linea de pendiente (vias)

INFORME EVALUACION TRAZADO DE RUTAS

(LINEA DE PENDIENTE O DE CEROS)

GERALDINE AGUDELO QUIÑONEZ - 1098310339

REVISADO POR:

MARIA ROSA GUZMAN M.INGENIERO CIVIL – MSc. VIAS

TITULAR DE LA ASIGNATURA DE DISEÑO GEOMETRICO DE VIAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

ARMENIA MARZO 5 DE 2013

FACULTAD DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA

VIAS “Diseño Geométrico” LINEA DE PENDIENTE Presentado por: Geraldine Agudelo Quiñonez…1098310339

TABLA DE CONTENIDO

Pag

1 INTRODUCCION………………………………………………………………….3

2 JUSTIFICACION………………………………………………………………….4

3 OBJETIVOS……………………………………………………………………….5 3.1 Objetivos específicos………………………………………………………...5 3.2 Objetivo general………………………………………………………………5

4 MARCO TEORICO……………………………………………………………….6

5 METODOLOGIA…..……………………………………………………………...8 6 PROCEDIMIENTO.…………………………………………………………….…9

7 INFORMACION GENERAL…………………………………………………….10 7.1 Características………………………………………………………………10 7.2 Cartera……………………………………………………………………….10 7.3 Perfil…………………………………………………………….…………….16 7.4 Método de Bruce……………………………………………………..……..16

8 ANALISIS………………………………………………………………….……..19

9 CONCLUSIONES……………………………………………………………….20

10 BIBLIOGRAFIA……………………………………………………….………..21

ANEXOS 1: PLANO TOPOGRAFICO

ANEXO 2: PERFIL

Facultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería Civil- 2 -



1. INTRODUCCION

El mundo en sus diferentes momentos históricos y de desarrollo tecnológico

ha acudido a diferentes modos y sistemas de transporte con el fin de atender

los procesos de poblamiento y expansión económica.

Países desarrollados y subdesarrollados como Colombia, se han visto

obligados a buscar alternativas para dar solución a esta problemática de la

mejor manera posible.

Las nuevas vías y carreteras de tipo primario, secundario o terciario, han sido

la respuesta a las necesidades de la malla vial que implican el máximo

equilibrio en la relación costo-beneficio.

Por lo mencionado; en Colombia el Ministerio de transporte y el Instituto

nacional de vías creo el Manual de Diseño Geométrico, que contempla las

características y especificaciones geométricas que se deben tener en cuenta

al momento de diseñar una vía.

En este manual se establecen tres fases para el diseño de una carretera

primaria nueva, en donde se evalúa progresivamente la viabilidad económica

del proyecto.

La evaluación de las posibles rutas, el trazo de la línea de pendiente o de

ceros y el análisis de la viabilidad de estas, hacen parte de la primera fase de

diseño geométrico.





2. JUSTIFICACION

El diseño geométrico es la parte más importante dentro de un

proyecto de construcción o mejoramiento de una vía, pues allí se

determina su configuración tridimensional, es decir, la ubicación y la

forma geométrica definida para los elementos de la carretera; de

manera que ésta sea funcional, segura, cómoda, estética, económica

y compatible con el medio ambiente.

La línea de pendiente o de ceros es una de las primeras etapas del

diseño geométrico, que permite dar una idea específica de la ruta más

óptima para un proyecto.





3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Identificar con base a la información cartográfica, los posibles corredores de ruta.

Trazar las posibles líneas de pendiente o de ceros según la topografía observada en el plano.

Analizar la viabilidad económica y social de los posibles corredores de ruta.

3.2 OBJETIVO GENERAL

Definir por medio de los diferentes criterios establecidos y análisis general, la mejor alternativa de ruta.





4. MARCO TEORICO

CLASIFICACION DE LAS CARRETERASPara los efectos del manual de diseño geométrico las carreteras se clasifican según su funcionalidad y el tipo de terreno.

Según su funcionalidadDeterminada según la necesidad operacional de la carretera o de los intereses de la nación en sus diferentes niveles:

Primarias Secundarias terciarias

Según el tipo de terrenoDeterminada por la topografía predominante en el tramo en estudio, es decir que a lo largo del proyecto pueden presentarse tramos homogéneos en diferentes tipos de terreno.

Terreno plano Terreno ondulado Terreno montañoso Terreno escarpado

En este caso se hace énfasis en un terreno escarpado y una vía de tercer orden:

Terreno escarpado: tiene pendientes trasversales al eje de la via generalmente superiores a 40°. Exigen el máximo movimiento de tierras durante la construcción, lo que acarrea grandes dificultades en el trazado y en la explanación, puesto que generalmente los alineamientos se encuentran definidos por divisorias de aguas. Generalmente sus pendientes longitudinales son superiores al 8%.

Conceptualmente este tipo de carreteras se definen como la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que en aquellas a las que operan en terreno montañoso para distancias significativas y en oportunidades frecuentes.

Vía terciaria: son aquellas vías de acceso que unen las cabeceras municipales con sus veredas o unen veredas entre sí.





Las carreteras consideradas como terciarias deben funcionar en afirmado. En caso de pavimentarse deberán cumplir con las condiciones geométricas estipuladas.

Para la construcción de una carretera secundaria y terciaria según el manual de diseño geométrico, se deben seguir 14 pasos, entre los que se encuentra el trazado de la línea de pendiente o línea de ceros en el quinto lugar.

Línea de pendiente: Es una línea que une los puntos obligados del proyecto conservando una pendiente especificada, constante y uniforme. Esta línea va a ras del terreno y, de coincidir con el eje de la vía, presentaría mínimo movimiento de tierras.

Para trazar una línea de pendiente sobre el plano se utiliza un compás, señalando puntos sobre las curvas de nivel que formen líneas de igual longitud, equivalente a la abertura del compás, que se calcula de la siguiente manera:

Analizando unas curvas de nivel sencillas (ver gráfica) se puede apreciar que la línea que debe marcar el compás corresponde a la proyección horizontal de la línea que une los puntos A y B, es decir, la línea AC. A su vez, la proyección vertical (BC) corresponde a la diferencia de nivel entre los puntos A y B, o sea, la equidistancia entre las curvas de nivel. Por lo tanto, considerando que Tan(α) es la pendiente del posible “eje de la vía”, entonces la abertura del compás queda:





5. METODOLOGIA

Observación de la información existente

Identificación de aspectos o criterios fundamentales

Análisis general

conclusiones





6. PROCEDIMIENTO

1. Adquisición de la cartografía existente de la zona de trabajo.

2. En base en la cartografía obtenida, se realizó la identificación de los posibles corredores de ruta y tramos homogéneos.

3. De acuerdo a la funcionalidad de la vía y tipo de terreno, se asignó la velocidad de diseño a los tramos homogéneos.

4. Se procedió a trazar las línea de ceros o de pendiente que une los puntos A y B sobre la restitución.

5. Se realizó la cartera topográfica de las diferentes líneas de pendiente de los posibles corredores de ruta.

6. Posteriormente se graficó sus respectivos perfiles.

7. Se hizo uso del método de Bruce (comparación entre distancia real de la ruta y distancia equivalente en terreno plano).

8. Teniendo en cuenta los diferentes criterios establecidos (estabilidad geológica, geotécnica, obras adicionales, hidrología, entre otros) al igual que la información obtenida en la cartera, perfiles y método de Bruce, se procedió a realizar un análisis de los posibles corredores de ruta.

9. En base al anterior análisis se llega a las conclusiones.





7. INFORMACION GENERAL

7.1 CARACTERISTICAS

Tipo de terreno: escarpado

Tipo de vía: tercer orden

VTR: 40 km/h

Pmmax: 7%

Desnivel: 1m

Dh: 1 = 14.29 0.07

E: 1: 2000

7.2 CARTERA

RUTA 1: (LINEA DE PENDIENTE)

ABCISA COTA OBSERVACIONESKo + 000 1412 ascenso con pendiente de 9%

Ko + 11.1 1413 ||Ko + 22.2 1414 ||Ko + 33.3 1413 ||Ko + 44.4 1412 ||Ko + 55.5 1413 ||Ko + 66.6 1414 ||Ko + 77.7 1415 ||Ko + 88.8 1416 ||Ko + 99.9 1417 Ascenso con pendiente de 6%

Ko + 116.6 1418 Descenso con pendiente de 6%

Ko + 133.3 1417 ||Ko + 150.7 1416 ||Ko + 166.7 1415 Descenso con pendiente de 9%

Ko + 177.8 1414 ||Ko + 188.9 1413 ||





Ko + 200.0 1412 ||Ko + 211.1 1411 ||Ko + 222.2 1410 ||Ko + 233.3 1409 ||Ko + 244.4 1408 ||Ko + 255.5 1407 Ascenso con pendiente de 9%

Ko + 266.6 1408 ||Ko + 277.7 1409 ||Ko + 288.8 1410 ||Ko + 299.9 1411 ||Ko + 311.0 1412 ||Ko + 322.1 1413 ||Ko + 333.2 1414 ||Ko +344.3 1415 Descenso con pendiente de 9%

Ko +355.4 1414 ||Ko +366.5 1413 ||Ko +377.6 1412 ||Ko +388.7 1411 ||Ko +399.8 1410 ||Ko +410.9 1409 ||Ko +422.0 1408 ||Ko + 433.1 1407 ||

Ko + 444.2 1406 ||

Ko + 455.3 1405 ||

Ko + 466.4 1404 ||

Ko + 477.5 1403 ||

Ko + 488.6 1402 ||

Ko + 499.7 1401 ||

Ko + 510.8 1400 ||


Ko + 541.9 1398 ||


Ko + 573.0 1396 ||

Ko + 584.1 1397 ||

Ko + 595.2 1396 ||

Ko + 606.3 1395 ||

Ko + 617.4 1394 ||

Ko + 628.5 1393 ||

Ko + 639.6 1392 ||

Ko + 650.7 1391 ||

Ko + 6618 1390 ||

Ko + 672.9 1389 ||

Ko + 684.0 1388 ||





Ko + 695.1 1387 ||


Ko + 726.2 1385 ||Ko + 746.2 1384 ||Ko + 766.2 1383 ||Ko + 786.2 1382 ||Ko + 806.2 1381 Descenso con pendiente de 9%

Ko + 817.3 1380 ||Ko + 828.4 1379 ||Ko + 839.5 1378 ||Ko + 850.6 1377 ||Ko + 861.7 1376 ||Ko + 872.8 1375 ||Ko + 883.9 1374 ||Ko + 895.5 1373 ||Ko + 906.1 1372 ||Ko + 917.2 1371 ||Ko + 928.3 1370 ||Ko + 939.4 1369 ||Ko + 950.5 1368 ||

Ko + 961.6 1367 ||Ko + 972.7 1366 ||Ko + 983.8 1365 ||Ko + 994.4 1364 ||K1 + 006.0 1363 ||K1 + 017.1 1362 ||K1 + 028.2 1361 ||K1 + 039.3 1360 ||K1 + 050.4 1359 (Puente)

K1 + 061.5 1358 ||

K1 + 072.6 1359 ||K1 + 083.7 1360 ||K1 + 094.8 1361 Ascenso con pendiente de 9%

K1 + 105.9 1362 ||K1 + 117.0 1363 ||K1 + 128.1 1364 ||K1 + 139.2 1365 ||K1 + 150.3 1366 ||K1 + 161.4 1367 ||K1 + 172.5 1368 ||K1 + 183.6 1369 ||K1 + 194.7 1370 ||





K1 + 205.8 1371 ||K1 + 216.9 1372 ||K1 + 228.0 1373 ||K1 + 239.1 1374 ||K1 + 250.2 1375 ||K1 + 261.3 1376 ||K1 + 272.4 1377 ||K1 + 283.5 1378 ||K1 + 294.6 1379 ||K1 + 305.7 1380 ||K1 + 316.8 1381 ||K1 + 327.9 1382 ||K1 + 339.0 1383 Ascenso con pendiente de 3%

K1 + 372.3 1384 Ascenso con pendiente de 2%

K1 + 422.3 1385 ||K1 + 472.3 1386 ||K1 + 522.3 1387 ||K1 + 572.3 1386 ||K1 + 622.3 1387 Ascenso con pendiente de 9%

K1 + 633.4 1386 ||K1 + 644.5 1387 ||K1 + 655.6 1386 ||K1 + 666.7 1387 ||

RUTA 2: (LINEA DE PENDIENTE)

ABCISA COTA OBSERVACIONESKo + 00.0 1412 Ascenso con pendiente de 9%

Ko + 11.1 1413 ||Ko + 22.2 1414 ||Ko + 33.3 1415 ||Ko + 44.4 1416 ||Ko + 55.5 1417 ||Ko + 66.6 1418 ||Ko + 77.7 1419 ||Ko + 88.8 1420 ||Ko + 99.9 1421 ||

Ko + 111.0 1422 ||Ko + 122.1 1421 ||Ko + 133.2 1420 Descenso con pendiente de 9%

Ko + 144.3 1419 ||Ko + 155.4 1418 ||





Ko + 166.5 1419 ||Ko + 177.6 1420 ||Ko + 188.7 1421 ||Ko + 199.8 1420 ||Ko + 210.9 1419 ||Ko + 222.0 1418 ||Ko + 233.1 1417 ||Ko + 244.2 1416 Ascenso con pendiente de 9%

Ko + 255.3 1417 ||Ko + 266.4 1418 ||Ko + 277.5 1419 ||Ko + 288.6 1420 Descenso con pendiente de 9%

Ko + 299.7 1419 ||Ko + 310.8 1418 ||Ko + 321.9 1417 ||Ko + 333.0 1416 ||Ko + 344.1 1415 ||Ko + 355.2 1414 ||Ko + 366.3 1413 ||Ko + 377.4 1412 ||Ko + 388.5 1411 ||Ko + 399.6 1410 ||Ko + 410.7 1409 ||Ko + 421.8 1408 ||Ko + 432.9 1407 ||Ko + 444.0 1406 ||Ko + 455.1 1405 ||Ko + 466.2 1404 ||Ko + 477.3 1403 ||Ko + 488.4 1402 ||Ko + 499.5 1401 ||Ko + 510.6 1400 ||Ko + 521.7 1399 ||Ko + 532.8 1398 ||Ko + 543.9 1397 ||Ko + 555.0 1396 ||Ko + 566.1 1395 ||Ko + 577.2 1394 ||Ko + 588.3 1393 ||Ko + 599.4 1392 ||Ko + 610.5 1391 ||Ko + 621.6 1390 ||Ko + 632.7 1389 ||





Ko + 643.8 1388 ||Ko + 654.9 1387 ||Ko + 666.0 1386 ||Ko + 677.1 1385 ||Ko + 688.2 1384 ||Ko + 699.3 1383 ||Ko + 710.4 1382 ||Ko + 721.5 1381 ||Ko + 732.6 1380 ||Ko + 743.7 1379 ||Ko + 754.8 1378 ||Ko + 765.9 1377 ||Ko + 777.0 1376 ||Ko + 788.1 1375 ||Ko + 799.2 1374 ||Ko + 810.3 1373 ||Ko + 821.4 1372 ||Ko + 832.5 1371 ||Ko + 843.6 1370 ||Ko + 854.7 1369 ||Ko + 865.8 1368 ||Ko + 876.9 1367 ||Ko + 888.0 1366 ||Ko + 899.1 1365 ||Ko + 910.2 1364 ||Ko + 921.3 1363 ||Ko + 932.4 1362 ||Ko + 943.5 1361 (Puente)

Ko + 954.6 1360 Ascenso con pendiente de 9%

Ko + 965.7 1361 (Puente)

Ko + 976.8 1362 ||Ko + 987.9 1363 ||Ko + 999.0 1364 ||K1 +010.1 1635 ||K1 + 021.2 1366 ||K1 + 032.3 1367 ||K1 + 043.4 1368 ||K1 + 054.5 1369 ||K1 + 065.6 1370 ||K1 + 076.7 1371 ||K1 + 087.8 1372 ||K1 + 098.9 1373 ||K1 + 110.0 1374 ||





K1 + 121.1 1375 ||K1 + 132.2 1376 ||K1 + 143.3 1377 ||K1 + 154.4 1378 ||K1 + 165.5 1379 ||K1 + 176.6 1380 ||K1 + 187.7 1381 ||K1 + 198.8 1382 ||K1 + 209.9 1383 ||K1 + 221.0 1384 ||K1 + 321.1 1385 ||K1 + 243.2 1386 ||K1 + 254.3 1387 Ascenso con pendiente de 2%

K1 + 304.3 1386 ||K1 + 354.3 1387 Ascenso con pendiente de 9%

K1 + 365.4 1386 ||K1 + 376.5 1387 ||K1 + 387.6 1386 ||K1 + 398.7 1387 ||

7.3 PERFIL

Con base en la información obtenida y en la cartera, se realizó el perfil de cada una de las posibles rutas. Esto con el fin de tener una mejor perspectiva de estas.

El perfil de cada ruta se encuentra anexado al presente informe.

7.4 METODO DE BRUCE

Para tener un criterio que permita escoger la mejor alternativa de las rutas resultantes en el trazado antepreliminar de una vía se pueden utilizar diversos métodos, dentro de los que se cuenta el método de Bruce para evaluación de rutas.





El método de Bruce se basa en el concepto de longitud resistente que es la comparación entre la distancia real de la ruta y una distancia equivalente en terreno plano, teniendo en cuenta el mayor esfuerzo que realizan los

vehículos subiendo cuestas muy empinadas y el mayor riesgo y desgaste de los frenos cuando se aventuran a bajarlas.

En este caso, se hizo uso de este método para obtener la longitud resistente de cada una de las rutas, de acuerdo a las ecuaciones:

Dónde:

Xo: Longitud resistente.X: Longitud real total de la ruta.K: Inverso del coeficiente de tracción.∑(y): Sumatoria de las diferencias de nivel ascendentes en el sentido de evaluación.li: Longitud del tramo descendente con Pi > Pr.Pi: Pendiente del tramo en cuestión.Pr: Pendiente recomendada o especificada para el proyecto.

Debido a que la pendiente en tramos homogéneos de descenso supera la pendiente media máxima, y en base a los datos de la cartera y perfil de las diferentes rutas y al ser una vía de tercer orden, se obtuvo:





Ruta 1:

De A a B

1666.7 + 21{ [49] + [22(2) + 138.9(2) + 228.7(2) + 11.1(2) + 11.1(2)] }

= 19999.7

De B a A

1666.7 + 21 { [74] + [ 11.1(2) + 11.1(2) + 460.8(2) + 11.1(2) + 138.9(2) 22.2(2) + 22.2(2) ] } = 31671.5

Ruta 2:

De A a B

1398.7 + 21{ [37] + [ 44.4(2) + 55.5(2) + 666(2) + 11.1(2) + 11.1(2)]}

= 35267.5

De B a A

1398.7 + 21{{72] + [ 11.1(2) + 11.1(2) + 299.7(2) + 44.4(2) + 33.3(2) + 111(2)]} = 24347.5





8. ANALISIS

En el trazado de las diferentes rutas que unen los puntos A y B no se cumplió con las especificaciones de la pendiente media máxima del 7% establecida para vías de tercer orden y en terreno escarpado.Tanto en la ruta 1 como en la ruta 2, se observan vueltas innecesarias a simple vista, pero que mantienen la pendiente y siguen la topografía del terreno. Además, observando el perfil de las rutas 1 y 2, se destacan cambios bruscos de pendiente y puntos de ascenso y descenso; se presentan más de 3 cambios de pendiente en la misma ruta.

La ruta 1 además de ser de mayor longitud (268m más) que la ruta dos, presenta más tramos en ascenso y descenso. Pero en la ruta 2 se hace necesaria la construcción de dos obras adicionales (puentes), debido al paso de cuencas hidrográficas por este sector del terreno; de no ser así se produciría cierto impacto ambiental que desfavorecerá el proyecto vial. Mientras que en la ruta 1 solo se debe realizar una obra adicional (puente), por el motivo anteriormente mencionado; teniendo esta ruta a favor el paso cercano por otras a otras vías que podrían contribuir de una manera más eficaz con el desarrollo de la zona.

En cuanto al movimiento de tierra (cortes o llenos), aunque no es mucha la diferencia entre las dos rutas; la ruta 1 sigue la topografía del terreno de forma más precisa por lo que se deberá realizar un menor movimiento de tierra que en la ruta 2. Esto sumado a que la ruta 1 hace necesarias menos obras complementarias contribuye en un porcentaje a la disminución de los costos del proyecto.

Al aplicar el método de bruce y comparar las dos rutas, se hace evidente que aunque en el sentido A-B es mayor la longitud resistente en la ruta 2 que en 1, en el sentido B-A es mayor en 1 que en 2. Pero además de esto, en la ruta 1, tanto en ascenso como en descenso es mayor el esfuerzo y el riesgo de desgaste de frenos que deben soportar los vehículos en el recorrido de la vía. Cabe destacar que en la ruta 2 se presente un tramo en ascenso de gran longitud y de una pendiente muy elevada que presenta un gran riesgo para los usuarios.





9. CONCLUSIONES

Teniendo en cuenta las pendientes, tramos en ascenso y descenso, movimientos de tierra, longitudes, impacto ambiental, beneficio social, y costos aproximados de la construcción, operación y conservación de la vía y demás criterios; se llega a la conclusión de que la mejor alternativa de ruta, al cumplir de mejor manera con la relación costo-beneficio y sobre todo al brindar mayor seguridad a los usuarios es la ruta número 1.

Debido al tipo de terreno (escarpado) y la funcionalidad de la vía se hace casi imposible trabajar con la pendiente media máxima del 7% a lo largo del corredor vial.

Las vías de tercer orden en terrenos escarpados, obligan a los vehículos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que en aquellas a las que operan en terreno montañoso para distancias significativas y en oportunidades frecuentes.





10. BIBLIOGRAFIA

Manual de diseño geométrico. Ministerio de transportes-instituto nacional de vías. 2008.

Cárdenas Grisales, James. Diseño Geométrico de Carreteras. Ecoe ediciones. Bogotá. 2002. Código topográfico de la Biblioteca de la Universidad: 625.7 C266 di

http://nodubitatio.foroactivos.net/t11-metodo-de-bruce.

http://doblevia.wordpress.com/2007/02/08/evaluacion-de-rutas-metodo-de-bruce/



http://nodubitatio.foroactivos.net/t11-metodo-de-bruce

linea de pendiente (vias)

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