D I S E Ñ O G E O M É T R I C O D E V I A S

1 . O B J E T I V O S

1.1. OBJETIVO GENERAL

Aplicar los conocimientos adquir idos durante el curso de DISEÑO GEOMÉTRICO DE VIAS en el procedimiento para real izar el replanteo de una curva simétrica Espiral-Circular-Espiral en campo, a part ir de la apl icación de la total idad de elementos que la componen.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Afianzar los cri ter ios que se deben tener en cuenta para el diseño de una curva y basados en estos tomar decisiones que faci l i ten el trabajo y disminuyan al máximo la labor de construcción de la vía.

Adquir ir habi l idad para la evaluación de todas y cada una de las variables a tener en cuenta en el diseño vial ( topografía, dibujo y conocimientos ingenieri les básicos)

Lo anterior con el f in de proporcionar experiencia y bases suficientes para el estudiante de Ingeniería Civi l , que le permitan un buen desempeño futuro en beneficio de la sociedad y sus necesidades de movil ización con proyectos viales ef icientes y económicos coherentes con la situación del país.

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2 . M A R C O D E R E F E R E N C I A

2.1. CÁLCULO DE LA ESCALA

La distancia que se considera más prolongada es la tangente de la curva con 41.71 metros. Si tomamos un papel de de ancho 30 centímetros (0.3 m), tenemos que:

Según estos valores la escala más apropiada para el plano es de 1:200

2.2. LA CURVA ESPIRAL-CIRCULAR-ESPIRAL

También se pueden l lamar de transición o clotoides . Están compuestas por una curva circular simple y dos curvas de radio variable a cada lado, las cuales t ienen como f in hacer que el cambio en la vía de tangente a curva, se haga de una forma más cómoda y segura para el conductor, teniendo en cuenta la transición de peraltado, este se faci l i ta aún más, pues hace que el cambio no sea brusco y no se sienta para el conductor.

La clotoide es la curva de transición más ut i l izada en Colombia, su forma se ajusta a la trayectoria de un vehículo a velocidad constante y cuyo volante se fr icciona en forma uniforme, además permite su local ización en el terreno con un alto grado de exacti tud, experimenta una relación radial o centrí fuga que es equivalente a:

La f lexibi l idad de la clotoide y las muchas combinaciones del radio con la longitud, permiten la adaptación a la topografía, y en la mayoría de los casos la disminución del movimiento de t ierras, para obtener trazados más económicos.

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2.2.1. ELEMENTOS DE LA CURVA SIMÉTRICA ESPIRAL-CIRCULAR-ESPIRAL

Los elementos de la curva simétrica Espiral-Circular-Espiral son los siguientes:

PC, PT Principios de curva y tangente de la prolongación de la curva circular desplazada.

TE Tangente-Espiral. Punto donde termina la tangente de entrada y empieza la espiral de entrada.

EC Espiral-Circular. Punto donde termina la espiral de entrada y empieza la curva circular central.

CE Circular-Espiral. Punto donde termina la curva circular central y empieza la espiral de sal ida.

ET Espiral-Tangente. Punto donde termina la espiral de sal ida y empieza la tangente de sal ida.

P Punto cualquiera sobre el arco de espiral.

O´ Centro de la curva circular primit iva (sin transiciones).

O Nuevo centro de la curva circular (con transiciones).

Angulo de deflexión entre las tangentes principales.

e Angulo de la espiral. Angulo entre la tangente a la espiral en el TE y la tangente en el EC.

c Angulo central de la curva circular con transiciones.

Angulo de deflexión principal del punto P. Angulo entre la tangente a la espiral en el TE y la tangente en el punto P.

Deflexión correspondiente al punto P. Angulo entre la tangente a la espiral en el TE y la cuerda c´.

c Deflexión correspondiente al EC, o ángulo de la cuerda larga de la espiral.

R Radio de curvatura de la espiral en el punto P.

Rc Radio de la curva circular central.

Te Tangente de la curva espiral-circular-espiral. Distancia desde el PI al TE y del PI al ET.

TL Tangente larga de la espiral.

TC Tangente corta de la espiral.

c´ Cuerda de la espiral para el punto P.

CLe Cuerda larga de la espiral.

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Le Longitud total de la espiral. Distancia desde el TE al EC.

L Longitud de la espiral, desde el TE, hasta el punto P.

p Desplazamiento (disloque o retranqueo). Distancia entre la tangente a la prolongación de la curva circular desplazada al PC y la tangente a la curva espiral izada.

k Distancia a lo largo de la tangente, desde el TE hasta el PC desplazado.

a Desplazamiento del centro. Distancia desde O´ hasta O.

b Proyección de a sobre el eje x.

Ee Externa de la curva espiral-circular-espiral.

x, y Coordenadas cartesianas del punto P.

xC, yC Coordenadas cartesianas del EC.

K, p Coordenadas cartesianas del PC desplazado.

xo, yo Coordenadas cartesianas del centro de la curva circular con transiciones.

2.2.2. DETERMINACIÓN DE LOS ELEMENTOS

Para la determinación de los elementos de las espirales se emplearon las siguientes fórmulas:

Parámetro de la espiral K

Angulo de deflexión de la espiral

Angulo central de la curva

Coordenadas cartesianas del Ec

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Coordenadas cartesianas del PC desplazado

Tangente

Coordenadas cartesianas del centro de la curva circular con transición

; si , entonces se just i f ica el uso de la espiral.

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3 . M E M O R I A S

3.1. EQUIPO UTILIZADO

Para esta práct ica fue ut i l izado el siguiente material de trabajo:

Una cartera de campo

Una estación total de Topografía

Bastón con prisma

Jalones

Estacas

Cinta métrica de 30 metros.

Maceta

Material complementario

3.2. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE CAMPO

El día 21 de noviembre de 2010 a la 1:30 a.m. se iniciaron labores de reconocimiento de la zona especif icada para el desarrol lo de la curva, con el f in de veri f icar que el campo fuera lo suf icientemente amplio para que la curva cupiera. Se asignó el punto inicial del proyecto y posteriormente fue señalado el TE por medio de una estaca, cuya abscisa es K2 + 110.325 y cuyas coordenadas cartesianas se deben asumir como: 0.000 en x , y 0.000 en y . El área de trabajo se encuentra a una altura de 2580 m.s.n.m.

Posteriormente se instaló la estación total sobre el TE y se procedió a local izar el bastón con prisma a 41.71 metros, con el f in de local izar el punto PI ( intersección de las 2 tangentes). Esta distancia corresponde a la tangente de nuestra curva (T e).

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A part ir de la información contenida en la cartera (previamente elaborada), ubicamos el primer jalón con la primera deflexión desde el TE, a una longitud de 2.175 metros. Ver cartera de campo. Anexo 1.

Con ayuda de la estación total, cada que local iza un jalón, se marca el punto con una estaca.

Seguidamente, y de acuerdo con la cartera de campo, este procedimiento se repit ió sucesivamente para 8 jalones separados entre sí 2.5 metros y con su correspondiente deflexión, hasta l legar al punto EC (punto donde termina la espiral de entrada y empieza la curva circular central). Una vez l leguemos al EC, hemos recorrido la longitud de la espiral, cuya convención para este t ipo de curva es L .

Este primer paso lo podemos bautizar como las act ividades para hal lar los puntos de la espiral de entrada.

Como segundo paso , debemos hacer una relocal ización de la estación total en el punto PI (donde inicialmente pusimos el bastón con prisma), con el f in de hal lar el punto ET, correspondiente a la f inal ización de la tangente de entrada y comienzo de la espiral de entrada, y así poder hal lar los puntos de la ______

Por lo tanto, desde al l í , mirando con la estación total hacia el punto TE, se debe hacer un giro de 306º 23’ 40’ ’ , ángulo que corresponde a la sumatoria del (delta = 126º 23’ 40’ ’) + 180 grados. Ver plano de local ización. Anexo 2.

De esta manera hal lamos el punto ET, a la misma distancia que queda el TE, es decir, a 41.71 metros, dado que, como ya se había mencionado, ahora tenemos la estación en la intersección de las dos tangentes.

Una vez local izado el punto ET, procedemos al tercer paso , que consiste en hal lar los puntos correspondientes a _____ desde el PI.

La siguiente Por consiguiente, debemos real izar el mismo procedimiento para hal lar los puntos de la con la cartera de campo

Finalmente y como cuarto paso , debemos hal lar los puntos de la__________

Posteriormente se instalo la estación total nuevamente en el TE, y se comprobó la cuerda larga de manera satisfactoria, sin margen de error, es decir que la curva cerro perfectamente.

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4 . C O N C L U S I O N E S

Se pudo observar en el trabajo de campo que es mas fáci l la local ización de las curvas si se t ienen buenas bases teóricas al respecto.

el proyecto para diseñar una vía es un proceso, que como se muestra dentro del informe es muy complejo, pues cada pract ica que se desarrol la, depende de la anterior y por consiguiente, es una cadena de act ividades que en conjunto debe evitar al máximo de cometer cualquier error.

Es básico y deber de todo estudiante y profesional, que para poder diseñar una carretera, debe tener en cuenta, que el desarrol lo de la práct ica de la toma de topografía t iene que hacerse lo más precisa posible, pues de al l í depende que el resto de las práct icas, sobretodo la de chaflanado se den con un buen desarrol lo y se puedan apl icar bien los conceptos.

La toma de las cuerdas con la cinta métrica no es tan precisa ya que por las fuertes diferencias de nivel y complej idad del terreno se dif iculta tomarlas.

Posteriormente a la local ización se observó porque son tan importantes y tan ut i l izadas las curvas espirales para hacer la transición de la tangente a la curva circular, puesto que le hace más cómodo este cambio al conductor. Su forma se notó en el abscisado definit ivo

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B I B L I O G R A F I A

CARDENAS G, James. Diseño Geométrico de Vías. Ecoe Ediciones. Universidad del Val le. ISBN: 958-648-052-6. pág 320

BRAVO. Paulo Emil io. Diseño de carreteras. Sexta edición. Sociedad Colombiana de Ingenieros. 397páginas

Integrantes del equipo de trabajo. Apuntes de clase. Diseño Geométrico de Vías. UNIAGRARIA. Bogotá.

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5 . A N E X O S

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