Monografias.com > Ingeniería
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Replanteo de una curva espiralizada y transición del peralte




Enviado por luis carlos



  1. Introducción
  2. Justificación
  3. Equipos y accesorios
  4. Cuestionario
  5. Análisis de
    resultados
  6. Conclusiones
  7. Bibliografía
  8. Anexo

Introducción

Según el Manual de Diseño de Carreteras
"el diseño geométrico es la parte más
importante del proyecto de una carretera" y en efecto lo es
porque para poder replantear la carretera, es decir, plasmarla en
el terreno, primero se deben observar las condicionantes tales
como la seguridad, la economía, el tipo de uso al cual va
estar sometida la carretera, la comodidad, la estética,
entre otros, todo esto para poder sacar el mayor provecho sin
sacrificar aspectos muy importantes ya mencionados como la
seguridad y la comodidad.

Desde el más grande detalle hasta el más
mínimo aspecto de la vía debe estar pensado para la
seguridad de los conductores, en pocas palabras es la seguridad
la condición básica por la cual se rige el
diseño geométrico de carreteras y esto se debe
notar en la sencillez y uniformidad de los
diseños.

Para hacer más segura una vía
también debe estar pensada para la comodidad de los
usuarios de los vehículos y la comodidad debe
incrementarse de acuerdo con la mejora en el tiempo de uso,
reduciendo las aceleraciones y desaceleraciones consecutivas,
todo ello de acuerdo a la geometría de las
curvas.

A continuación se mostrará un
diseño geométrico de vías, el cual fue
ideado para hacer más seguro el tránsito vehicular
llamado curva espiral-circular-espiral, el cual consiste en
llevar al vehículo desde un radio infinito hasta una curva
circular pequeña y luego hasta un radio infinito
nuevamente, lo cual evita que se presenten casos no deseados como
lo son los deslumbramientos a causa de las luces delanteras de
los vehículos y el cansancio visual y mental a causa del
diseño poco interactivo y de la adopción de una
posición corporal constante por parte del
conductor.

OBJETIVOS

Objetivo general

  • Replantear una curva simétrica
    espiral-circular-espiral en el campo

Objetivos
específicos

  • Determinar las deflexiones y los
    elementos de la curva espiralizada y probar el cierre
    geométrico en el campo.

  • Afianzar los conocimientos del bosquejo
    de una vía con el diseño geométrico
    espiral-circular-espiral y medir el error lineal y angular
    del cierre.

Justificación

Anteriormente para realizar una carretera se tomaba como
base un diseño circular y hasta el momento cumplía
con los requerimientos para ser utilizada, pero con el tiempo
fueron surgiendo varios tipos de problemas que eran corregidos
con señalizaciones, pero esto no fue suficiente así
que se tuvo que cambiar radicalmente el sistema, comenzando por
el diseño, y se encontró que existía un tipo
de diseño que podía suplir las necesidades y
problemas que tenía el anterior diseño.

El replanteo de este diseño geométrico se
realiza con el fin de estudiar cómo se traza una curva
espiralizada tomando en nuestro caso distancias de 10m para
emular la curva ya que no es posible dibujar fácilmente un
segmento curvilíneo perfecto.

Equipos y
accesorios

  • Teodolito: con este aparato se
    pueden medir ángulos horizontales y verticales y para
    prolongar alineaciones. El teodolito lleva un telescopio
    capaz de girar alrededor de un eje vertical y de otro
    horizontal y está acoplado a un trípode. En
    nuestro caso se trabajó con un teodolito con
    precisión de hasta
    0º0´5´´.

  • Cinta métrica: sirve para
    medir distancias, para nuestro caso el máximo alcance
    fue de 30m.

  • Piquetes: son barras delgadas de
    acero puntiagudas de aprox 30cm las cuales sirven como
    marcas.

  • Jalón: son barras de
    acero gruesas de aprox 1.8m las cuales sirven para alinear o
    para marcar puntos a la distancia

  • Plomada: tiene forma de cono y
    está hecha de plomo. Sirve para marcar con mayor
    precisión la proyección vertical de un
    punto.

Accesorios suplementarios

  • Mazo

  • Estacas de madera

  • Sombrilla

  • Machete

  • Puntillas

PROCEDIMIENTO DE OFICINA

Monografias.com

CALCULO DE LOS ELEMENTOS DE LA CURVA
ESPIRALIZADA

Monografias.com

PARAMETRO DE LA ESPIRAL: K

Monografias.com

COORDENADAS PARA EL PUNTO EC (Xc,
Yc)

Monografias.com

COORDENADAS CARTESIANAS PARA EL PUNTO PC
(p, k)

Monografias.com

TANGENTE DE LA CURVA ESPIRALIZADA
(Te)

Monografias.com

EXTERNA DE LA CURVA ESPIRALIZADA
(Ee)

TANGENTE LARGA (TL) Y TANGENTE CORTA
(Tc)

Monografias.com

CUERDA LARGA DE LA ESPIRAL (Cle)

Monografias.com

Monografias.com

  • 1) ELEMENTOS DE LA CURVA
    CIRCULAR

C=10 m

R=113 m

Monografias.com

CUERDA LARGA (CL)

Monografias.com

  • 2) ABSCISAS DE LA CURVA
    ESPIRALIZADA

Absc TE = Absc PI – Te

= K1+ 078 – 55,755

Absc TE = K1+022,245

Absc EC = Absc TE + Le

= K1+022,245 + 50

Absc EC = K1+072,245

Absc CE = Absc EC + Lc

= K1+072,245 + 9,668

Absc CE = K1+081,913

Absc ET = Absc CE + Le

= K1+081,913 + 50

Absc ET = K1+131,913

  • 3) CALCULO DE LAS DEFLEXIONES DE
    LA CURVA ESPIRALIZADA

Monografias.com

NOTA 1:

Las deflexiones para la curva circular
simple no fueron necesarias calcularlas, pues la longitud de la
curva (Lc) de 9.668 m fue menor que la longitud de la cuerda (C)
que es de10m, presentándose una curva casi espiral-
espiral.

Transición del Peralte para una
Curva Espiralizada

Pendiente longitudinal: 0%

Peralte (e): 8%

Ancho de la calzada: 7m

Bombeo normal (B.N): 2%

Pendiente máxima (m):
0,64%

Transición del tramo recto:
70%

Monografias.com

ABSCISAS DE LA ESPIRAL DE
ENTRADA

Abs TE = Abs B= k1+022,245

Abs D= Abs B+0,7Lt= 1022,245 +
(0,7*50)= K1+0557,245

Abs A= Abs B-N=1022,245-11,406=
K1+010,839

Abs C= Abs B+N= 1022,245+11,406=
K1+033,651

Abs E= Abs D+0,3Lt= 1057,245+
(0,3*50)= K1+072,24

ABSCISA ESPIRAL DE
SALIDA

Abs ET = Abs I=
k1+131,913

Abs G= Abs I – 0,7Lt= 1131,913-
(0,7*50)= K1+096,913

Abs J= Abs I + N= 1131,913+11,406=
K1+143,319

Abs H= Abs I – N= 1131,913 – 11,406=
K1+120,507

Abs F= Abs G – 0,3Lt= 1096,913 –
(0,3*50)= K1+081,913

COTAS ESPIRAL DE
ENTRADA

NOTA 2: Asumimos una cota de 150
para el punto B de transición del peralte.

Monografias.com

COTAS ESPIRAL DE
SALIDA

NOTA 3: Al tomar una pendiente
longitudinal del 0% las cotas para la espiral de salida van a ser
las mismas de la espiral de entrada.

Monografias.com

Cuestionario

  • 1. ¿En qué
    consiste el retranqueo de una curva circular
    simple?

De la figura se puede notar que la espiral
desplaza la curva circular hacia el centro de esta
separándola una distancia Ye en el punto donde estas se
empalman (EC y CE) y una distancia p, en el punto PC, a esto se
le conoce como disloque o retranqueo.

Monografias.com

La utilidad del disloque radica en que de
acuerdo a su valor se define la necesidad o no de utilizar curvas
de transición. Un valor muy pequeño significa que
la trayectoria de la curva circular simple es muy similar a la
descrita con curvas de transición por lo que se
podría prescindir de estas. Un valor alto indica que las
dos trayectorias son lo suficientemente diferentes para
considerar que se deben usar las espirales de
transición.

  • 2. ¿A que se debe la
    variación del valor de la externa y de la ordenada
    media cuando se varía el valor del
    delta?

DISMINUCION Y AUMENTO DEL
DELTA

  • CUANDO SE DISMINUYE

Monografias.com

  • CUANDO SE AUMENTA EL
    DELTA

Monografias.com

A partir de los cálculos anteriores
podemos decir que a medida que el delta "?" de la espiral aumenta
los valores de la externa y la ordenada media de la curva
circular también aumentan y sus valores difieren el uno
del otro; mientras que cuando el delta de la espiral disminuye el
valor de la externa y la ordenada de media de la curva circular
también lo hacen y sus valores son muy cercanos,
además a medida que se disminuye el delta, también
se disminuye la curva circular y por ende la curva trata de ser
espiral-espiral.

  • 3. ¿En una curva
    espiralizada, donde se transita el peralte?

Para terrenos ondulado, montañoso y
escarpado la transición del peralte corresponde a la
longitud de la espiral (Le=L) más la distancia de
aplanamiento (N).

Para terrenos planos, con uso de espirales
cuyo radio y longitud sea alto, la longitud de la espiral puede
incluir las dos longitudes de transición total
(Le=L+N).

¿Dónde se transita el
peralte en una curva circular?

En curvas circulares sin espirales se
pueden presentar dos posibilidades:

  • 1. cuando hay suficiente
    entretangencia, la transición de peralte se debe
    desarrollar en la tangente.

  • 2. cuando no hay suficiente
    espacio en las tangentes entre curvas, se debe realizar la
    transición una parte en la tangente y el resto dentro
    de la curva. Para el segundo caso, el peralte en el PC y/o en
    el PT debe estar entre el sesenta y el ochenta por ciento
    (60%-80%) del peralte total, siempre que por lo menos la
    tercera parte de la longitud de la curva quede con peralte
    total.

  • 4. ¿Cuáles son
    las ventajas que tiene la curva espiralizada sobre una curva
    circular simple?

En un diseño donde se utilizan
elementos geométricos rígidos como los arcos
circulares, cualquier móvil que entre en una curva
horizontal o salga de la misma, experimenta un cambio brusco
debido al incremento o disminución de la fuerza
centrifuga, que se efectúa en forma instantánea, lo
que produce incomodidad en el usuario. El conductor sigue
generalmente un camino conveniente de transición, lo que
puede originar la ocupación de una parte del carril
adyacente, cuando se inicia el recorrido de la curva, lo que
representa un peligro si el carril aledaño es para
transito de sentido contrario.

Al contrario de las curvas circulares
simples, las curvas de transición, suavizan las
discontinuidades de la curvatura y el peralte. Se evita con
ellas, por tanto, un cambio brusco de la aceleración
radial, y en el control de la dirección del vehiculo, y se
dispone de longitudes suficientes, que permiten establecer un
peralte y un sobreancho adecuado, modificar el ancho de la
calzada y realizar la estética de la
vía.

  • 5. ¿Cuándo no
    debe diseñarse una curva espiralizada?

El diseñador debe omitir la espiral
de transición, independientemente de la categoría
de la carretera y la velocidad especifica de la curva horizontal
(VCH), solo cuando el radio de la curva horizontal sea superior a
mil metros (1000m).

Análisis
de resultados

La curva trabajada en campo presenta una
operación gradual balanceada, traducida en seguridad para
los usuarios, y al mismo tiempo, nos muestra como los
vehículos cambian lentamente la dirección acorde a
la curvatura, y la calzada se inclina transversalmente en forma
uniforme siguiendo los peraltes y ampliaciones
requeridas.

De los cálculos realizados anteriormente podemos
decir:

La longitud de la espiral es de 50m mientras que la
longitud de la curva circular es de 9.668m por lo que la entrada
a la curva circular es mas suave, es decir la gravedad centrifuga
es muy baja.

Al chequear algunas medidas en campo, encontramos que se
produjeron errores que se pudieron presentar por la
aproximación de los ángulos de las deflexiones o
por las medidas erróneas de las subcuerdas
correspondientes a cada una de estas; al chequear la externa se
presento un error por exceso de 0.005m, el error en la
medición de la tangente corta desde el EC hasta el PIe fue
de 0.075m por exceso y la tangente corta medida desde el CE hasta
el PIe fue de 0.075m por defecto, la longitud de la curva
circular presento un error de 0.228m; de acuerdo a todo lo dicho
anteriormente podemos decir que el replanteo de la curva de
transición fue bastante precisa.

Al realizar lo cálculos para la transición
del peralte pudimos establecer, que la longitud de
transición (Lt) es igual a la longitud de la espiral (Le),
el bombeo normal fue de 2% y la longitud de aplanamiento de
11.406 para un ancho de calzada de 7.30 m, una transición
del tramo recto de 70% y un peralte máximo de 8%; con todo
esto se garantiza la comodidad en la marcha de los
vehículos y la adecuada apariencia de la
carretera.

Conclusiones

  • Se pudo observar que el trabajo en campo para el
    replanteo de una curva espiralizada es más sencillo si
    se tienen buenas bases teóricas al
    respecto.

  • Es básico y deber de todo estudiante, que el
    desarrollo de la práctica y en especial la toma de las
    cuerdas con la cinta métrica sean lo mas precisas
    posibles, pues pequeños errores en ente proceso
    provocaran que el cierre de la curva no sea el
    correcto.

  • Posterior a la localización se observo porque
    son tan importantes y tan utilizadas 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 noto en el abscisado
    definitivo.

Bibliografía

  • CARDENAS G, James. Diseño
    Geométrico de Vías. Ecoe Ediciones. Universidad
    del Valle.

  • BRAVO. Paulo Emilio. Diseño de
    carreteras. Sexta edición. Sociedad Colombiana de
    Ingenieros.

Anexo

  • Ver documento AutoCAD
    espiral-circular-espiral.

  • Ver documento AutoCAD variación
    de la flecha y la ordenada media.

  • Ver documento AutoCAD perfil del
    peralte.

 

 

Autor:

Luis Carlos Sandoval
Herazo

ENTREGADO A:

DAVID EDUARDO DIAZ VILLALOBO

ING. VIAS Y TRANSPORTE

UNIVERSIDAD DE SUCRE

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL

SINCELEJO-SUCRE

2012

Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

Categorias
Newsletter