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UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL VÍAS I TRANSICION DEL PERALTE
ING. DALMIRO PACHECO
TULIO MAURY QUIROZ JUAN VILLACOB ROHENES BRAYAN FUENTES PATERNINA P ATERNINA ANDRES GUZMAN ESTIVEN GUEVARA
SINCELEJO –SUCRE
10 de marzo de 2017
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1. Introducción Tratándose de la seguridad vial, principalmente enfocados en la protección de las personas y en la prevención de accidentes, el peralte juega un papel muy importante en el diseño de una carretera. Cuando un vehículo entra a una curva, las diferentes fuerzas que actúan sobre él tienden a llevarlo hacia la dirección inicial de manera recta. Es por ello que el peralte se utiliza para contrarrestar la fuerza centrífuga que impele al vehículo hacia el exterior de la curva. El peralte se calcula principalmente con el radio de la curva, el peso del vehículo y la velocidad del mismo; siguiendo estos parámetros se le permite a la curva un excelente desempeño al momento de transitar por ella.
. Consiste en elevar en las curvas el borde exterior de la via cierta cantidad para que permita que las componentes del vehiculo se oponga a las fuerza centrifuga, donde mediante esta práctica se logra obtener cada uno de los beneficios planteados anteriormente los cuales garantizaran un excelente desempeño al momento de transitar por la curva. Por lo tanto, en el presente informe se diseñará una curva circular simple con el objetivo de poder calcular cada uno de los puntos de interés para la transición del peralte, donde esta práctica se basará en la determinación de las respectivas cotas y peraltes, valores fundamentales que aportaran al desarrollo en cuanto a resultados del presente informe de laboratorio.
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2. Objetivos Objetivo general Representar en campo el desarrollo de una transición de peralte sobre una curva circular simple, utilizando las estacas como modelos de cambio gradual que permitan mostrar el cambio de nivel de una curva, teniendo en c uenta la cota inicial adaptada.
Objetivos específicos
Determinar cada uno de los elementos de la curva circular simple con sus respectivas deflexiones. Ubicar los puntos de interés en el diseño gráfico del peralte con sus abscisas correspondientes de acuerdo a la longitud de transición del peralte y la transición requerida para el bombeo. Calcular para cada punto de interés sus respectivos peraltes y cotas mediante a la formulas ya establecidas teniendo en cuenta los parámetros adaptados para la curva diseñada. Observar la representación gráfica en campo de los resultados de la transición del peralte obtenidos en oficina buscando garantizar cada uno de los procedimientos implementados en la práctica. Identificar la importancia del presente informe de laboratorio y las distintas aplicaciones que tiene este en nuestro campo laboral como futuros ingenieros .
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3. Marco teórico Transición del peralte El peralte no es más que la inclinación transversal de la calzada en las curvas horizontales que sirven para contrarrestar la fuerza centrífuga que tiende a desviar radialmente a los vehículos hacia fuera de su trayecto.
Pautas para construir un peralte
Para pasar de la sección transversal con bombeo en la recta a la sección peraltada en la curva horizontal, la calzada se inclina transversalmente. Este cambio es gradual y comienza desde cierta distancia antes de la curva.
La longitud de la vía para tener el peralte completo desde el punto en que la sección tiene pendiente 0% se conoce como longitud de transición.
Esta longitud depende de la velocidad de diseño, el valor del peralte y el ancho de pavimento.
La longitud de transición de bombeo es la longitud en la cual la sección pasa de su forma normal a otra con peralte de 0% en su parte exterior.
En vías con curvas circulares sin transición horizontal, el peralte se forma por 2/3 partes de la longitud de transición en la parte recta (tangente) y 1/3 en la curva circular.
Formulas a emplear
PI 2 R Sen 2 T R Tan 2 PI E T Tan 2 10m Gc 2 arcsen m 2*80 C PI Lc CL
Gc 2 Gc m 2 C e max Acarril LT
m
N
Bombeo LT e max
Dv(e%) e Acarril
Gc
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4. Materiales y equipos Teodolito: "Un teodolito es un instrumento destinado a ubicar un objeto a cierta distancia mediante la medida de ángulos con respecto al horizonte y con respecto a los puntos cardinales
Estacas: son objetos que pueden estar hechos de diversos materiales, cuya función servir como ubicación o punto de referencia para en la practica
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Jalones: son instrumentos usados para realizar mediciones o ubicar puntos calves con facilidad en el campo de la topografía.
Cinta: Instrumento de medida que consta de una cinta flexible de largo alcanze, par medir con comodidad.
Plomada: Instrumento, formado por una pesa de metal colgada de una cuerda , que sirve para señalar la línea vertical.
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Nivel topográfico: también llamado nivel óptico o equialtímetro es un instrumento que tiene como finalidad la medición de desniveles entre puntos que se hallan a distintas alturas o el traslado de cotas de un punto conocido a otro desconocido.
Mira topográfica: Regla graduada que permite mediante un nivel topográfico, medir diferencias de alturas, donde a su vez también se pueden medir distancias con métodos trigonométricos con la ayuda de otras herramientas topográficas.
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5. Procedimiento De oficina Se calcularon todos los elementos geométricos de la curva así como de sus respectivas deflexiones de cada abscisaje, para ser usados en la cartera de que se utilizaría en la práctica de campo. Se realizó el respectivo diseño de transición del peralte para cual fue necesario poder hallar los peraltes correspondientes para cada punto de interés, de esta manera se finalizó el procedimiento en oficina.
De campo primero se posiciono el teodolito en un punto ubicado a nuestro criterio que recibiría por nombre PI, luego se nivelo el teodolito y a través de este se halló el punto PC distanciándolo según el resultado obtenido para el valor de la tangente donde su ubicación fue seleccionada sin la necesidad de implementar ángulos para el proceso. Por otra parte, para obtener el último punto de interés PT, se tomó el punto PC como norte, se dio vuelta campana y se deflecto según lo expuesto en la cartera de campo, donde seguidamente de esto se midió la misma distancia de la tangente para separar el PI del PT. Estando ubicados todos nuestros puntos en el campo, se nivelo nuevamente el teodolito pero en el punto PC; ubicados en el punto de interés, se tomó como norte a PI donde seguidamente se deflecto para el primer abscisaje su respectivo ángulo de deflexión expuesto en la cartera de campo teniendo en cuenta simultáneamente la distancia entre cada punto. Este procedimiento se realizó para poder h acer cerrar la curva circular simple. Luego se procedió a implantar el borde interno y externo mediante estacas, correspondientes al ancho del carril y teniendo en cuenta a su vez los abscisajes y distancias expuestas en el esquema del peralte; por último, se instaló el nivel topográfico en un zona en la cual se visualizaran cada uno de los puntos , donde basándonos en una cota de referencia se dispuso a nivelar los bordes expuestos anteriormente con la ayuda de la mira topográfica y los r esultados hallados para las cotas del ejercicio.
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6. Resultados Datos Carretera de segundo orden con terreno ondulado: Ve
Rc
40km / h
AbsPI K 0 408m
Bombeo=2%
60m
PI 3240'10''
m=0.96%
C 10m
Acarril=3.65m
e max
8%
Teniendo en cuenta los datos anteriores se procede a calcular inicialmente los respectivos elementos de la curva circular simple a diseñar:
3240 '10" 2 60 Sen 33.75m 2 3240'10" 60m Tan 2 17.58m
CL
T T
3240 '10" 17.58m Tan 4 E 2.52 m E
10m 2 Arcsen 2 60m Gc 933'37.38" 933'37.38" 446'48.69" Gc
2
10m 3240 '10"
Lc
Lc
34.17m
933'37.38"
933'37.38" 2 10m m 028'40.87" m
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Por lo tanto: AbsPC
AbsPI
T
AbsPC
(k 0 408m ) 17.58m k 0 390.42m
AbsPT
AbsPC LC
AbsPT
(k 0 390.42m) 34.17 k 0 424.59m
Con todos los elementos geométricos hallados se procede a realizar la cartera de campo:
Cartera de campo de oficina PUNTO ABSCISA PC K0 + 390.42
DISTANCIA 0 9.58 10 10 4.59
K0 + 400 K0 + 410 K0 + 420
PT
K0 + 424.59
DEFLEXIÓN 0o 0’ 0’’ 4o 34’ 45.93’’ 9o 21’ 34.62’’ 14o 8’ 23.31’’ 16o 20’ 2.11’’
Cartera de campo puesta en práctica PUNTO PC
ABSCISA K0 + 390.42 K0 + 400 K0 + 410 K0 + 420
PT
K0 + 424.59
DISTANCIA 0 9.58 10 10 4.59
DEFLEXI N 0o 0’ 0’’ 4o 34’ 50’’ 9o 21’ 30’’ 14o 8’ 20’’ 16o 20’ 0’’
Con la curva circular simple ya diseñada, se procede a determinar la respectiva transicion del peralte de la misma donde primeramente se calculan los peraltes de los puntos de interes y sus abscisajes teniendo en cuenta las siguientes nomenclaturas y formulas:
A: Eje de la via
LT
8% 3.65m 0.96%
N
2% 30.42m 8%
A’:Borde
externo de la via
A’’:
Borde interno de la via
70% 21.29m 30.417 m m 30% 9.127 7.6m
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La variacion del peralte se ilustra a continuacion:
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Obtenidos los abscisajes y peraltes de los puntos de interes para la transición de la curva diseñada, procedemos a determinar las distancias verticales de cada punto teniendo en cuenta el ancho del carril y su peralte:
Distancias verticales Dv( 2%) Dv(2%)
0.02 3.65m 0.073m
0.02 3.65m 0.073m
Dv( 5.6%) Dv(5.6%) Dv( 8%) Dv(8%)
0.056 3.65m 0.2044m
0.056 3.65m 0.2044m 0.08 3.65m 0.292m
0.08 3.65m 0.292 m
Por ultimo, teniendo en cuenta que para el eje central de la curva circular simple se tomo una cota de referencia de 0.35m por encima del suelo se deriva a determinar las cotas tanto del borde exterior como del borde interior:
Cotas A 0.35m
PC
0.35m
A ' 0.35m 0.073m
0.277 m
PC ' 0.35m 0.2044m
0.5544m
A '' 0.35m 0.073m
0.277 m
PC '' 0.35m 0.2044m
0.1456m
B
0.35m
B ' 0.35m 0 m
D
0.35 m
B '' 0.35m 0.073m
0.277 m
C ' 0.35m 0.073m
0.423 m
C '' 0.35m 0.073m
0.277 m
C
0.35m
D ' 0.35m 0.292m
0.642m
D '' 0.35m 0.292m
0.058m
0.35m
De esta misma manera se determinaron los puntos de interes restantes, resultados los cuales se ilustran a continuacion en la grafica con sus respectivos abscisajes:
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ABSCISAS Y COTAS PUNTO
ABSCISA (m) K0+361.53
PUNTO
COTA (m)
A
0.35 0.277 0.277 0.35
A’ A’’
B K0+369.13
B’ B’’
C K0+376.73
C’ C’’
PC
PC
K0+390.42
PC’ PC’’
D K0+399.547
D’ D’’
E K0+415.463
PT
K0+424.59
E’’
0.35 0.642 0.058
PT
0.35
PT’
0.5544 0.1456
E’
PT’’
F K0+438.28
G
0.35 0.423 0.277 0.35
G’
0.35
G’’
0.277 0.35 0.277 0.277
F’ F’’
K0+445.88
H K0+453.48
0.35 0.277 0.35 0.423 0.277 0.35 0.5544 0.1456 0.35 0.642 0.058
H’ H’’
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7. Análisis de resultados Los errores ocurren debido a varios factores humanos y técnicos, como el uso de piquetes y/o plomada al momento de ubicar los puntos debido a las deflexiones, ya que estos elementos pueden experimentar inclinaciones y no estar totalmente alineados y no se pueda colocar con exactitud la estaca sobre el punto. Para replantear la curva espiral izada se hizo necesario realizar una gran cantidad de cálculos debido a que el número de datos que se necesita es mayor y como son más puntos a ubicar, esta práctica no se hace efectiva en una sola sección de 2 horas, lo que conlleva a errores de localización de puntos de intereses, porque además de no realizarse en una sola jornada, hay variación de equipos con diferentes aproximaciones y variación de condiciones de trabajo, aumentando el error mediante chequeo lineal y angular. En conclusión, la manera en la cual se usaron cada uno de los procedimientos que identifican esta práctica fueron garantizados de acuerdo a la experiencia adquirida en el campo, la dio solución a interrogantes existentes previamente a su realización derivando de esta manera en un correcto diseño de transición del peralte.
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8. Conclusión Se alcanzaron los objetivos planteados para la práctica de manera exitosa de acuerdo a los lineamientos teóricos y la guía del docente en el campo. Se debe tener presente que a pesar de las aproximaciones que se tuvieron que realizar al momento de leer los ángulos en el teodolito, la práctica resulto ser muy satisfactoria ya que los errores de cierre lineal y angular no fueron muy elevados, aunque, un poco mayor en comparación con los errores obtenidos en el replanteo de una curva circular simple replanteada en la práctica anterior. Se aplicaron cada uno de los conocimientos adquiridos en clase en el procedimiento de oficina y se manejaron conceptos básicos e importantes al momento de realizar el replanteo de la curva espiral izada en campo De esta manera, enriquecer nuestros conocimientos en cuanto a cada una de las consideraciones fundamentales establecidas por las normas que rigen en nuestro país a la hora de diseñar una vía traerá consigo beneficios relevantes lo cuales podrán ser implementados en un futuro no muy lejano buscando directamente el crecimiento en cuanto a desarrollo estructural de los modelos viales que actualmente rigen en nuestra sociedad.
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9. Bibliografía
CARDENAS GRISALES, JAMES. Diseño geométrico de carreteras. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS. Instituto nacional de vías 2008.
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