VIAS - Linea DE Ceros - Nota: 4.3 PDF

Preview

Summary

Proyecto basado en el método de linea de ceros ....

Description

PROYECTO - LINEA DE CEROS

Nicolas Molina Cely 2191780 Laura Camila Caceres

Ing. Jesús Fernández Flórez Vías

Universidad Santo Tomas Facultad Ingeniería Civil Bogotá D.C 2017

OBJETIVOS Objetivo general:

1. Elaborar un proyecto de una vía, partiendo del concepto de línea de ceros, con indicaciones de un punto inicial y final dados. Objetivos específicos: 1. Combinar conceptos de topografía antes vistos y los nuevos recogidos en el curso de vías para proponer una línea de ceros ideal. 2. Reconocer adecuadamente la topografía planteada para elaborar diferentes rutas y según el criterio elegir la mejor. 3. Utilizar lo visto y aprendido en práctica de vías para relacionar el proyecto y tener una mejor metodología de aprendizaje.

INTRODUCCIÓN.

Desde el principio de las civilizaciones ha existido la necesidad del ser humano de construir una ruta o forma eficiente al momento de movilizarse, ya sea para estar en contacto y comerciar entre poblaciones o para la movilización de tropas en momento de guerra. A medida del paso del tiempo y según las necesidades combinadas con las nuevas tecnologías que van naciendo esto se ha ido modificando poco a poco. La importancia de una carretera es que es una infraestructura de transporte especialmente acondicionada, con el propósito de permitir la circulación de vehículos de manera continua en el espacio y en el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y comodidad. En el proceso de diseño geométrico de una vía, el diseño geométrico es la parte más importante ya que a través de él se establecen los conceptos y análisis que hacen que la vía sea funcional, segura, cómoda, estética, y compatible con el medio ambiente. El diseño geométrico de vías abarca una gran variedad de conceptos y aplicaciones en la ingeniería civil. Para ellos, se debe tener en cuenta términos especiales que relacionan lo que son las vías en la sociedad.

Al comenzar con el diseño geométrico de una vía, iniciamos planteando una línea preliminar o línea de ceros, ya que esta nos indicara por donde es la mejor opción

para la elaboración de los elementos geométricos. Basados en la cartografía elegida, se clasificara el tipo de carretera que se diseñara y la velocidad correspondiente a la carretera elegida.

LA TOPOGRAFIA

La tipografía es uno de los factores principales en la localización de una carretera. El ingeniero examina una parte del terreno buscando las características que restringen el trazo; estos controles pueden ser naturales o hechos por el hombre. Generalmente afecta a los alineamientos, pendientes, visibilidad y secciones transversales de la vía. Montañas, valles, colinas, pendientes escarpadas, ríos y lagos imponen la limitación de diseño en la localización y son por consiguientes determinantes durante el estudio de las rutas ideales. A continuación, se describen los elementos más relevantes de la plancha: -

Ubicación:. Escala: 1:2000 Coordenadas: 6º13´55´´ de latitud Norte y 75º 34´05´´de longitud Oeste de coordenadas Greenwich. Número de la plancha: Intervalo entre curvas de nivel: 2 m

Figura 1: Plancha .

LINEA DE CEROS La línea de pendiente es aquella línea que, pasando por los puntos obligados del proyecto, conserva la pendiente uniforme especificada y que de coincidir con el eje de la vía, este no aceptaría cortes ni rellenos, razón por la cual se le conoce con el nombre de línea de ceros. Sobre cada una de las diferentes líneas de ceros obtenidas se debe proceder al trazado de la línea preliminar que consiste en obtener una poligonal compuesta de líneas rectas y unidas por sus extremos de modo que se ajuste lo mejor posible a la línea de ceros. Cuando se empieza un proyecto de construcción vial, es importante tener claro por donde va a ser su diseño. Este terreno describe un terreno ondulado por el cual se diseñará la vía de este proyecto. Cuando se tenía definido el lugar y tipo de terreno, se obtuvo la plancha con del sitio, la cual nos permitía observar los objetos y detalles que se encuentran en sus alrededores. Luego de tener la plancha, se analizó y se supo que el terreno era ondulado. Con el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras proporcionado por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS), Ubicamos el cuadro de velocidades de diseño de los tramos homogéneos en función del tipo de la carretera y el tipo de terreno:

Tabla 1: Valores de la Velocidad de Diseño de los Tramos Homogéneos (VTR) en función de la categoría de la carretera y el tipo de terreno. Tomado de: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras (INVIAS).

Sabiendo que el terreno es ondulado, se escogió diseñar una cartera con las siguientes especificaciones. -

Categoría de la carretera: Primaria de dos calzada Velocidad de diseño de un tramo homogéneo 𝑽𝑻𝑹 : 90 Km/h Pendiente: 6%

Para empezar el trazado de la línea es necesario conocer la pendiente (anteriormente mencionada para este proyecto) y la equidistancia entre las curvas de nivel. Luego se aplica la siguiente ecuación para conocer la apertura del compás, el cual nos garantiza la constancia de la pendiente en el terreno:

Figura 2: Geometría para calcular la distancia AB o la abertura del compás.

𝑨𝑩 =

𝑩𝑪 𝜶

Donde: AB: Apertura del compás o distancia para mantener la pendiente constante BC: Equidistancia entre las curvas de nivel 𝛼 = Pendiente

𝐴𝐵 =

5 0,06

𝐴𝐵 = 83,33 𝑚

Plano a escala 1:2000 𝐴𝐵 = 83,33 𝑚

1 𝑐𝑚 → 20𝑚 𝑥 ← 83,33 𝑚

𝑥=

83,33𝑚 ∗ 1𝑐𝑚 = 4,16𝑐𝑚 20𝑚

La apertura del compás debe ser de 4,16 cm para obtener los puntos entre cada curva y así asegurar una pendiente constante. Sobre cada una de las diferentes líneas de ceros obtenidas se debe proceder al trazado de la línea preliminar que consiste en obtener una poligonal compuesta de líneas rectas y unidas por sus extremos de modo que se ajuste lo mejor posible a la línea de ceros. Método de Bruce Este método compara la longitud del tipo de terreno que se tiene, la pendiente y un coeficiente de tracción K de cada alternativa, que arroja la mejor alternativa y la longitud resistente. 𝑥0 = 𝑥 + 𝐾 ∗ ∑ 𝑦 Donde: 𝑥0 = Longitud resistente (m) 𝑥= Longitud total del trazado (m) 𝐾= Coeficiente de tracción ∑ 𝑦=Sumatoria de desniveles (m) El valor del inverso del coeficiente de tracción está en función del tipo de capa de rodadura planeada para el pavimento de la vía: Tipo de superficie Carretera en tierra Acondicionamiento McAdam Pavimento asfáltico Pavimento rígido (concreto)

Valor medido de k 21 32 35 44

La evaluación se realiza en los dos sentidos de circulación a partir de una pendiente recomendada o especificada para la vía. A continuación, Se realiza los cálculos en Excel evaluando por el método de bruce las tres posibles rutas planteadas; Primeramente, en la plancha del terreno, se obtuvo las diferentes cotas de cada punto (luego de realizar las líneas de referencia). Luego, midiendo con una regla en cm, se convirtió la distancia en cada tramo a metros. Se absciso desde la primera distancia y se calculó el desnivel entre cada cota:

Ruta No. 1 DEL PUNTO A AL PUNTO B

Tabla 2: Datos principales de identificación de la ruta 1, sentido A – B.

RUTA 1 1620

1608

1608

A-B

1612 1596

1600 1568

1580

1552

1560

1534

1540

1528

1524

8

9

1520 1500 1480 1

2

3

4

5

6

7

Grafica 3: Grafica del terreno, en función de las curvas de nivel y la distancia. Ruta 1, sentido A – B.

DEL PUNTO B AL PUNTO A

Tabla 3: Datos principales de identificación de la ruta 1, sentido B – A

RUTA 1 B A

1620

1612

1608

1608

7

8

9

1596

1600 1568

1580 1552

1560 1540

1524

1528

1534

1

2

3

1520 1500 1480 4

5

6

Grafica 4: Grafica del terreno, en función de las curvas de nivel y la distancia. Ruta 1, sentido B – A.

Ruta No. 2 DEL PUNTO A AL PUNTO B

Tabla 3: Datos principales de identificación de la ruta 2, sentido A – B.

RUTA 2 1620

1600

1600

A-B

1592

1580

1564

1560

1540

1536

1536

1540

1520

1520

1512

1520

1528

1524

10

11

1500 1480 1460 1

2

3

4

5

6

7

8

9

Grafica 5: Grafica del terreno, en función de las curvas de nivel y la distancia. Ruta 2, sentido A – B.

DEL PUNTO B AL PUNTO A

Tabla 4: Datos principales de identificación de la ruta 2, sentido B – A.

RUTA 2

B-A

1620 1592

1600 1580

1564

1560 1540

1600

1524

1528

1520

1520

1512

1536

1536

1540

6

7

8

1520

1500 1480 1460 1

2

3

4

5

9

10

11

Grafica 6: Grafica del terreno, en función de las curvas de nivel y la distancia. Ruta 2, sentido B-A.

Ruta No. 3

DEL PUNTO A AL PUNTO B

Tabla 5: Datos principales de identificación de la ruta 3, sentido A – B.

1600

RUTA 3

1592 1584

1580

A-B

1576

1580

1564

1560

1560

1544 1532

1540

1524

1524

1524

9

10

11

1520 1500 1480 1

2

3

4

5

6

7

8

Grafica 7: Grafica del terreno, en función de las curvas de nivel y la distancia. Ruta 3, sentido A-B.

DEL PUNTO B AL PUNTO A

Tabla 6: Datos principales de identificación de la ruta 3, sentido B – A.

RUTA 3

B-A 1592

1600 1576

1580 1560 1540

1560

1564

6

7

1580

1584

9

10

1544 1532 1524

1524

1524

1

2

3

1520 1500 1480 4

5

8

11

Grafica 8: Grafica del terreno, en función de las curvas de nivel y la distancia. Ruta 3, sentido B – A.

Después de hacer los cálculos, se aplica el método de Bruce con una constante de tracción de 44 para pavimento rígido. Los cálculos en Excel arrojaron los siguientes datos: LONGITUD RESISTENTE RUTA 1 2 3

A-B 1766 2395 1651

B-A 5462 5739 4643

Tabla 7: Resultados de los cálculos en Excel por medio del método de bruce en ambos sentidos.

Dando como mejor opción, La ruta No. 3. CONCLUSIONES 1. Aplicando el método de Bruce, concluimos que la mejor ruta para continuar con el proyecto es la numero 3, ya que es la que tiene menor longitud resistente en comparación a las demás. 2. Por medio de la línea de ceros, se puede identificar el trazado inicial y la ruta por donde ira la futura vía. 3. Es de vital importancia tener conceptos previos de topografía para relacionar y comparar los tipos del terreno presentes en la plancha. Pesto a que la línea preliminar depende directamente del tipo de terreno. 4. La dificultad del terreno presente en la plancha 24 de Medellín es evidente. Las curvas de nivel están muy pegadas y su forma no permite obtener una línea preliminar sin tener curvas cerradas....