Memoria Descriptiva Proyecto Vial (INTERSECCIÓN A DESNIVEL)

Universidad Central de Venezuela Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Departamento de Ingeniería Vial Proyectos Viales II

PROYECTO VIAL INTERSECCIÓN A DESNIVEL DE CARRETERAS MULTICANALES MEDIANTE DISTRIBUIDORES

Elaborado por: Jesús Mota C.I: 20.794.734 Prof.: Ruddy Rosales

Ricardo Cordero C.I: 21.092.336

Caracas, mayo de 2015 MEMORIA DESCRIPTIVA JUSTIFICACIÓN Realizar intersecciones a desnivel para vías de comunicación tiene una importancia vital en la formación integral de un ingeniero civil así como en la sociedad. Las vías de comunicación son los pilares fundamentales que impulsan al desarrollo de una nación pues por estas se mueven internamente todo el transporte de carga pesada, personas que se desplazan de un lugar a otro sea por trabajo, estudio o diversión y generan crecimientos urbanos en áreas no habitadas que promueven desplazamiento de bienes y servicios y, por lo tanto, mejoras económicas. Realizar un proyecto que enfoque a conectar vialidades rápidas mediante rampas que dan paso a esa transición es de fundamental importancia pues se disminuyen los tiempos de viaje a conductores y se da acceso directo a distintas locaciones de manera rápida y segura. El presente proyecto tiene como finalidad conectar, mediante dos rampas (directa y semi-directa) con giros a la derecha, la Carretera Multicanal “V0-V1” con la Carretera Multicanal “V2-V3” tomando en cuenta todos los factores de seguridad que involucran el diseño de las mismas, su alineamiento horizontal y vertical y los respectivos cálculos realizados para la obtención de los elementos que conforman tanto las rampas como las vialidades a conectar.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL 

Diseñar el alineamiento horizontal y vertical dos distribuidores que conectan las carreteras multicanales V0-V1 y V2-V3 respetando los parámetros dados por el Ministerio de Transporte y Comunicación en sus Normas para el Proyecto de Carreteras (1997) y del A Policy on Geometric Design of Highways and Streets editado por la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO).

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Analizar la ruta y variables que intervienen en el diseño de distribuidores que conecten vialidades que se intersectan a desnivel.



Revisar de manera detallada las normas que rigen la realización de un proyecto vial para así obtener los valores mínimos que regulen el diseño de las vialidades y las rampas que las coencten.



Diseñar el alineamiento horizontal y vertical tanto de las carreteras V0-V1 y V2-V3 como de las rampas 1 y 2.

SELECCIÓN DE RUTA

La topografía suministrada para colocar el proyecto ya generaba cierta dificultad para correcta realización del proyecto pues, debido a su reducida envergadura, la “arquitectura vial” que se aplicó requirió de complejos artificios para conseguir ubicar de manera satisfactoria las rampas y que estas cumplieran con todos requerimientos mínimos obligatorios dados por el Ministerio de Transporte y Comunicación (ahora Ministerio del Poder Popular Para el Transporte Terrestre y Obras Públicas, MPPTT) en sus Normas para el Proyecto de Carreteras (1997) y del A Policy on Geometric Design of Highways and Streets creado y editado por la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). El inicio del proyecto contó, aparte de la topografía, con 4 puntos geográficos de referencia que permitieron definir los sentidos de giro de las desincorporaciones a través de rampas que unieran las vías que se intersectaban a desnivel, estos puntos se definieron como: PUNTO A B C D

COORDENADAS NORTE ESTE 93750 225650 93850 226300 94100 225900 93350 226000

A partir de dichos puntos los giros para el proyecto quedaron definidos por los que representan los giros a derecha de “A” hacia “D” y “A” hacia “C” mediante una rampa directa y semi-directa respectivamente. Se realizaron diversos planteamientos usando los sentidos de giro dados en los cuales algún parámetro no permitía que el proyecto entrara dentro de los límites de la topografía, la mayoría de estos planteamientos se veían descartados debido

a

que

las

longitudes

de

transición

por

incorporaciones

y

desincorporaciones del tipo direccional eran muy grandes dejando muy poco espacio para las longitudes de desarrollo de la(s) clotoide(s) que permiten realizar los giros respectivos.

En el primer intento se tomó como parámetro el diseño de rampas con velocidad de proyecto de 70 Km/h que conectaría una autopista diseñada para 120 Km/h con una carretera multicanal de 100 Km/h que contenían en un tramo los siguientes vértices: Autopista CMC V1 V3 N E N E 93700 225700 93650 226100 V2 V4 N E N E 93950 226200 94050 225850

Se realizó un posterior esquema y, a pesar que las longitudes de transición no eran lo suficientemente grandes para abarcar la mayoría de la extensión de la topografía los radios de giro mínimos dados por el libro verde de la AASHTO y la Norma del MTC hacía que salieran de la topografía por lo que quedó descartado. Luego de este intento se giraron varias veces las vías principales buscando sin detalle ni cálculo extenso que apoyara el planteamiento ubicar las rampas con sus longitudes y no fue posible obtener resultado satisfactorio. Para el octavo planteamiento se planteó conectar 2 carreteras multicanales, la “V0-V1” con la “V2-V3”, con sus ejes ubicados bajo las coordenadas: CMC V0

CMC V2

N E N E 93910 226260 94075 225865 V1 V3 N E N E 93670 225720 93570 226000

La carretera “V0-V1” tiene como velocidad de proyecto 100 Km/h con una sección típica de 2 canales de circulación por sentido de un ancho de 3.6 metros y hombrillos laterales de 1.8 metros de ancho, su recorrido horizontal es recto y verticalmente se variaron las pendientes para así tener longitudes de frenado y

aceleración más cortas que permitieran ubicar las rampas que se incorporan y desincorporan mediante canales direccionales a 5° en la topografía asignada al proyecto. Los elementos considerados para esta vía fueron:         

Carretera Multicanal. Vp = 100 Km/h. Rumbo V0-V1 = S 66°2’15.09’’ W Distancia V0-V1 = 590.923 m. Dos canales de circulación por sentido. Ancho de canales de circulación = 3.6 m. Ancho de hombrillos laterales = 1.8 m. Tramo recto. Verticalmente se tiene: o Pendiente de entrada 5% y de salida 5% La carretera “V2-V3” tiene también como velocidad de proyecto 100 Km/h,

sin embargo, en la progresivado anterior al 3+000,000 la vía se le tuvo que realizar una separación central de 30 m. debido a que la rampa semi directa con giro a la derecha se incorpora por la izquierda de la calzada y se requirió hacer esto. No se realizó una autopista ya que la velocidad de diseño de 120 Km/h mínimos requeridos hacía que las longitudes de frenado y aceleración imposibilitaran la colocación de las curvas horizontales tipo clotoide dentro del terreno asignado. Los elementos considerados para esta vía fueron: 

Carretera Multicanal con una separación central provocada por diseño vial

       

de 30 m. Vp = 100 Km/h. Rumbo V2-V3 = S 14°58’0.19’’ Distancia V0-V1 = 522.733 m. Dos canales de circulación por sentido. Ancho de canales de circulación = 3.6 m. Ancho de hombrillos laterales en ambos lados de las calzadas = 1.8 m. Tramo recto. Verticalmente se tiene: o Pendiente de entrada 5% y de salida 5%

Una vez realizados los respectivos alineamientos verticales de las vías principales que se cruzan se precedió a realizar el cálculo y diseño de las rampas que conectaran ambas vías. Se nos fueron asignadas específicamente dos tipos de distribuidores, uno directo y uno semi-directo que permitan los giros especificados con anterioridad. Para realizar los giros, los cuales provenían del mismo sentido de circulación de la vía “V0-V1” se realizó solo una desincorporación a través de un canal direccional de 5° respecto a la vía principal y en el vértice 1 de la rampa 2 (semi directa con giro a la izquierda) comenzó dicha rampa en la cual, en la progresiva 0+XXX,XXX, mediante un canal también direccional de 5°, se dio inicio a la rampa directa 1 que permite el giro a la derecha y conecta la vialidad “V0-V1” con la “V2-V3”. Las narices o elementos que permiten la transición definitiva de vialidad principal hacia la rampa se realizaron tomando un radio de remate de 0,5 m que es el mínimo especificado. Definidos los distribuidores y las longitudes de transición, frenado y aceleración calculadas y dirigidas se precedió a unir estas mediante curvas de transición simétricas (de enlace para la rampa 1 directa y de vértice interno para la rampa 2 semi-directa) que permitiesen de manera segura realizar la maniobra de giro que permite el enlace de las vías principales. Las propiedades de dichas curvas de transición fueron: Rampa 1 (directa):  

Velocidad de proyecto de rampa 40 Km/h. Curva de enlace simétrica con el punto “TE” a partir de la progresiva

   

x+xxx,xxx. Longitud de espiral de transición de 25 m. Radio de giro de 50 m. Superelevación o peralte de 4%. Ángulo de deflexión de rectas tangentes 83°59’44.77’’

El cálculo exacto de dicha curva se encuentra anexado en la memoria de cálculo ubicada al final de la memoria.

Rampa 2 (semi-directa):  

Velocidad de proyecto de rampa 40 Km/h. Curva de vértice interno con deflexión mayor a 180° con el punto “TE” a

   

partir de la progresiva x+xxx,xxx. Longitud de espiral de transición de 25 m. Radio de giro de 80 m. Superelevación o peralte de 3%. Ángulo de deflexión de rectas tangentes 278°59’44,77’’

Cálculos en la memoria ubicada al final de la memoria. Ya obtenido el alineamiento horizontal de manera definitiva de las rampas se procedió a calcular el vertical tomando en cuenta las pendientes obligatorias generadas por las curvas de pavimento antes y después de las narices divisorias de rampas en desincorporación e incorporación respectivamente. Dichas narices se anexan en planos de detalle mostrando acotamiento de las mismas. El cálculo de coordenadas se encuentra en la memoria de cálculo. La rampa 2 (semi-directa con giro a la izquierda) cuenta con 3 curvas verticales que permiten pasar de una pendiente dada por la nariz de 3.81% a un 5% ubicándose el punto de intersección de las pendientes en 0+500,000 y con una longitud mínima dada por las Normas de proyectos de carreteras del MTC de 24 m. con velocidad de proyecto de 40 Km/h, la siguiente curva vertical de 60 metros de longitud y pendientes de entrada y salida 5% y -5% respectivamente comenzó en la progresiva x+xxx,xxx con cota de inicio 166.2, a partir de allí hasta la progresiva 0+900,000 se mantuvo una pendiente constante de -5% hasta que cambia de pendiente y toma la generada por la nariz de incorporación la cual es 2.664% hasta el final en la progresiva x+xxx,xxx. La rampa 1 (directa con giro a la derecha) cuenta con dos curvas verticales que permiten la transición de pendiente generada por la nariz de desincorporación de la rampa 2 de x.xx% a 5% y una vertical asimétrica que permite pasar de 5% a x.xx% obligatorios de la nariz de incorporación a la vía “V2-V3”.

A partir de estas pendientes se definieron los cruces de rampas con la vialidad o con las mismas rampas para así verificar que los pasos a desnivel cumplieran gálibos iguales o superiores a 10 m. que garanticen el paso de cualquier tipo de vehículo de diseño sin afectar el tránsito vehicular o la misma estructura por colisiones que provoquen vehículos de carga con alturas superiores a los 5 m. La rampa 1 no tiene ningún cruce con rampa o vialidad debido a su configuración por lo que las pendientes que se colocaron fueron para elevar su recorrido desde la cota de entrada que es x.xxx metros hasta xxx.xxx m. En la rampa 2 hay 5 pasos a desnivel en los cruces con las plataformas de la vía V2-V3 quedando un mínimo de 10.1 metros de gálibo en el más desfavorable de estos y pasándole por debajo, luego pasa sobre ella misma con un gálibo entre rasante de 10.5 m y posteriormente a pasa por encima de la V0-V1 con un gálibo de 11,4 m. El progresivado de dichos pasos a desnivel respecto a la rampa 1 es:     

X.xxx X.xxx X.xxx X.xxx X.xxx

El alineamiento horizontal y vertical cumplió con los requerimientos especificados por lo tanto se procederá al cálculo de las curvas de pavimiento posteriores a las calculadas en las adyacencia de las narices que permitieron calcular las pendientes de entrada y salida de las rampas, dichas curvas de pavimento fueron trazadas cada múltiplo de 0.1 en elevación de cota en toda la longitud de las rampas y 50 metros por delante y detrás de las narices divisorias de rampas. Así bien, el alineamiento horizontal quedó conformado de la siguiente manera: