Sem 3 - Trazado

CAMINOS I

CAMINOS I Sem 3: EL TRAZADO     

Introducción Etapas de Estudios Consideraciones Reconocimiento de Ruta Diseño del Camino 

Trazo de la Línea Gradiente y Alineamiento en Gabinete

Toda la información, gracias a LINEA DE GRADIENTE Y ALINEAMIENTO, de la Ing. Mercedes Rodriguez

EL TRAZADO El Trazado

INTRODUCCION 

La Primera Práctica es la más importante porque aquí se verán las nociones generales.

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Las carreteras son aquellas vías con dos carriles mínimo (uno en cada vía), según el tránsito que soporta pueden ser desde afirmada hasta concreto o asfalto.

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Éstas deben ajustarse a las características que demanda el transporte, al desarrollo económico de la zona, al volúmen de tránsito, y características del terreno.

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El costo de la construcción de una carretera está intimamente ligada al suelo de cimentación y características de la zona: Topográfico, hidrológico, geológico, mecánica de suelos, atmosférico, etc.

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Se debe tener precauciones en el diseño, construcción y conservación de la vía.

EL TRAZADO El Trazado

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La elección para el eje de la vía, no es solo la de menor costo de construcción (menor longitud) sino también en la de menor costo de operación vehicular y costo de conservación.

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El estudio de una vía de Comunicación (Terrestre, aérea, marítima o fluvial) es un proceso complejo, desde que se identifica los puntos a unir hasta su puesta en servicio.

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Etapas de Estudio: 

Estudios Económicos: Prefactibilidad y Factibilidad.

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Estudios de Planeación de Caminos.

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Estudios de Reconocimiento de Ruta: Selección de Ruta.

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Diseño del Camino: Estudio Preliminar y Dedinitivo.

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Construcción del Camino.

A) ESTUDIO ECONOMICO Prefactibilidad y Factibilidad.

El Trazado

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El proyecto de caminos no se limita a enlazar dos puntos geográficos con una vía, sino que esta debe satisfacer una necesidad económica de una región necesaria para su desarrollo.

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Debe existir una justificación económica para su construcción.

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Estas consideraciones y las de orden político son las que determinarán los grandes controles de paso o controles primarios.

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El ingeniero no debiera apartarse de estos controles establecidos.

B) ESTUDIO DE PLANEACION ESTUDIO DE PLANEACIÓN DE CAMINOS:

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Del estudio económico de la zona de influencia podrá establecerse una clasificación según su jurisdicción (Nacional, Regional, Departamental, Vecinal).

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Del estudio económico también puede preverse el tipo de vehículo que predominará en la vía (vehículo pesado, ligero) y su volúmen de tráfico, actual y futuro de la región (estimación del indice medio diario, pudiéndose establecer su categoría según volumen a servir).

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De la topografía, de la importancia de la vía podrá seleccionar la Velocidad Directriz de Diseño, la cual en adelante regirá las características del diseño geométrico de la vía.

C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO:

El Trazado

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Es la etapa mas importante en el estudio de carretera.

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Comprende todo el Proceso preliminar: acopio de datos, estudio de planos topográficos o aerocartográficos, reconocimiento y localización de las diversas rutas en estudio, determinar puntos de paso, curso de agua, poblaciones y otros que puedan establecer un costo aproximado, y que de entre varias alternativas se seleccione la dirección definitiva del trazo.

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La selección de la mejor ruta favorable será:

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La de menor costo de construcción (menor longitud, menor costo en obras de arte, menor movimiento de volúmen de tierra, la que suministre materiales de construcción, vertientes tendidas y fáciles de trabajar, etc).

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La de menor costo de operación vehicular (menor longitud, pendientes favorables).

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La de menor costo de mantenimiento y la que lleve mayor cantidad de transporte.

No necesariamente la de menor longitud es la de menor costo.

C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO ETAPAS DE ESTE PROCESO

El Trazado

C1 OBTENCION DE LA INFORMACIÓN 

La principal fuente es el Ministerio de Transportes y Comunicaciones.

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La Dirección General de Aeronáutica Civil; Dirección General de Transporte Acuático.

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Dirección General de Caminos y Ferrocarriles.

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Dirección General de Transporte Terrestre.

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Dirección General de Asuntos Socio-ambientales

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Dirección General de Concesiones en Transportes.

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Dirección de Caminos; Dirección de Estudios Especiales.

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Ministerio de Defensa; Instituto Geográfico Nacional

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Dirección del Servicio Aerofotográfico Militar

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Gobiernos Regionales, SENAMHI, INEI, ANA, etc.

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Ver Anexos Cartas

C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO ETAPAS DE ESTE PROCESO

El Trazado

C2 ELABORACION DE LOS CROQUIS 

Con la obtención de las cartas y fotos aéreas, el ingeniero tendrá una imagen de la región.

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Sobre ella se puede señalar los desniveles, cursos de agua, líineas de cumbres, cruces con otras vías.

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Puede marcar aqui: Datos de población, zonas de producción, intensidad de lluvia, tipo de terrenos, formaciones geológicas, controles primarios o puntos obligados de paso, etc.

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Con estos datos se da un alineamiento general de la vía.

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Éstas líneas trazadas son el croquis y sobre él se iran anotando los datos que se obtegan luego en el reconocimiento de las rutas preestablecidas.

C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO C.3 CONSIDERACIONES – Definiciones

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DIVISORIAS.- Es la cadena de montañas, formando grandes líneas de cumbres, separando las aguas pluviales en dos direcciones opuestas.

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LADERAS O VERTIENTES.- Son los lados de las divisorias. A veces el pie de estas laderas está ocupado por el fondo de los mares y en otros casos se une a las laderas de una cadena paralela, que unidos en sus puntos bajos forman un talweg.

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TALWEG.- Son los puntos bajos por donde corren las corrientes de agua recolectadas, sobre ambas laderas.

C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO C.3 CONSIDERACIONES – Definiciones

El Trazado

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CUMBRES, CIMAS O PICOS.- Son los puntos mas altos de las divisorias.

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GARGANTAS, CUELLOS O ABRAS.- Son los puntos bajos o depresiones, que dan nacimiento a talwegs secundarios.

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Analizar copias.

C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO C.4 RECONOCIMIENTO DE RUTA Y ELECCION DE LA MEJOR

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Pueden efectuarse de tres maneras: a)

Haciendo los reconocimientos por tierra de todas las posibles rutas (croquis elaborados), llevando una pendiente o gradiente promedio. Si no se posee planos y/o fotografías a escala apropiada que nos permite establecer con mayor certeza como mínimo dos direcciones generales del camino, este proceso se hace más lento.

b)

Por medio de estudios aerofotogramétricos.

c)

En gabinete por medio de planos a escalas adecuadas.

C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO C.4 RECONOCIMIENTO DE RUTA Y ELECCION DE LA MEJOR

El Trazado

a)

Reconocimiento por tierra:

Teniendo los documentos recopilados, el ingeniero acompañado de un geólogo, además deberá proveerse de los siguientes equipos: Reloj con secundario, podómetro, eclímetro, brújula, wincha, prismáticos, cámara fotográfica, GPS navegador.

Se debe tener atención a lo siguiente; 

En divisorias, se buscará el abra o paso de menor altura, menor espesor de cruce y que se aproxime a la línea general del trazo, cruzar en diagonal es mejor que en U.

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C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO Se debe tener atención a lo siguiente;

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En el caso de talwegs se emplazará un puente donde el cauce es estrecho, lecho insocavable, márgenes firmes, aproxime a la línea general del trazo, anotará los volúmenes, altura máxima o crecida y velocidades de las aguas (se recomienda preguntar a los moradores).

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En poblaciones, se establece las mas importantes por donde la vía pasará por ellas y las que han de ser unidas por ramales, tener en cuenta las grandes industrias o grandes extensiones agrícolas.

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En terrenos, tener en cuenta el costo de expropiación, los de poca consistencia, los compresibles, los escarpados o material que eleve el costo de construcción (roca fija) o conservación de la vía.

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El reconocimiento abarca una zona o faja, no solo una línea.

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Es recomendable trabajar con una rasante o gradiente de 1% a 2% menos de la determinante.

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Anotar rumbos, distancia, ubicación y número de puentes y alcantarillas u otra obra de arte, para comparar entre otra ruta. ..

C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO También debe tener atención a lo siguiente;

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En terreno accidentado, de fuertes pendientes es preferible lograr el mejor trazo sobre un plano a curvas de nivel (en gabinete).

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Si las rutas obtenidas son largas, es conveniente recorrerlas dos veces, una de subida y otra de bajada. No tomar datos en exceso y distraer los más vitales.

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La ruta elegida se recorre nuevamente entre cada dos puntos de paso hasta tener la seguridad que no existen accidentes del terreno que obliguen a abandonarlas cuando los estudios preliminares o definitivos estén avanzados y a perder el tiempo y los gastos hechos en ellos.

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C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO C.4 RECONOCIMIENTO DE RUTA Y ELECCION DE LA MEJOR

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b) Mediante estudios aerofotograficos Tiene las siguientes ventajas: 

Gran economía de tiempo.

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Apreciable precisión.

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En algunos casos, menor costo.

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Menor sacrificio de personal.

Con ayuda de fotografías aéreas de la zona en estudio y el estereoscopio se ubican las posibles fajas de ruta, y se elije la mejor. Luego se elabora un mapa topográfico por métodos fotogramétricos y se determina la ubicación preliminar (línea de gradiente) de la carretera. Se recomienda que luego de elegida la ruta, es conveniente hacer el recorrido por tierra con el fin de precisar detalles.

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C) ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO DE RUTA O TRAZO c) Reconocimiento en Gabinete

El Trazado

Este proceso se trabaja en adelante en detalle. Preparación de un Informe o Memoria Descriptiva: 

Teniendo los datos de las clases de terreno atravesados, pendiente de las laderas, se podrá estimar un costo aproximado de movimiento de tierra, la pendiente media, costos aproximados en las diversas obras de arte, tráfico problema, etc. se justificará la elección de la ruta.

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D) DISEÑO DEL CAMINO El Trazado

Comprende el Estudio preliminar y el estudio definitivo. EL PRELIMINAR.

Fija en forma bastante aproximada el eje del camino y saber el costo total aproximado.

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Se fijará la poligonal que vendría a ser en realidad el eje preliminar de la vía, debiéndose nivelar tanto los puntos principales como sus vértices. Se colocan estacas cada 100 metros, quedando entendido que esta poligonal no se ponen curvas.

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Se tomas secciones transversales de 200 mts de ancho, 100 mts a cada lado del eje.

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Se tomará una topografía detallada de los puntos de paso de los ríos, ubicación de puentes u obras importantes dando un costo aproximado.

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D) DISEÑO DEL CAMINO El Trazado

Comprende el Estudio preliminar y el estudio definitivo. EL DEFINITIVO.

Se basan en los preliminares, en la ubicación del eje, de las obras de arte, etc. se efectúa en el mismo terreno estacando el trazo.

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Sobre esta línea de estacas, que es el eje de la carretera, se toman los datos de nivelación y secciones transversales, de los que se obtiene los perfiles longitudinales y los presupuestos definitivos de la Carretera.

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Es sobre ese eje que se construirá el camino.

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D) DISEÑO DEL CAMINO TRABAJO DE CAMPO:

El Trazado

Consistirá en el estacado del eje espaciados cada 20 mts en tangente (estacas enteras pares) y cda 10 mts en cuva, también el los PI y BM.

La nivelación del estacado y PI se realizarán a distancias no mayores de 500 mts. Levantamiento de secciones transversales de estacas enteras e intermedias, a una distancia no menor de 20 mts a cada lado del eje. Estacado y nivelación de ejes auxiliares para obras de arte y de drenaje.

Estacado y nivelación de ejes auxiliares para obras de arte y de drenaje. Clasificación del terreno, para efestos del movimiento de tierras. Ubicación de canteras, etc.

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D) DISEÑO DEL CAMINO TRABAJO EN GABINETE:

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Se presentará juego de planos: 

Planta y Perfil, Secciones Transversales, Obras de arte, etc.

Metrados Presupuesto Memoria Explicativa Plano clave, etc

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E) CONSTRUCCION DEL CAMINO El Trazado

Es la materialización del proyecto.

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CAMINOS I Trazo de la Línea Gradiente y Alineamiento en Gabinete      

Objetivos Conceptos Previos Tipo de Carreteras Clasificación de Topografía del terreno Línea de Gradiente Alineamiento Toda la información, gracias a LINEA DE GRADIENTE Y ALINEAMIENTO, de la Ing. Mercedes Rodriguez ..

CAMINOS

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO El Trazado

OBJETIVOS: Trazar varias alternativas para la línea de gradiente y alineamientos posibles y luego escoger, según características físicas, geométricas y posibles costos de construcción (movimiento de tierras, obras de arte, longitud de la ruta, etc) la mejor, para efectuar sobre ella estudios preliminares y definitivos.

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO El Trazado

CONCEPTOS PREVIOS: El primer criterio que debemos tener en cuenta es que todo camino debe ser proyectado sobre la base de la Velocidad Directriz. La mayoría de los elementos del diseño geométrico de la vía (horizontal, vertical y transversal) tales como radios mínimos, sobreanchos, peraltes, curvas verticales, longitud de transición, banqueta de visibilidad, etc), están en función de la Velocidad Directriz; y todas ellas buscando la seguridad del tránsito. DEFINICION DE VELOCIDAD DIRECTRIZ: (Seccion 204.01) Velocidad Directriz o de Diseño es la escogida para el diseño, entendiéndose que será la máxima que se podrá mantener con seguridad sobre una sección determinada de la carretera, cuando las circunstancias sean favorables para que prevalezcan las condiciones de diseño.

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO El Trazado

ELECCIÓN DE LA VELOCIDAD DIRECTRIZ: (Seccion 204.06) La selección de la velocidad directriz depende de la importancia o categoría de la futura carretera, de los volúmenes de tránsito que va mover, de la configuración topográfica del terreno, de los usos de la tierra, del servicio que se requiere ofrecer, de las consideraciones ambientales, de la homogeneidad a lo largo de la carretera, de las facilidades de acceso (control de accesos), de la disponibilidad de recursos económicos y de las facilidades de financiamiento. Recordar que para el trazado, la elección de la velocidad directriz estará influenciado principalmente por el relieve del terreno, el tipo de carretera a construirse, los volúmenes y el tipo de tránsito que se esperan y otras consideraciones de orden económico.

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO TIPO DE CARRETERA - CLASIFICACION: (Seccion 101)

El Trazado

Según su función:

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO TIPO DE CARRETERA - CLASIFICACION: (Seccion 102)

El Trazado

De acuerdo a la demanda: 102.1 AUTOPISTAS Carretera de IMDA mayor de 4000 veh/día, de calzadas separadas, cada una con dos o más carriles, con control total de los accesos (ingresos y salidas) que proporciona flujo vehicular completamente continuo. Se le denominará con la sigla A.P. 102.2 CARRETERAS DUALES O MULTICARRIL De IMDA mayor de 4000 veh/dia, de calzadas separadas, cada una con dos o más carriles; con control parcial de accesos. Se le denominará con la sigla MC (Multicarril). 102.3 CARRETERAS DE 1RA. CLASE Son aquellas con un IMDA entre 4000-2001 veh/día de una calzada de dos carriles (DC). 102.4 CARRETERAS DE 2DA. CLASE Son aquellas de una calzada de dos carriles (DC) que soportan entre 2000-400 veh/día. 102.5 CARRETERAS DE 3RA. CLASE Son aquellas de una calzada que soportan menos de 400 veh/día. El diseño de caminos del sistema vecinal < 200 veh/día se rigen por las Normas emitidas por el MTC, no forman parte del presente Manual. 102.6 TROCHAS CARROZABLES Es la categoría más baja de camino transitable para vehículos automotores. Construido con un mínimo de movimiento de tierras, que permite el paso de un solo vehículo. ..

TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO TIPO DE CARRETERA - CLASIFICACION: (Seccion 103)

El Trazado

Según condiciones orográficas: 103.01 CARRETERAS TIPO 1 Permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma velocidad que la de los vehículos ligeros. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, es menor o igual a 10%. 103.02 CARRETERAS TIPO 2 Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir sus velocidades significativamente por debajo de las de los vehículos de pasajeros, sin ocasionar el que aquellos operen a velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, varía entre 10 y 50%. 103.03 CARRETERAS TIPO 3 Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir a velocidad sostenida en rampa durante distancias considerables o a intervalos frecuentes. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, varía entre 50 y 100%. 103.04 CARRETERAS TIPO 4 Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que aquellas a las que operan en terreno montañoso, para distancias significativas o a intervalos muy frecuentes. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, es mayor de 100%. ..

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO El Trazado

ELECCIÓN DE LA VELOCIDAD DIRECTRIZ: (Seccion 204.06) La selección de la velocidad directriz depende de la importancia o categoría de la futura carretera, de los volúmenes de tránsito que va mover, de la configuración topográfica del terreno, de los usos de la tierra, del servicio que se requiere ofrecer, de las consideraciones ambientales, de la homogeneidad a lo largo de la carretera, de las facilidades de acceso (control de accesos), de la disponibilidad de recursos económicos y de las facilidades de financiamiento. Recordar que para el trazado, la elección de la velocidad directriz estará influenciado principalmente por el relieve del terreno, el tipo de carretera a construirse, los volúmenes y el tipo de tránsito que se esperan y otras consideraciones de orden económico.

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO El Trazado

ALINEACION HORIZONTAL: (Sección 402) 

El alineamiento horizontal deberá permitir la operación ininterrumpida de los vehículos, tratando de conservar la misma velocidad directriz en la mayor longitud de carretera que sea posible.

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En general, el relieve del terreno es el elemento de control del radio de las curvas horizontales y el de la velocidad directriz. Esta última, a su vez, controla la distancia de visibilidad.

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El trazado en planta de un tramo se compondrá de la adecuada combinación de los siguientes elementos: recta, curva circular y curva de transición.

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En proyectos de carreteras de calzadas separadas, se considerará la posibilidad de trazar las calzadas a distinto nivel o con ejes diferentes, cuando el terreno así lo aconseje.

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En carreteras de calzada única, la alineación horizontal es el centro de la calzada, sin tener en cuenta eventuales carriles adicionales. ..

TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO El Trazado

CONSIDERACIONES DE DISEÑO: (Seccion 402.02) Tramo en Tangente

Los tramos excesivamente extensos en tangente, convenientes para las vías férreas, no son deseables para las carreteras. Para las carreteras de un patrón elevado (autopistas o multicarril), el trazado deberá ser más bien una serie de curvas de radios amplios que de extensas tangentes, "quebradas" por curvas de pequeña amplitud circular. Amén de reducir la sensación de monotonía para el conductor, ese patrón de trazado se ajusta mejor a la conformación básica de las líneas naturales, pudiendo reducir los rasgos causados por el terraplén en el paisaje.

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO CONSIDERACIONES DE DISEÑO: (Seccion 402.03)

El Trazado

Longitud de Tramos en Tangente Las longitudes mínima admisible y máxima deseable, en funcion de la velocidad de proyecto, serán:

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO RADIO MINIMO ABSOLUTO: (Sección 402.04.02)

El Trazado

Los radios mínimos que se usarán en las diferentes carreteras serán función de la velocidad directriz y del peralte, de acuerdo a los valores:

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO RADIO MINIMO ABSOLUTO (Continúa): (Sección 402.04.02)

El Trazado

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO PENDIENTES (Sección 403.04)

El Trazado

Pendientes Mínimas 

En los tramos en corte generalmente se evitará el empleo de pendientes menores de 0,5%.

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Podrá hacerse uso de rasantes horizontales en los casos en que las cunetas adyacentes puedan ser dotadas de la pendiente necesaria para garantizar el drenaje y la calzada cuente con un bombeo superior a 2%.

Pendientes Máximas 

El proyectista tendrá, en general, que considerar deseable los límites máximos de pendiente que están indicados en la Tabla 403.01.

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En zonas superiores a los 3000 msnm, los valores máximos de la Tabla 403.01, se reducirán en 1% para terrenos montañosos o escarpados.

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En carreteras con calzadas independientes las pendientes de bajada podrán superar hasta en un 2% los máximos establecidos en la Tabla 403.01 ..

PENDIENTES MAXIMAS (%) – Tabla 403.01

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TRAZO DE LA LINEA GRADIENTE Y ALINEAMIENTO El Trazado

LINEA DE GRADIENTE Es la línea o trazo curvilineo quew se obtiene, al unir puntos con igual pendiente, al tratar de unir dos puntos A y B. Para entender, si subimos de A a B lo haremos con una pendiente promedio que nos permita nuestro cuerpo llegar en el mínimo tiempo y esfuerzo, con aberturas de pasos constantes. Estas huellas de pasos vista desde alto resulta una línea curvilinea; ésta será la LINEA GRADIENTE.

En campo para efectuar este trazo se utiliza el eclímetro y en gabinete, el compas.

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CAMINOS

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GRACIAS