamiento de los recursos naturales#
rendimiento de acti$idades y ni$eles de consumo. En lo que se
refiere a la poblaci)n se busca su crecimiento y distribuci)n.
%, Proyeto: partir de los datos de la planeaci)n# se hace el proyecto
en base a estudios toporáficos# estudio de mecánica de
suelos# eotécnicos# hidrol)icos# impacto ambiental#
arqueol)icos# estudio de estructuras y obras de arte./e lle$a a cabo el reconocimiento y se fijan puntos
obliados para hacer el trazo preliminar. Es una polional
abierta donde se cla$an estacas a cada 01 metros. Este sir$e
de base para el trazo definiti$o y para un presupuesto
preliminar. La ruta escoida debe satisfacer los siuientes
requisitos%
2ue sir$a a mayor número de poblaciones. 2ue fomente el desarrollo de una mayor zona de
influencia. 2ue permita posteriores mejoramientos en funci)n de
las necesidades de tráfico. 2ue sea la más corta y pendientes moderadas. La más econ)mica. 2ue ofrezca condiciones fa$orables para su
construcci)n# e*plotaci)n y mantenimiento.
, Con(tr'i!n:Es la etapa en el cual se plasmar los diseños realizados en
los planos tanto en planta# perfil lonitudinal# secci)n
trans$ersal en el terreno.
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3,7 CONCEPTOS /ASICOS:
3iene como objeti$o definir los términos principales utilizados
en el diseño eométrico de carreteras# con el fin de hacer $iable y
facilitar las relaciones entre las distintas partes que inter$ienen
en el proyecto# así como unificar la terminoloía utilizada a ni$el
nacional.
• ESTACA,5 /on puntos situados sobre una alineaci)n dada# y
separados unos de otros por una distancia determinada# 01 m.
en tramos en tanente# 41.11 m. en tramos de cur$a o donde
alún accidente toporáfico lo justifique.
• LINEA DE 8RADIENTE .- Es la línea que une los puntos que
siuen una determinada pendiente# denominada pendiente de
trabajo.
En el trazo directo 5campo6# el procedimiento se realiza conel uso de%
Eclímetro.- el cual se gradúa con la pendiente de
trabajo.
Dos jalones.
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Una wincha.
En un plano a escala y a cur$as de ni$el# la línea de
radiente se realiza mediante un compás# al cual se le da laabertura que representa la pendiente de trabajo.
Procedimiento.- 7aciendo centro con el compás en el punto
de inicio# se $a interceptando a las cur$as de ni$el en forma
consecuti$a. 8uando se asciende se considera pendiente
positi$a 59:6 y cuando se desciende pendiente neati$a 5-
:6.
CONSIDERACIONES: La línea de radiente da una idea apro*imada de la
tendencia que puede tener el desarrollo de la $ía# su
lonitud# sus cambios de pendiente y cantidad de cur$as
horizontales. Los cambios de pendiente en una línea de radiente no
deben realizarse en distancias menores de ;1 a 401
metros. /e debe respetar la pendiente má*ima permitida por la
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E: Espacio de las curvas de nivel.
49D: Escala del plano.
• CALADA,5 Es la zona del camino dedicada al transito de$ehículos y comprende un numero entero de $ías de
circulaci)n.
• 1IA DE
CIRCULACIO,5 8ada una de las fajas elementales en que se
considera di$idida la calzada.
• /OM/EO,5 'iferencia de ni$el entre el eje de la calzada y sus
bordes# se presenta en tramos rectos = tanente y se da en :.
/u funci)n es drenar el aua que cae sobre la calzada
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• /ERMA,5 arte de la $ía que se construye a ambos lados de la
calzada# cuyo objeti$o es ser$ir de contenci)n lateral de la
misma y como zona de estacionamiento a los $ehículos que
e$entualmente sufren alún desperfecto.
• CUNETA,5 8anal que se ubica donde la secci)n pasa en corte#
contiuo a los bordes de la $ía# cuya funci)n es la de e$acuar el
aua que discurre por la calzada# la berma y el talud.
• TALUD,5 /on obras normalmente
de tierra que se construyen a
ambos lados de la $ía 5tanto en corte como en relleno6# con una
inclinaci)n tal que aranticen su estabilidad.
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• DEREC&O DE 1;A,5 zona
que comprende#
además de la $ía y sus obras
complementarias
una franja de terreno a ambos lados de la misma# en la cual no
se permitirá la construcci)n de ser$idumbre de ninuna
especie. /u objeti$os tener suficiente terreno para futuros
ensanches de la carretera.
1ELOCIDAD DE DISE6O:
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La $elocidad directriz o diseño del proyecto se define como
aquella $elocidad má*ima a la cual el conductor de un $ehículo#
de habilidad media# manejando con razonable atenci)n pueda
circular con entera seuridad sobre un tramo de carretera. La
$elocidad directriz es el parámetro principal para el diseño
eométrico de la $ía.
La $elocidad de diseño a adoptar esta en relaci)n directa con
las características toporáficas del terreno# del $olumen de
transito que circulara por ella y de la importancia de la $ía. Los
demás elementos que obiernan el diseño de la $ía están en
funci)n de la $elocidad directriz.
3,< FACTORES )UE INFLUYEN EN EL DISE6O DECARRETERAS,
demás de la $elocidad de directriz como parámetro principal
del diseño se tiene los siuientes factores.
• TRAFICO,5 8onocer el tráfico que ha de ser$ir una $ía es dato
fundamental para el proyecto. Es necesario conocer el número de
$ehículos# su tipo# caras y su distribuci)n en el tiempo# para
determinar no solo las características de la secci)n trans$ersal
más adecuada# sino también la lonitud de sus pendientes
má*imas# su lonitud y la calidad que debe tener su cimiento y
el diseño de pa$imento.
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PRACTICAS PREPROFESIONALES 2012 – I
ara lorar un buen parámetro de cálculo se recurre a los
estudios de orien y destino# así como también al conteo manual
o electr)nico de los $ehículos y control de caras.
Tránito !Trá"ico#% Los $ehículos de todo tipo# con sus
respecti$as caras# considerados aisladamente o en conjunto#
mientras utilizan cualquier $ía. $o%&men de Tránito%
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• EST=TICA,5 En las carreteras antiuas se daba poca importancia
a la proyecci)n del paisajismo que circundaba la $ía# ya que su
funci)n era netamente comercial# sin embaro en los momentos
actuales las carreteras no solo cumplen su funci)n comercial# sino
también son fuentes de cultura y turismo.
3,> CLASIFICACION 1IAL:
El primer paso para la realizaci)n de un proyecto de carretera
es establecer una clasificaci)n que permita reunir en rupo de
carreteras de características similares. Esta clasificaci)n debe
hacerse en base de la funci)n# la toporafía y el ser$icio prestadopor las mismas.
8lasificaci)n de las $ías%
CLASIFICACION SE8?N SU FUNCION: Re" +ial primario o (i(tema naional,5 2ue está conformado
por carreteras que unen las principales ciudades de la naci)n
con puertos y fronteras.
Re" +ial (e'n"aria o (i(tema "epartamental,5 Está
constituido por la red $ial circunscrita principalmente en la zona
de un departamento# di$isi)n política de la naci)n o en zonas de
influencia econ)mica# estas constituyen las carreteras troncales
departamentales.
Re" +ial teriaria @loal o (i(tema +einal,5 está
compuesta por caminos troncales $ecinales que unen pequeñas
poblaciones. 8aminos rurales alimentadores# uniendo aldeas y
pequeños asentamientos poblaciones.
CLASIFICACI2N DE ACUERDO A LA DEMANDA:
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A&to)it( !A)#.- /on aquellas cuyo ?@' es mayor a >#111
$ehículosAdía de calzadas separadas# cada uno con dos o más
carriles# con control total de los accesos 5entrada y salida6 que
proporcionan un flujo $ehicular completamente continuo.
C(rreter( d&(%e o m&%tic(rri%.- /on aquellas cuyo ?@' es
mayor >#111 $ehículosAdía. 'e calzadas separadas# cada uno
con dos o más carriles" con control parcial de accesos.
C(rreter( de )rimer( c%(e.- /on aquellos entre >111 ! 0114
$eh. Adia. 'e una calzada de dos carriles.
C(rreter( de e*&nd( c%(e.-/on aquellas con un ?@'está entre 0111 ! >11 $ehAdia
C(rreter( de tercer( c%(e orden.- /on aquellas cuyo ?@'
es menor a >11 $ehAdia.
El diseño de caminos del sistema $ecinal B 011 $eh. Adía. /e
rien por las normas emitidas por el @38 para el diseño.
• SE8?N SUS CONDICIONES ORO8RAFICAS:
Tipo 4,5 ermite a los $ehículos pesados mantener
apro*imadamente la misma $elocidad que los $ehículos lieros.
La inclinaci)n trans$ersal del terreno# normal al eje de la $ía# es
menor o iual a 41:.
Tipo 3,5 Es la combinaci)n de alineamiento horizontal y $ertical
que oblia a los $ehículos pesados a reducir $elocidades
sinificati$amente por debajo de los de $ehículos de pasajerossin ocasionar el que aquellos operen a $elocidades sostenidas
en rampa por un inter$alo de tiempo laro. La inclinaci)n
trans$ersal del terreno normal al eje de la $ía $aría entre 41 y
C1:.
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PRACTICAS PREPROFESIONALES 2012 – I
Tipo 7,5 Es la combinaci)n de alineamiento horizontal y $ertical
que oblia a los $ehículos pesados a reducir $elocidades
sinificati$amente por debajo de los de $ehículos de pasajeros
ocasionando el que aquellos operen a $elocidades sostenidas en
rampa por un inter$alo de tiempo laro. La inclinaci)n
trans$ersal del terreno normal al eje de la $ía $aría entre C1 y
411:.
Tipo
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El alineamiento horizontal deberá permitir la operaci)n
ininterrumpida de los $ehículos# tratando de conser$ar la
misma $elocidad directriz en la mayor lonitud de carreteraque sea posible.
En eneral el relie$e del terreno es el elemento de control
del radio de las cur$as horizontales y el de la $elocidad
directriz. Esta última# a su $ez# controla la distancia de
$isibilidad.
CUR1A &ORIONTAL,5 /on cur$as circulares que forman
la proyecci)n horizontal de las cur$as empleadas para unir
dos tanentes consecuti$as y pueden ser. 8ur$as simples#
compuestas e in$ersas o re$ersas.Las cur$as horizontales simples son arcos de
circunferencia de un solo radio que unen dos tanentes.Elementos de cur$a circular simple.
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.8. % unto de inicio de la cur$a
.?. % unto de ?ntersecci)n de 0 alineaciones consecuti$as
.3. % unto de tanencia
E % 'istancia a e*terna 5m6
@ % 'istancia de la ordenada media 5m6
& % Lonitud del radio de la cur$a 5m6
3 % Lonitud de la tanente de cur$a 5.8 a .?. y .?. a .3.6 5m6
L % Lonitud de la cur$a 5m6
8.L % Lonitud de la cuerda 5m6
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D % nulo de defle*i)n 56
DONDE:
• 3 F 3anente de la cur$a 5sub tanente6
3 F & * 3an. DA0
• 8LF 8uerda lara
8LF 0 * & * /en DA0
• E F E*terna
E F &5/ec. DA0 - 46
• @ F Grdenada @edia
@ F &54- 8os DA06
• L F Lonitud de la cur$a
L F 5H * & * D6 A 4;1 también 5L F01 * D A(c 6
Ra"io m-nimo,5 Los radios mínimos para cada $elocidad de
diseño calculados bajo criterio de seuridad ante el
deslizamiento está dado por.
Rmin,B 1 3 9 43 @pma, Fma,
D!n"e:&min % &adio mínimo absoluto.I % $elocidad de diseño.ma* % peralte má*imo asociado a I.f ma*.% 8oeficiente de fricci)n trans$ersal má*imo.
Peralte,5 Los $alores má*imos de peralte dependen de $arios
factores como son%• condiciones climatol)icas.• condiciones toporáficas.• tipo de zona 5rural o urbana6.
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• frecuencia de $ehículos lentos.En el erú# los $alores má*imos adoptados son%
• >: para aéreas urbanas.• J: ;: para áreas rurales con peliro de hielo.• ;: para áreas rurales en terreno plano# ondulado o
montañoso.• 40: para áreas rurales en terrenos accidentados
Las
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• La secci)n trans$ersal en - 5tanente6 está formado por dos
planos inclinados por el bombeo normal de la $ía.• En la secci)n M-M 5tanente6# la mitad e*terior del pa$imento
esta horizontal y la otra mitad no ha sufrido $ariaci)n.• En la secci)n 8-8 5coincide con el 86# la mitad e*terior del
pa$imento ha adquirido una inclinaci)n iual al bombeo" como
la otra mitad del pa$imento permanece inalterada# la secci)n
trans$ersal completa forma un solo plano inclinado cuya
pendiente es iual al bombeo.• partir de ese momento comienza el iro de ambos bordes en
relaci)n al eje de la $ía. En la secci)n '-' 5dentro de la cur$a6
la secci)n ha alcanzado el peralte y la ele$aci)n total que semantendrá hasta el 3 y comenzar el proceso in$erso para la
salida de la cur$a
Lmin= Pf − Pi
iPmaxiPmax=1.8−0.01V
iendo:Lmin. % Lonitud mínima de transici)n de peralte.
f % peralte final con su sino 5:6.i % eralte inicial con su sino 5:6.M % 'istancia del borde de la calzada al eje de iro del
peralte.
?ma*. % @á*ima inclinaci)n de cualquier borde de la
calzada respecto al eje del mismo 5:6.
I% $elocidad de diseño.
So%re an#o,5 8uando un $ehículo circula por una cur$ahorizontal ocupa un ancho de calzada mayor que en recta.
'ebido a que por la riidez y dimensiones de $ehículo# sus
ruedas traseras# siue una trayectoria distinta a la de las
ruedas delanteras# ocasionando dificultad a los conductores
para mantener su $ehículo en el eje del carril de circulaci)n
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PRACTICAS PREPROFESIONALES 2012 – I
correspondiente. Este ancho se denomina sobre ancho 5/6 de
cur$a.
El sobre ancho $aría en funci)n del tipo de $ehículo# del radio
de la cur$a y la $elocidad de directriz.
Sa=n∗( R−√ R2+ L2 )+ V 10√ R
Donde:
/a. % /obre ancho.
n % número de carriles.
& % radio 5m6.
L % distancia entre eje posterior y parte frontal del$ehículo.
I % $elocidad de diseño 5N@6.
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CUR1AS DE TRANSICION,
• /e denomina cur$as de transici)n a aquellas cur$as que
se colocan en los e*tremos de las cur$as horizontales#
de tal modo que el cambio de cur$atura entre el tramo
recto y el circular sea sua$e y radual.• l pasar de una alineaci)n recta a una cur$a horizontal
aparece bruscamente la fuerza centrífua# que tiende a
des$iar los $ehículos de su carril de circulaci)n y chocar
con $ehículos que $ienen en direcci)n contraria.• El problema se resuel$e pasando de la alineaci)n recta a
la cur$a circular mediante una cur$a de transici)n# que#
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PRACTICAS PREPROFESIONALES 2012 – I
con un radio de cur$atura infinito en el punto de
tanencia con la recta $aya disminuyendo hasta el radio
finito de la cur$a circular.• E*isten di$ersos tipos de cur$as de transici)n%
La 8lotoide.- es una cur$a en la cual el radio de
cur$atura es in$ersamente proporcional a la lonitud
de la cur$a.
La lemniscata.- en la cual el radio de cur$atura es
directamente proporcional al radio $ector.
La parábola cubica.- el radio de cur$atura es
in$ersamente proporcional a la abscisa.La cur$a de transici)n es necesaria cuanto menor sea
el radio de la cur$a circular
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PRACTICAS PREPROFESIONALES 2012 – I
ELE@E
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θ F ánulo central del arco de la espiral.
θs F ánulo central del arco de la espiral Ls# llamado ánulode la espiral
φ F ánulo de des$iaci)n de la espiral en el 3/# desde latanente inicial a un punto cualquiera de la cur$a.
( Frado de cur$atura de la espiral en cada punto. & F radio
(c F rado de cur$atura del círculo desplazado que resultatanente a la espiral en el /8" /iendo &c F su radio.
N F (cAls F relaci)n de cambio de rado de cur$atura
por metro de espiral.
α F ánulo central total de la cur$a circular oriinal.
αc F ánulo central del arco circular de lonitud Lc que $a del/8 al 8/
y F ordenada a la tanente de cualquier punto de la espiral#con referencia al 3/ y a la tanente inicial.
Ps F ordenada a la tanente del /8
Q F distancia en la tanente de cualquier punto de la espiral#con referencia al 3/ y a la tanente inicial.
Qs F distancia de la tanente del /8
F ordenada desde la tanente inicial al c del circulodesplazado
N F abscisa del c desplazado# referido al 3/
3s F distancia total en la tanente# que $a desde el ? al 3/# odel ? al /3
Es F e*ternal de la espiral
Lc F cuerda lara.# L3 tanente lara# /3 F tanente corta.
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• 8RADO DE CUR1ATURA @8,5 El rado de cur$atura# definida
como el ánulo central que subtiende una lonitud de arco de
41mt.
Es decir% /i RJ1S...................0π& de donde
R
572.9578G =
(S.................. 41
& F en metros
7ay otras que definen como el rado de cur$atura al ánulocentral que subtiende una lonitud de 01mt. 5Iías de
comunicaci)n de 8arlos 8respo Iillalaz6
de donde %R
91559.1145G =
& F en metros
• LON8ITUD DE TRANSICI2N @m
W
PxVx725.2
RxW
Vx02143.0L
3
S −=
La cual% La primera e*presi)n in$olucra la aceleraci)n centrífua y
la seunda e*presi)n in$olucra la fuerza ra$itacional para un
peralte TU de la cur$a.
I F Ielocidad de diseño 5NAh6
& F &adio de la cur$a circular 5m6
F eralte de la cur$a 5:6
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V F 8onstante en 5mR Ase6 o $ariaci)n de# la aceleraci)n no
compensada seún
! 1.K
P(&t( )(r( %( e%ecci+n de %( %on*it&d de en%(ce !,#
,on*it&d de Tr(nici+n Mnim(
/e recomienda que%
a6 or confort 'inámico y /euridad
$D $D /0 /0 $D 100
100 $D 120
120 $D
!m*# 1.C 1.> 1.> 1.>
m(3 1.K 1.J 1.J 1.>
127xP)/Rc)xJ))x((VD(VD/(46.65l 2
S
−=
b6 or 8onfort Wptico
9
RclS =
c6 ara 'esarrollo del eralte
$D!Km4# Pendiente,on*it&din(% m(3!155# !)#
R1 411
>1 40C
C1 4C1
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J1 4KC
K1 4KC
;1 011X1 011
411 00C
441 0C1
401 0C1
2
a xPxpl maxS =
Ierificar con ls mínimo de la
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PRACTICAS PREPROFESIONALES 2012 – I
)a(..........K
Rl
=
/iendo N una constante en el punto /8 o 8# fin de la espiral
)b........(L
KRc
S
=
'i$idiendo 5a6 con 5b6
(c)..........LxRc
R S
l=
demás en un sector diferencial de la fiura%
L F θ.& /ustituyendo en 5c6
dθ F dl A &
ll
d xLxRc
dθS
=
La cual interando%SLx2Rc
θ2l
=
ara θ F θs
......(d)..........θx 2RcLLx2Rc
Lθ SS
S
2S
S =⇒=
En la ecuaci)n 5d6# la lonitud total de la espiral es doble de la del arco
circular de ánulo central θs# de radio &c.
Estando θ en radianes# sustituimos &c por la definici)n de rado de
cur$atura 5(cFCK0.XCK;A&c6 y θ en rados se*aesimales y Ls en
metros 5en la ecuaci)n 5d6
Gc
θx20L
20
GcxLθ SS
SS =⇒=
demás%
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)e...(..........θxL
θ S
2
S
=
l
- de la fiura dy F dl * /enθ y d* F dl * 8osθ
'esarrollando en serie la funci)n /eno y coseno tenemos que%
(f) ...........6894720
θ
75600
θ
1320
θ
42
θ
3
θY
9753
+−+−= *l
() ...........6894720
θ
75600
θ
1320
θ
42
θ
3
θ!LY
9S
7S
5S
3SS
SS
+−+−=
(") ...........685440
θ
9360
θ
216
θ
10
θ1#
8642
−+−−= *l
($) ...........685440
θ
9360
θ
216
θ
10
θ1!L#
8S
6S
4S
2S
SS
−+−−=
θ# en radianes
P# Q# Ps y Qs en metros.
+)rmulas de los 'emás Elementos de la cur$a de enlace.
'e la fiura.
Y αc F 5α - 0θs6 en rados..................................... 546
Y F Ps ! &c 54 ! 8os θs6 ZZZ en metros Z..506
Y N F Qs ! &c5/en θs6 en metros Z.5R6
&eemplazando los $alores de Ps y Qs 5obtenidas de hacen θ F θs
Y
+−+−= .......
1209600
θ
15840
θ
336
θ
12
θ LP
7S
5S
3SS
S
Y
+−+−= .......
131040
θ
2160
θ
60
θ
2
1 LK
6S
4S
2S
S
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θ F en radianes.
Y
%x&e'a%c .......(4)..........2
*Sec!+%c%, =
+=
W
Rc-2
*Sec!+)(Rc%,
+=
Y
de,+aada / c$'ca' c'a a a ae&ec c2
*a!+K, =+
+=
Y5)a'a....(ae&e )/&(θ!Y#L SSS →−=
Y
(6)c/'&a..... ae&e )Se(θ
YSS
S →=
Y
2).....(7)f$'a(e' x
a'c&a °=φ
/eún libro de referencia. 53esis ?nS @ercedes &odríuez6
,e-3
θ=φ
[ ] ,ed/,)θ0.0023(100.0031θ-3
θ 553 −+=φ
'onde para $alores de θ menores de 4CS la correcci)n es insinificante
CONSIDERACIONES PARA EL TRAO EN PLANTA,
• La alineaci)n debe ser lo más directa posible# pero debe deestar en concordancia con la toporafía# que sia los
contornos naturales del terreno estéticamente# preferible a
tanentes randes.
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• En lo posible se debe e$itar cur$as horizontales con radios
pequeños.
• En las cur$as circulares compuestas y las cur$as de $olteo# el
radio de la cur$a más sua$e no debe ser mayor en un C1:
del radio de la cur$a circular de menor cur$atura.
• 'ebe e$itarse cualquier cur$a re$ersa en la alineaci)n#
debiendo en todo caso diseñar un tramo recto entre las dos
cur$as por efecto de cambio de peralte 5lonitud de transici)n
de peralte6.
• 'ebe e$itarse las cur$as de Tlomo rotoU en dos cur$as de la
misma direcci)n intercalando una pequeña tanente entre
ellas 5menores a 011 m.6 # debiendo diseñar en todo caso una
cur$a compuesta.
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• La combinaci)n de radios mínimos y peraltes# para e$itar los
peliros de deslizamiento y $uelco.
• El pas) de la alineaci)n recta a la cur$a# intercalando cur$as
de transici)n que e$iten la brusca aparici)n de la fuerza
centrífua.
• El sobre ancho en las zonas de la cur$a que permita conser$ar
la misma capacidad de tráfico que en los tramos en tanente.
• La debida $isibilidad aseurada por el radio mínimo de la
cur$a o por las obras de corte necesaria.
$ISI$I,IDAD EN CARRETERAS:
Es la lonitud del camino $isible hacia delante por el conductor
que transita por ella. Esta distancia de $isibilidad deberá ser de
suficiente lonitud# tal que le permita al conductor desarrollar la
$elocidad directriz y realizar las maniobras a la circulaci)n del
$ehículo sin peliro de accidentes.
Esta $isibilidad es fundamental que e*ista en la carretera#
tanto en planta como en perfil.
En el diseño se consideran dos distancias%
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4. Dit(nci( de 6iii%id(d de )(r(d(.- es la distancia
precisa para que el conductor de un $ehículo# marchando a la
$elocidad directriz# pueda detenerse antes de llear a un
objeto fijo en su línea de circulaci)n" en ninún punto del
camino la distancia de $isibilidad debe ser menor que la
distancia de parada.
La distancia de $isibilidad se compone de dos parámetros%
a. '[% distancia recorrida durante el tiempo de percepci)n y reacci)n.
b. '[[% 'istancia recorrida durante el tiempo de frenado.
8uando el conductor di$isa el objeto lo primero que
necesita es darse cuenta de que esta en su $ía de
circulaci)n" el tiempo preciso para ello depende de $ariosfactores# tales como% condiciones atmosféricas# tipo y color
del objeto y la habilidad del conductor# además de la
$elocidad del $ehículo
0. Dit(nci( mnim( De Se*&rid(d Entre Do $e4c&%o
!S#.- /i dos $ehículos marcha a la misma $elocidad uno
detrás de otro# la mínima distancia 5/6 que los debe separarha de ser tal que# si el primero aplica los frenos# el que le
siue tena tiempo de detenerse antes de llear a chocar.
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R. DISTANCIA DE 1ISI/ILIDAD DE PASO,5 La distancia de
$isibilidad de paso es la mínima necesaria para que un
$ehículo pueda adelantar a otro que marcha por su misma$ía de circulaci)n a menor $elocidad # sin peliro de choque
con el tráfico que pueda $enir en direcci)n opuesta por la
$ía que e$entualmente utiliza para la maniobra de adelantar.
La distancia de paso tiene especial importancia en
carreteras de dos carriles de circulaci)n y ancho de calzada
de siete metros.
'a F '49'09'R9'>
'onde%
'4% 'istancia recorrida durante el tiempo de
percepci)n# y reacci)n y durante la aceleraci)n
inicial.
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a % aceleracion que el $ehiculo nececita para iniciar la
maniobra de sdelantamiento en N@AA7A/.
D2=0.278∗
t 2∗V
'onde%
'0 % distancia recorrida durante la fase 0 e*presada en
metros.
30 % tirmpo de maniobra durante la fase 0 en seundos.
I % $elocidad del $ehiculo que adelanta en NA7.
D3=(30m,90m)
'onde%
'R % distancia de seuridad entre el $ehiculo que
adelanta y el que circula en sentido contrario. +luctua
entre R1m y X1m en funcion de la $elocidad de la
maniobra.
D4=23∗ D2
'onde%
'R % distancia que recorre el $ehiculo que circula en
sentido contrario. /e considera iual alos 0AR de '0.
orque si el $ehiculo que adelanta no alcanza a
superar esa lonitud mientas se apro*ima el $ehiculo
frente a el# eneralmente suspende la maniobra yretorna su carril.
'0% 'iatancia de la fase 0.
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NOTA: en este caso de $isibilidad también se trabaja con los
ábacos del manual de diseño eométrico de carreteras '( !
0114.
% DISE6O EN PERFIL: El diseño eométrico $ertical de una carretera o alineamiento en
perfil# es la proyecci)n del eje real de la $ía sobre un plano $ertical
paralelo al plano en planta. 'ebido a este paralelismo# dicha
proyecci)n mostrara la lonitud real de la $ía# a este eje se le
denomina también perfil lonitudinal del terreno y rasante.
El alineamiento $ertical# relacionado con la toporafía del terreno#
está constituido por tramos rectos denominados tanentes$erticales# las cuales se caracterizan por su lonitud y su pendiente.
En el diseño $ial# las pendientes deben limitarse dentro de un rano
de $alores normales# así se considera pendientes má*imas y
mínimas. RASANTE,5 Es la línea que representa la superficie de rodadura de
la carretera 5perfil de la carretera una $ez construida6" la rasante
sir$e para fijar las alturas de corte y relleno en cada estaca por
debajo del perfil del terreno habrá que realizar cortes para llear al
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ni$el establecido por ella# si se encuentra en el perfil deberá de ser
rellenado hasta alcanzar el ni$el requerido.
El perfil lonitudinal está controlado principalmente por% 8ateoría de la carretera. Ielocidad de diseño. 3oporafía. lineamiento horizontal. 'istancia de $isibilidad. /euridad. 'renaje. 8osto de construcci)n. Ialores estéticos.
La rasante en relaci)n en relaci)n a la ororafía.
En terreno )%(no.- La rasante estará sobre el terreno por razones
de drenaje# sal$o caso especiales.
En terreno ond&%(do.- or razones de economía# la rasante
seuirá las infle*iones del terreno sin perder de $ista las limitaciones
impuestas por la estética# $isibilidad y seuridad.
En terreno mont(8oo.- /era necesario también adaptar la
rasante en el terreno# e$itando los tramos en contra pendiente#
cuando debe $encerse un desni$el considerable# ya que ello
conduciría a un alaramiento innecesario.
En terreno ec(r)(do.- El perfil estará condicionado por las
di$isorias de aua.
&esulta desde todo punto de $ista deseable lorar una rasante
compuesta por pendientes moderadas# que presente $ariaciones
raduales de los alineamientos# compatibles con la cateoría de la
carretera y la toporafía del terreno.
Los $alores especificados para $alores má*imos y lonitud critica#podría estar presentes en el trazado si resultan indispensables. /in
embaro# la forma y oportunidad de su aplicaci)n serán las que
determinen la calidad y apariencia de la carretera terminada.
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se deberá e$itar colocar una cur$a $ertical con$e*a entre dos
tanentes planas en una zona de corte# ya que el drenaje será
pobre. En áreas sujetas a inundaci)n# se colocara la rasante por lo menos
C11mm por encima del ni$el ordinario de auas altas# proteiendo
con$enientemente los taludes.
PENDIENTE,5 Es la inclinaci)n que tiene la rasante respecto a una
línea horizontal y se e*presa por la tanente trionométrica del
ánulo de inclinaci)n e*presado en porcentaje.
,( pen"iente m.ima es la mayor pendiente que se permite en el
proyecto en funci)n de la clase de carretera# toporafía del terreno#
$olumen de tráfico futuro y su composici)n y la $elocidad de diseño.
/u $alor está especificado en las
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Los cambios de pendiente no deben desarrollar en tramos muy
cortos porque enera una incomodidad en los pasajeros# es por eso
que se recomienda que la lonitud mínima para el cambio de
pendiente sea de 011m.
/i los pendientes límites son muy laros oblia al $ehículo marchar
mucho tiempo con $elocidades mínimas# produciendo ciertos
problemas al motor tales como el calentamiento# haciendo que el
rendimiento disminuya# por tal raz)n se establece que la lonitud
má*ima de los tramos en pendiente má*ima sea de ;11m# y que
antes y después de cualquier tramo de pendiente má*ima se
intercalaran tramos con pendientes menores iuales a 0: y con
lonitud mínima de >11m.
CONTRA PENDIENTES,5 8uando en una carretera en constante
acenso se intercala un tramo en descenso# se tiene una
contrapendiente. /e les intercala eneralmente por razones de
construcci)n# para ir sal$ando tramos de terreno difíciles# pero no
se debe abusar de su construcci)n./i la contra pendiente es sua$e le permite al motor un liero
descanso# pero en cambio hay un aumento de lonitud.
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CUR1AS 1ERTICALES:,na cur$a $ertical es aquel elemento del diseño en perfil que
permite el enlace de dos tanentes $erticales consecuti$as
5rasantes6 tal que a lo laro de su lonitud se efectúa el cambio
radual de la pendiente de la tanente de salida# de tal manera que
facilite una operaci)n $ehicular seura y confortable que sea de
apariencia aradable y que permita un drenaje adecuada.
/e puede presentar dos casos%
Las cur$as $erticales por la lonitud de sus dos mitades pueden
ser%• /imétrica.
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simétrica.
ELEMENTOS DE UNA CUR1A 1ERTICAL,
Don"e:
?$F to. ?ntersecci)n de tanentes $erticales.8$F to. 'onde comienza la cur$a $ertical.3$F to. 'onde termina la cur$a $ertical.LF lonitud de la cur$a $ertical 5proyectada6.mF ordenada media.
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la disposici)n y dimensiones de los elementos que forman la
carretera en el punto correspondiente a cada secci)n y su relaci)n con
el terreno natural. 'e esta manera se podrá fijar la rasante y el acho
de la faja que ocupara la futura carretera y así estimar las áreas y
$olúmenes de tierra a mo$er.La secci)n trans$ersal en un proyecto se toma en cada uno de las
estacas determinados en el plano de planta. En el diseño de secciones
trans$ersales debe de indicarse la altura de corte yAo relleno# las
áreas de corte yAo relleno así mismo indicar el número de estaca y su
cota.
Seccione tr(n6er(%e t)ic(.
TALUDES:• Tal'"e( en orte,5 Los taludes para la secci)n en corte
$ariaran de acuerdo a la estabilidad de los terrenos en que
están practicados" la altura admisible del talud y su
inclinaci)n se determinaran en lo posible# por medio de
ensayos y cálculos apro*imados.
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La altura y la inclinaci)n de los taludes a lo laro del
proyecto $ariaran seún sea la calidad y homoeneidad de
los suelos yAo rocas e$aluados.
• Tal'"e( "e terraplene(,5 Las inclinaciones de los taludes
para terraplenes $arían en funci)n de las características del
material con el cual está formado el terraplén.
CUNETAS,5 /on canales abiertos construidos lateralmente a lo
laro de la carretera# con el prop)sito de conducir los
escurrimientos superficiales y sub-superficiales procedentes de la
plataforma $ial# taludes y áreas adyacentes. fin de proteer la
plataforma de rodadura. La secci)n trans$ersal puede ser
trianular# trapezoidal o rectanular./us dimensiones se deducen a partir de cálculos hidráulicos#
teniendo en cuenta su pendiente lonitudinal# la intensidad de
llu$ia pre$ista# pendiente de cuneta# área de drenaje y naturaleza
del terreno# entre otros.
MO1IMIENTO DE TIERRAS:
ara el ineniero proyectista de carreteras una de las
principales metas es lorar la combinaci)n de alineamientos y
pendientes que cumpliendo con las normas de trazado# permita la
construcci)n de la carretera con el menor mo$imiento de tierras
posible y con el mejor balance entre los $olúmenes de corte y
relleno que se produzca.
III, DESARROLLO DEL DISE6O 8EOMETRICO DE CARRETERAS:
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PRACTICAS PREPROFESIONALES 2012 – I
8on la ayuda de la teoría desarrollada anteriormente $amos adesarrollar la parte de diseño eométrico de carreteras.
En la práctica se desarroll) la eta de proyecto de carreteras con la
ayuda del soft]are de AUTOCAD CI1IL 7D.
/e desarrollara todos los cálculos del proyecto TMejoramiento y
ampliai!n "e la tro#a arro$a%le &'a#i( – )'i('ar "el
Di(trito "e &'a#i(* Pro+inia "e &'ari – Ana(#,G 'ebido a que
para el proyecto los cálculos son similares.
R.4 CLASIFICACION DE LA 1IA:
a6 SeHn (' 'ni!n:• &ed $ial terciaria 5local o sistema $ecinal6.
% De a'er"o a la "eman"a,
8arretera de tercer orden. ara esto se tiene una demanda
apro*imada de >C $ehículosAdía como el ?@' es menor de
011 $ehAdía trabajaremos con el MANUAL PARA DISE6O DE
CARRETERAS NO PA1IMENTADAS DE /A0O 1OLUMEN DE
TRANSITO Y EL D8, 3JJ4,
SeHn on"iione( oror.ia(,
3ipo R" esta clasificaci)n se desarrolla sacando las pendientes
de la superficie del terreno perpendicular al eje de la carretera#
como $emos en la imaen.
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Pa teniendo clasificado la carretera podemos definir el resto de
los parámetros de diseño.
R.0 ANC&O DEL DEREC&O DE 1IA,
ara esta clasificaci)n de carretera el acho del derecho de $ía es de 4C
m seún el manual de carreteras de bajo $olumen de transito 58MI36
cuadro .11 m seún
cuadro
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7,< 1ELOCIDAD DE DISE6O:
La $elocidad de diseño es de R1 \mAh seún 53ML .14 '(-01146
7,> /OM/EO DE LA CARRETERA:El bombeo de la carretera se elie de acuerdo a los estudios
hidrol)icos específicamente con la precipitaci)n anual en la zona de
influencia% para el presente trabajo la precipitaci)n es de F R11
mmAaño. /eún este dato el bombeo es de R: 5/eún 3ML .1R6
7,K 1E&ICULO DE DISE6O:El $ehículo de diseño que circulara es un 8-0 cami)n de dos ejes la
distancia de eje a eje es de J.11 m y el peso es de 4; toneladas
5/E(^< /73G6 estos $alores nos sir$e para poder calcular el sobre
ancho y el diseño de muros de contenci)n.7, DISE6O 8EOMETRICO EN PLANTA:
El primer paso en el diseño eométrico en planta es el trazo de
radiente con la polional abierta que se tiene%8omo en la teoría se tiene la f)rmula%
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L=( 100∗ Ei )∗1
D
L: abertura del compás en cm.
E: Espacio de las curvas de nivel.
49D: Escala del plano.
'onde L es la abertura del compás en este trabajo que es
desarrollado con la ayuda del soft]are ,3G8' 8?I?L R' se ara
circunferencias con la f)rmula de deducida de la anterior f)rmula.
L=
(
100∗ E
i
)………… ..∗¿
En esta f)rmula ya no $a la escala del plano porque se está
trabajando en escala real o 4 en 4% para una mejor apreciaci)n de lo
desarrollado en el soft]are se presenta la imaen siuiente%
La línea de radiente es un diseño en planta que sir$e de uía para el
diseño eométrico definiti$o.
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La línea de radiente se traza con una pendiente con el cual se desea
trazar la carretera pero sin llear al má*imo# si es que se traza con el
má*imo ya no se puede hacer ajustes en el diseño definiti$o en ese
caso el diseño no cumpliría con las normas.
7,
I1,
E/3,'?G/ 'E L