2. GENERALIDADES
Una carretera es una infraestructura de transporte especialmente acondicionada dentro de
toda una faja de terreno denominada derecho de vía, 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.
3. AUTORRUTAS
Carretera de preferencia
con calzadas separadas
para los dos sentidos de
la circulación,
cuyas entradas y salidas
no se someten a las
exigencias de seguridad
de las autopistas
PRIMARIO
Son aquellas que
interconectan las
principales carreteras
nacionales
AUTOPISTAS
Carretera de calzadas
separadas, con un
mínimo de dos carriles
por sentido, con
limitación o
control total de accesos
a las propiedades
colindantes.
CLASIFICACIÓN DE
LAS CARRETERAS
CATEGORIAS
4. CARRETERAS EN TERRENO PLANO
SEGÚN EL TIPO DE
TERRENO
CARRETERAS EN TERRENO ONDULADO
CARRETERAS EN TERRENO MONTAÑOSO
CARRETERAS EN TERRENO ESCARPADO
5. Es deseable proveer una pendiente longitudinal
mínima del orden de 0,5% a fin de asegurar en
todo punto de la calzada un eficiente drenaje de
las aguas superficiales
Pendiente máxima y mínima
Según el libro de diseño geométrico de
carreteras del Ing James Cárdenas Grisales
Según la norma boliviana vigente
6. SELECCION DE RUTAS
El estudio de rutas es la primera fase de la elaboración de un proyecto
Bolivia se caracteriza por tener un relieve excepcionalmente variado con grandes diferencias
entre costas lo que genera un gran reto a la ingeniería civil
En su geografía coinciden los llanos, valles y altiplano. Dos terceras partes de su territorio son
áreas tropicales y mas de tres cuartas partes son terrenos fértiles. Bolivia es uno de los países
con mayor biodiversidad del mundo gracias a la variedad de sistemas ecológicos.
ACOPIO DE DATOS Y SU ANALISIS
Antes de iniciar cualquier proyecto el deber del ingeniero es el de muñirse de datos de la zona
de la obra
RECONOCIMIENTO
El objetivo del reconocimiento es el de examinar a zona del relieve terrestre con el objetivo de
fijar los puntos obligados estos son los topográficos, los políticos o sociales y los hidráulicos.
8. Con todos los datos recopilados en los reconocimientos tanto aéreos
como terrestres se debe trazar las diferentes rutas preliminares.
El trazo preliminar consiste en una poligonal abierta que comience con
el punto denominado Prog. 0+000(distancia progresiva 0 km. + 000 m.)
PASOS
• Se define el punto de partida referenciándolo claramente
establecido el azimut o el rumbo de partida
• Se define el valor a usarse como pendiente máxima y con la ayuda
de un compas se van trazando las tangentes en un plano de curvas
de nivel de terreno
• Se define por lo menos tres alternativas
9. Es también denominado faja de expropiación,
mide 50 m a cada lado del eje de la carretera
Es el paso mas complicado ya que no
se puede realizar un estudio a
profundidad de todas las alternativas.
DERECHO DE VIA
TRAZO DEFINITIVO
Evaluación de Rutas Clasificación de terrenos atravesados
Es de suma importancia esta
clasificación se la realiza por tramos es
decir midiéndose en distancias y
anotando en cada tramo el tipo de
suelo que se tiene y el uso que se le da
10. El trazo debe ser
escogido de forma
tal que se reduzca al
mínimo los cruces
de quebradas y ríos
Las caracteristicas del suelo son importantes la dureza del mismo puede
determinar tecnicas especiales de excavacion generando costos adicionales
Asimismo la geologia es determinante sectores con fallas geologicas o problemas
geotecnicos deben ser desestimados
Condiciones geológicas
y geotécnicas
Daños al ecosistema
expropiaciones
hidrología
Deben evitarse en la
medida de lo posible
expropiaciones de
terreno debera evaluarse
el daño social causado
Las carreteras son
agentes agresivos
con el medio
ambiente por donde
pasa divide la tierra
11. SELECCION DE LA MEJOR RUTA
Con todos los elementos de juicio se determina la selección de una ruta
que cumpla con los objetivos del diseño lo cual estará en función de que
sea la ruta mas corta, tenga las pendientes mas favorables al trafico, tenga
un mayor radio de influencia mejor alineamiento, menor costo
METODO DE LOS PESOS
la elección entre varias posibles es usualmente un problema difícil y la
decisión que se tome en esta etapa dependerá el futuro de la carretera
Para comparar las ventajas que ofrece cada ruta es necesario hallar el
costo aproximado de construcción, operación y conservación de la vía.
12. En la tabla podemos apreciar algunos parámetros básicos asignando a
cada valor un peso que de acuerdo a su grado de dificultad tendrá un
mayor valor de tal manera que la ruta que obtenga menor puntaje será la
mas conveniente
13. Levantamiento y replanteo
topografico
• Ubique el punto de inicio, para este efecto debe situarse el BM-1 con las
coordenadas de partida
• Establezca el azimut de la línea en el punto de partida
• Determine la cota del punto de partida
• Establezca kilometraje si no se parte de un entronque de carretera o de
un punto de kilometraje conocido asuma como kilometraje de partida
0+000
14. Tome algunas precauciones
• Al trazar la línea preliminar no haga algún esfuerzo especial para
obtener grandes tangentes
• Coloque estacas cada 20 metros y en todos los puntos intermedios
necesarios
• No pierda el tiempo tratando de que dichas estacas estén precisas
• Evite o disminuya al mínimo el daño a los sembradíos, arboles, etc
• Coloque mojoneras de concreto para marcar cada PI
• Haga una doble lectura por repetición en todos los ángulos del PI
anotando tanto el Angulo simple como el doble
15. EVALUACIÓN DEL
TRAZADO DE RUTAS
METODO DE BRUCE
Como se mencionó anteriormente, la mejor ruta entre varias
alternas, que permita enlazar dos puntos extremos o terminales,
será aquella que de acuerdo a las condiciones topográficas,
geológicas, hidrológicas y de drenaje, ofrezca el menor costo con
el mayor índice de utilidad económica, social y estética
16. Existen diversos métodos de evaluación de rutas y
trazados alternos, con los cuales se podrá hacer la
mejor selección. Dentro de éstos, se encuentra el
Método de Bruce
En el cual se aplica el concepto de longitud virtual.
Compara, para cada ruta o trazado alterno, sus
longitudes, sus desniveles y sus pendientes,
tomando en cuenta únicamente el aumento de
longitud correspondiente al esfuerzo de tracción en
las pendientes.
17. Se expresa así:
Donde:
Xo= Longitud resistente (m).
x = Longitud total del trazado (m).
∑y = Desnivel o suma de desniveles (m).
k = Inverso del coeficiente de tracción.
Valores del inverso del coeficiente de tracción
18. LÍNEA DE PENDIENTE O 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 carretera
Trazado de una línea de pendiente
En la isometría del terreno natural con curvas de
nivel cada 5 metros considérese los puntos A y B
sobre las curvas de nivel. La pendiente de la línea
recta AB, que los une, es:
19. Luego, si se quiere mantener una línea de
pendiente uniforme igual a tan , la distancia
horizontal necesaria para pasar de una curva de
nivel a otra será:
Donde:
AC = Distancia horizontal entre curvas de nivel
sucesivas, o abertura del compás.
BC = Diferencia de nivel entre curvas o
equidistancia.
tan ἀ = Pendiente de la línea recta AB.
Corresponde a la pendiente de la línea de ceros.
20. Por lo tanto, también puede decirse que:
Donde, a es la abertura del compás y p
es la pendiente uniforme de la línea de
ceros.
De esta manera, la distancia AC o a, en
metros, reducida a la escala del plano, se
podrá trazar con un compás de puntas
secas a partir del punto inicial,
materializándose así una serie de puntos
sobre curvas sucesivas
se pueden presentar dos casos:
El primero, consiste en llevar
desde un punto inicial una línea
de ceros de pendiente uniforme
sin especificar el punto final o de
llegada.
El segundo, consiste en trazar una
línea de ceros a través de dos
puntos obligados.
21. TRAZADO DE PLANTA
2.3.1 ASPECTOS GENERALES
Controles del trazado en planta
Las principales consideraciones que controlan el diseño del
alineamiento horizontal son:
− Categoría de la Ruta
− Topografía del Área
− Velocidad de Proyecto
− V85 % para diseñar las Curvas Horizontales
− V* para verificar Visibilidad de Frenado
− Coordinación con el Alineamiento Vertical
− Costo de Construcción, Operación y Mantención
22. Localización del eje en planta
En una calzada se da en la mayoría de los casos el eje en planta será el eje de
simetría de la calzada de sección normal, de los posibles ensanches o carriles
auxiliares que puedan existir en ciertos sectores. El eje de simetría será también
el eje de giro para desarrollar los peraltes.
En carreteras unidireccionales provistas de cantero central, el eje se localizará
en el centro del cantero central y los bordes interiores del pavimento de las
calzadas poseerán la misma cota que dicho eje en las secciones transversales
correspondientes.
En carreteras bidireccionales se
prevea la construcción de la
segunda calzada, considerando
un eje de simetría en la calzada
inicial o un eje localizado en el
futuro
cantero central, proyectándose
en este caso con bombeo en un
solo sentido.
unidireccional bidireccional
23. Criterios para establecer el trazado en planta
a. Elementos del trazado en planta
Se deberá componerse de una sucesión de elementos curvos que cumplan
las relaciones de aquellos tramos en recta que sean indispensables.
Los elementos curvos comprenden:
− Curvas Circulares
− La parte central circular y dos arcos de enlace
− Otras combinaciones de arco circular y arco de enlace
b. Tendencia actual
24. c. El problema de la visibilidad
Es la obtención de visibilidad de adelantamiento para caminos
bidireccionales exige tramos rectos o de curvatura muy suave,
que permiten adelantar en el mayor porcentaje posible de su
longitud.
d. Elementos de curvatura variable
La utilización de elementos de curvatura variable entre recta
y curva circular, se hace necesaria por razones de seguridad,
comodidad y estética.
se utilizará la clotoide.
25. 2.3.2 ALINEAMIENTO RECTO
Aspectos generales
Es una línea recta. Es la alineación más deseada, con buena visibilidad e
ideal para carreteras que requieren amplios tramos de adelantamiento
Se puede reemplazarse con ventaja un alineamiento recto por curvas de radios
comprendidos entre 5.000 y 7.500 m.
Longitudes máximas en recta
Se procurará evitarán longitudes en recta superiores a:
− Lr (m) = 20 Vp (km/h)
− Lr = Largo en m de la Alineación Recta
− Vp = Velocidad de Proyecto de la Carretera
26. Longitudes mínimas en recta
Se debe distinguir en :
a. Curvas en S
a) En nuevos trazados deberá existir coincidencia entre el término de la
clotoide de la primera curva y el inicio de la clotoide de la segunda curva.
b) En las recuperaciones o cambios de estándar, se podrán aceptar
tramos rectos intermedios de una longitud no mayor que:
Lrs máx = 0,08⋅ (A1+ A2)
Siendo A1 y A2 los parámetros de las clotoides respectivas.
27. c) Tramos rectos intermedios de mayor longitud, deberán
alcanzar o superar los mínimos que se señalan en la Tabla
LR MÍN ENTRE CURVAS DE DISTINTO SENTIDO -
CONDICIÓN C)
Los que responden a una mejor definición óptica del conjunto que ya
no opera como una curva en S propiamente tal, y están dados por :
Lr mín = 1,4 ⋅Vp .
28. b. Tramo recto entre curvas en el mismo sentido
Es necesario evitar las rectas excesivamente cortas entre curvas en el
mismo sentido, en especial en Terreno Llano y Ondulado Suave con
velocidades de proyecto medias y altas.
La Tabla 2.3-2 entrega los valores deseables y mínimos según tipo de terreno y Vp.
Para longitudes de la recta intermedia menores o iguales que los mínimos
deseables, se mantendrá en la recta un peralte mínimo igual al bombeo
que le corresponde a la carretera o camino (2; 2,5 ó 3%).
29. CURVAS CIRCULARES
ELEMENTOS DE LA CURVA CIRCULAR SEGUN LA NORMA ABC Y JAMES
CARDENAS DE CARRETERAS
PI-Vn: Vértice;
α: Angulo entre dos alineaciones,
ω: Angulo de Deflexión entre ambas
alineaciones,
R: Radio de Curvatura del arco de círculo (m)
T: Tangentes,.
E- S: Bisectriz;
D: Desarrollo;
e: Peralte;
E: Ensanche;
30. Radios mínimos absolutos
● Los radios mínimos para cada velocidad de proyecto, calculados bajo
el criterio de seguridad ante el deslizamiento, están dados por la
expresión:
31. a.-Utilización de los radios mínimos absolutos
● Los radios mínimos sólo podrán ser empleados al interior de una secuencia de curvas
horizontales, cuando estén comprendidos dentro del rango aceptable para curvas
horizontales consecutivas,
b. Modificación del peralte máximo
Para los Caminos que consultan un peralte máximo de 7%, se podrá, en casos calificados autorizados
por la Administradora Boliviana de Carreteras, subir el peralte a 8% siempre que la Línea de Máxima
Pendiente no supere un 11%. El recálculo de Rmín se hará empleando la fricción transversal
correspondiente
c. Verificación por visibilidad
El criterio de diseño de curvas por seguridad al deslizamiento, no garantiza la existencia de
Visibilidad de Frenado o Adelantamiento
32. Curvas horizontales con radios sobre los mínimos
● El criterio tradicionalmente empleado con anterioridad establecía que para una velocidad
de proyecto dada, correspondían peraltes decrecientes a medida que crecían los radios
utilizados. Dicho criterio entra en contradicción con la realidad observada en cuanto a que
mientras mas amplio es el trazado, mayores son las velocidad que tienden a emplear los
usuarios, V85%, según lo definido anteriormente.
a. Peralte en función del radio de curvatura
La Figura 2.3-2 entrega el valor de los peraltes a utilizar en Carreteras y Caminos
b. Radio- Peralte- Velocidad Específica- Coeficiente de Fricción Transversal
La ecuación general que se dio en el Párrafo 2.3.3.2 puede escribirse también, como:
33. c. Radios límite en contraperalte - RL
● En general el contraperalte, o inclinación transversal de la calzada en sentido contrario al
que normalmente corresponda en la curva, sólo será aceptable para radios ≥ 3.500 m en
Caminos y ≥ 7.500 en Carreteras. Su valor máximo podrá igualar al de bombeo, o
inclinación transversal de la calzada en alineamientos rectos, pero sin superar – 2,5%.
34. Relación entre los radios de curvas circulares consecutivas
● Los radios de una sucesión de curvas horizontales sin recta intermedia o con una recta
de longitud menor que 400 m, se consideran dependientes y deben por lo tanto
cumplir con la relación que se establece en las Figura 2.3-4 para Carreteras con Vp ≥
80 km/h y Figura 2.3-5 para Caminos con Vp ≤ 80 km/h.
Desarrollo de peralte en curvas circulares sin curvas de transición
a. Aspectos generales
Curvas cuyos radios superen 1500 m para caminos con Vp ≤ 80 km/h ó 3000 m para carreteras
con Vp ≥ 80 km/h, en las que se podrá prescindir de la clotoide de enlace según se establece en
Tópico 2.3.4.
b. Eje de giro de peralte
En caminos bidireccionales, el giro normalmente se dará en torno al eje en planta que coincide
con el eje de simetría de la calzada.
35. c. Longitud del desarrollo de peralte
i. Eje de giro normal
Ya sea que se trate de calzadas bidireccionales o unidireccionales,
considerando la respectiva posición normal del eje de giro del peralte, la
longitud requerida para la transición desde el bombeo (-b) al peralte total
(+e) o (-e), queda dada por:
● d. Condicionantes para el desarrollo del peralte
i. Proporción del peralte a desarrollar en recta
ii. Cuando no existe curva de enlace de radio
variable entre la recta y la curva circular, el
conductor sigue en la mayoría de los casos una
trayectoria similar a una de estas curvas, la que
se describe parcialmente en uno y otro elemento.
36. e. Desarrollo de peralte entre curvas sucesivas
● Entre dos curvas de distinto sentido, separados por una recta corta,
se podrán emplear los valores máximos para ∆, que figuran en la
Tabla 2.3-8
Sobreancho en curvas circulares
a. Aspectos generales
b. En curvas de radio pequeño y mediano, según sea el tipo de vehículos comerciales que
circulan habitualmente por la carretera o camino, se deberá ensanchar la calzada con el
objeto de asegurar espacios libres adecuados (huelgas), entre vehículos que se cruzan en
calzadas bidireccionales o que se adelantan en calzadas unidireccionales, y entre los
vehículos y los bordes de las calzadas
37. ARCOS DE ENLACE O TRANSICIÓN
La incorporación de elementos de curvatura variable con el desarrollo, entre
recta y curva circular o entre dos curvas circulares, se hace necesaria en
carreteras y caminos por razones de seguridad, comodidad y estética.
El uso de estos elementos permite que un vehículo circulando a la Velocidad
Específica , se mantenga en el centro de su carril.
Se emplearán arcos de enlace o transición en todo proyecto cuya Vp sea
mayor o igual que 40 km/h. En caminos con Vp ≤ 80 km/h sólo se podrá
prescindir de los arcos de enlace para radios ≥ 1500 m. En carreteras con Vp ≥
80 km/h sólo se podrá prescindir de los arcos de enlace para radios ≥ 3000 m.
38. La clotoide como arco de enlace
presenta las siguientes ventajas :
A) El crecimiento lineal que requiere ejercer una presión creciente sobre el
volante, manteniendo inalterada la velocidad, sin abandonar el eje de su
carril.
B)La aceleración transversal no compensada, propia de una trayectoria en
curva, puede controlarse limitando su incremento a una magnitud que no
produzca molestia a los ocupantes del vehículo.
C) la pendiente transversal de la calzada aumente en la medida que aumenta
la curvatura.
39. D) La flexibilidad de la clotoide permite acomodarse al terreno sin romper la
continuidad, loque permite mejorar la armonía y apariencia de la carretera.
E) Las múltiples combinaciones de desarrollo y la curvatura facilitan la
adaptación del trazado a las características del terreno, lo que en
oportunidades permite disminuir el movimiento de tierras logrando trazados
más económicos.
Criterio a) Por condición de guiado óptico, es decir para tener una clara
percepción del elemento de enlace y de la curva circular, el parámetro debe
estar comprendido entre:R 3 ≤ A ≤ R
Elección del parámetro A de las clotoides
40. Criterio b) Como condición adicional de guiado óptico es conveniente que si
el radio enlazado posee un R ≥ 1,2 Rmín el Retranqueo de la Curva Circular
enlazada (ΔR) sea ≥ 0,5 m, condiciónque está dada por:
Criterio c) La longitud de la clotoide sea suficiente para desarrollar el peralte
Criterio d) La longitud de la clotoide sea suficiente para que el incremento de
la aceleración transversal no compensada por el peralte, pueda distribuirse a
una tasa uniforme J (m/s³).
La expresión correspondiente, es:
41. El criterio estableció un valor máximo de A = R, no es conveniente emplear
desarrollos clotoidales excesivamente largos, siendo recomendable limitarlos a
L máx = 1,5 siendo el L normal aquel obtenido empleando los parámetros
correspondientes a las dos líneas continuas
La limitación de L máx es especialmente válida para clotoides que enlazan
radios superiores a 200 m a los que se asocian valores de Δ y J muy
pequeños
Desarrollo máximo de la clotoide
42. Caminos con Vp ≤ 80 km/h Si R > 1500 m
En Carreteras con Vp ≥ 80 km/h Si R > 3000 m
Radios que no requieren el empleo de clotoides
Radios que no requieren el empleo de clotoides
Cuando existe arco de enlace, el desarrollo del peralte puede darse de forma
tal que el valor alcanzado sea exactamente el requerido por el radio de
curvatura en el punto considerado.
Cuando la calzada posee doble bombeo, o si el bombeo único es en sentido
contrario al sentido de giro de la curva que se debe enlazar será necesario
efectuar en la alineación recta.
43. En Carreteras Unidireccionales con tres o más carriles por calzadas, si la
curva requiere un peralte mayor que 4%, puede ser conveniente desplazar los
ejes de giro de los peraltes al centro de cada calzada.
La longitud normal para desarrollar el sobreancho será de 40 m. Si el arco de
enlace es mayor o igual a 40 m, el inicio de la transición se ubicará 40 m antes
del principio de la curva circular. Si el arco de enlace es menor de 40 m el
desarrollo del sobreancho se ejecutará en la longitud de arco de enlace
disponible.
El sobreancho se generará mediante una variación lineal con el desarrollo:
Sobreancho en curvas con arco de enlace
45. COMPOSICION DEL ALINEAMIENTO
HORIZONTAL
TODA CARRETERA O CAMINO CON LA SOLA EXCEPCION DE LOS CAMINOS DEL
DESARROLLO DEBERAN:
Ser proyectadas con enlaces clotoidales de transición entre los elementos de distintas
naturaleza, magnitud o sentido de curvatura, dentro de los rangos establecidos
precedentemente.
Las secuencias de curvas distantes menos de 400 m considerados entre el término y el
inicio de las clotoides respectivas, deberán cumplir las relaciones para el radio de entrada y
salida
La incorporación de rectas largas, Lr > 400 m, requerirá un tratamiento de las curvas
existentes en los extremos de la recta en función de la V85% predicha para cada Vp
46. ALINEACIONES COMPUESTAS
Curva circular con clotoide de
enlace
Curva de inflexion o curva en s
Ovoide
Ovoide doble
CONFIGURACIONES
RECOMENDABLES:
CONFIGURACIONES
LIMITE:
Curva circular sin curva de enlace
Clotoide de vertice sin arco circular
Curvas circulares contiguas
47. Las curvas compuestas que se incluyen en la
Figura 2.3-16, deben evitarse ya que se ha
comprobado en la práctica que poseen zonas en
que no existe una clara definición de la
curvatura del elemento que se está recorriendo, o
bien, los elementos que están en el punto
de vista del conductor lo inducen a maniobras que
pueden resultar erráticas. Además sus
configuraciones tienen alternativas recomendables
que aunque con un costo tal vez algo
superior, normalmente podrán ser impuestas
CONFIGURACIONES
RECOMENDABLES
48. CURVAS DE RETORNO
En trazados de alta montaña suelen
requerirse Curvas de Retorno (CR),
con el fin de obtener
desarrollos que permitan alcanzar
una cota dada, que no es posible
lograr mediante trazados
alternativos sin sobrepasar las
pendientes máximas admisibles.
