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Factores que influyen en el diseño geométrico de carreteras




Enviado por Henry León Alonso



  1. Introducción
  2. Desarrollo
  3. Conclusiones:

Introducción

El desarrollo de un país lo constituyen los
sistemas de transporte entre los cuales se pueden mencionar:
carreteras, ferrocarriles, transporte aéreo, entre otros.
Es necesario destacar que en el desarrollo económico y
social de un país hay que tener en cuenta todos los
sistemas de transporte que lo integran, ya que un estudio por
separado no suministra la red idónea que la
economía del país exige.

La carretera se define como una curva alabeada en el
espacio, con el objetivo de garantizar un recorrido espacial
continuo; cumpliéndose en ella todos los principios y
normas del arte de proyectar. (Raúl
Benítez)

Las carreteras deben cumplir consideraciones de tipo
económico, características del terreno y objetivos
del proyecto, en cuanto a su trazado que este sea directo entre
los puntos extremos a enlazar, cumpliendo en él todos los
principios y normas de ingeniería que permitan obtener una
obra vial resistente, segura, duradera, funcional,
económica y de apariencia agradable ante los ojos del
conductor.

La construcción de carreteras conlleva a tener en
cuenta varios parámetros como la influencia en la
naturaleza, el consumo de energía, con énfasis en
los combustibles fósiles no renovables, el consumo de
materias primas naturales, la generación de residuos,
alternativas de tratamiento o reaprovechamiento, las emisiones
gaseosas o partículas, la contaminación del suelo y
nivel freático, la deforestación, los programas de
prevención de accidentes, la evaluación de riesgos
y de impactos socioeconómicos. Lo antes expuesto nos lleva
a la pregunta de qué tan benéfico es para la
población mundial el aumento del transporte por carretera,
en lugar de darle más desarrollo o importancia a otros
sistemas de transporte que tendrían un menor impacto
ambiental y social que una carretera.

Desarrollo

Factores que Influyen en el
Diseño Geométrico de Carreteras:

Entre los factores que influyen en el diseño
geométrico de carreteras se encuentran:

  • Tráfico: Tener conocimiento del
    tráfico al que va a estar sometido una carretera es de
    vital importancia para proyectarla, hay que tener
    conocimiento del número total de vehículos, su
    tipo, distribución en el tiempo y su factor de
    crecimiento anual; no solo para determinar la sección
    transversal más adecuada; sino también las
    pendientes longitudinales máxima admisible, su
    longitud, la calidad que debe poseer la estructura del
    pavimento; entre otras cuestiones.

Para poder determinar el tráfico se realizan
estudios especializados de origen y destino, conteos manuales y
electrónicos de los vehículos que nos dan a conocer
el tráfico total del año, el tráfico medio
diario y el tráfico horario.

El tráfico total del año, es el
número total de vehículos, de todos los tipos, que
pasan por un punto determinado de la vía durante un
año. Esta medida sirve para determinar las dimensiones de
la sección transversal de la vía, la cual es
importante para valorar la importancia económica de
esta.

El tráfico medio diario, es el total del
año dividido entre los 365 días que tiene el
año. Este se conoce más como promedio anual de
intensidad diaria de tránsito (PAIDT). Este también
se utiliza para valorar la importancia económica de la
vía y justificar las inversiones que se deben
realizar.

El tráfico horario, como analiza un
período corto del día (una hora) sí nos
sirve para calcular la sección transversal de la
carretera. Calcular la vía para el tráfico horario
máximo del año traerá como resultado, que la
vía este subutilizada en las restantes horas del
año. Debido a esto, como norma se adopta la hora 30 del
año la cual es aquella cuyo tráfico se excede 30
horas al año. Este tráfico horario suele ser del 12
al 18% del tráfico medio diario (PAIDT).

Es de gran importancia conocer que cuando se proyecta
una vía no debe hacerse solo para el tráfico
actual, sino que también hay que tener en cuenta el
posible aumento del mismo para un periodo de 10 a 20
años.

Topografía: Para realizar la
construcción de una carretera donde la misma sea lo
más económica posible hay que tratar de que el
recorrido de esta sea el mínimo posible, que los
movimientos de tierra para alcanzar la cota de la subrasante de
proyecto sea un mínimo también; y que se cumplan
todas las normas y principios del diseño
geométrico. Todas estas condiciones son difíciles
de logra en un proyecto, pero deben lograrse en él las
mayores ventajas. Para lograr esto se tiene que tener un buen
dominio del relieve del terreno, planos y fotos aéreas de
la zona donde se va a realizar la construcción.

Las condiciones topográficas de la región
son un factor muy importante al seleccionar la situación
de un nuevo trazado y son las que primero deben ser analizadas
para poder establecer las diferentes alternativas de unión
entre los puntos extremos a enlazar.

Según las condiciones topográficas, se
pueden definir tres tipos de trazados:

  • Trazado en valle.

  • Trazado por las divisorias de las aguas.

  • Trazado perpendicular a la divisoria.

Trazado en valle: En este los tramos de trazado siguen
el curso de un río. En dependencia de las condiciones
topográficas y geológicas; el trazado en valle
puede estar ubicado en un mismo lado del río o
cruzándole hacia uno y otro lado. El eje de la vía
puede situarse directamente al lado del río; en
terraplén o si fuese necesario a media ladera.

La ventaja que este tiene es que satisface las
necesidades de la región, ya que las industrias y
poblaciones se encuentran cerca de ríos. La mayor
desventaja que este tiene es que hay que construir una gran
cantidad de obras de fábrica ya que con este tipo de
trazado se atraviesan un gran cantidad de arroyos, y que en cause
muy serpenteantes se aumenta la longitud del trazado. Ver en la
figura 1.

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Figura 1.

Trazado por las divisorias de las aguas: Este se
sitúa sobre la divisoria de las aguas. Este trazado se
podría llamar como el ideal, ya que el movimiento de
tierra resulta ser un mínimo y; además; disminuyen
considerablemente los problemas de drenaje superficial. Ver
figura 2.

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Figura 2.

Trazado perpendicular a la divisoria: Este tipo de
trazado es el de mayor probabilidad de ocurrencia, presenta las
ventajas de obtener un acortamiento del trazado y se pueden
cumplir las especificaciones de diseño: aunque en terrenos
muy ondulados y montañosos, a expensas de grandes
movimientos de tierra. Ver figura 3.

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Figura 3.

Existen otros factores que influyen en el proyecto de
una carretera dentro de los cuales se encuentran un gran
número de estudios que condicionan o están
condicionados por el trazado y el diseño
geométrico. No existe un orden lógico en la
ejecución de los diferentes estudios, pero algunos de
ellos son indispensables para la ejecución de otros. Se
debe tener en cuenta, además, que hay estudios
básicos o indispensables que se deben llevar a cabo para
demostrar la necesidad o viabilidad del proyecto y por ende deben
de ser ejecutados completamente antes de iniciar los
demás. Los estudios son:

  • Estudio de Tránsito, Capacidad y Niveles
    de Servicio:
    Este debe ser uno de los primeros estudios,
    el mismo se encarga de estimar los volúmenes de
    tránsito esperados en el momento de dar en servicio la
    vía y su comportamiento a lo largo de la vida
    útil de esta. Tiene dos finalidades: la rentabilidad
    de la vía y el diseño de pavimentos.

En cuanto al nivel de servicio se refiere a la calidad
de servicio que ofrece la vía a los usuarios. Este nivel
de servicio está dado principalmente por dos elementos: la
velocidad media de recorrido y la relación (volumen /
capacidad). A mayor velocidad mayor nivel de servicio y a mayor
valor de la relación (volumen / capacidad) menor nivel de
servicio.

  • Estudio de Señalización: Se
    refiere a la especificación y ubicación de las
    diferentes señales verticales, preventivas,
    informativas y reglamentarias; así como el
    diseño de las líneas de demarcación del
    pavimento.

  • Estudio de Geología para Ingeniería
    y Geotécnia:
    Sobre la ruta seleccionada o posibles
    rutas a tener en cuenta para el trazado de una carretera se
    debe realizar en estudio geológico con el fin de
    obtener la ubicación de posibles fallas o problemas de
    estabilidad que se puedan presentar durante o después
    de la construcción de esta.

Este estudio geológico comprende, además
de la geología detallada a lo largo y ancho del corredor
de la vía en estudio, información sobre la
estabilidad de las laderas naturales, comportamiento de los
cauces en cuanto a socavación y sedimentación,
estudio de los sitios para fuentes de materiales y
ubicación de los sitios para la disposición del
material de corte.

  • Estudio de Suelos para el Diseño de
    Cimentaciones:
    Todas las estructuras a construir,
    puentes, muros, alcantarillas de cajón, etc., deben de
    tener su correspondiente estudio de suelos con el fin de
    diseñar la estructura más adecuada de acuerdo a
    la capacidad de soporte del suelo donde se va a
    cimentar.

  • Estudio de Estabilidad y Estabilización de
    Taludes:
    A partir de la altura y el tipo de suelo se
    define la inclinación de los taludes, de
    excavación y relleno. Para esto se deben realizar una
    serie de ensayos y estudios con el fin de determinar
    cuál es la máxima inclinación de modo
    que no haya problemas de estabilidad. A lo largo de una
    vía se pueden presentar diferentes tipos de suelos por
    lo que las inclinaciones pueden variar a lo largo de
    esta.

  • Estudio Geotécnico para el Diseño
    de Pavimentos:
    Dependiendo del tránsito esperado y
    su correspondiente composición, y de las condiciones
    del suelo de la subrasante se define, a partir de una serie
    de cálculos, cual debe ser el espesor y
    características de las diferentes capas que conforman
    la estructura del pavimento. Se debe tener en cuenta que a lo
    largo de una carretera estos espesores y
    características pueden cambiar.

  • Estudio de Hidrología, Hidráulica y
    Socavación:
    A lo largo del trazado de una
    carretera se requiere ubicar, diseñar y construir las
    obras de drenaje para que las diferentes corrientes de agua
    atraviesen la banca de tal forma que se garantice la
    estabilidad de esta y se tenga el mínimo efecto sobre
    el medio ambiente. La hidrología se encarga de
    estudiar el comportamiento, principalmente caudales y
    velocidades, de una corriente de agua a partir de
    parámetros como la topografía,
    vegetación, área, pluviosidad, etc.

Los estudios de socavación estudian el
comportamiento del fondo de ríos y quebradas con el fin de
evitar que las fundaciones, estribos y pilas, puedan sufrir
alguna desestabilización debido a la dinámica de la
corriente.

  • Estudio de impacto ambiental: Se encarga de
    determinar el impacto que pueda tener la construcción
    de una vía sobre el área de influencia de esta.
    Pero además de esto se debe de indicar cuáles
    son las medidas a tener en cuenta para mitigar o minimizar
    estos efectos. En la construcción de una carretera el
    movimiento de tierra, excavación y disposición,
    es uno de los principales problemas de orden ambiental. De
    igual forma la explotación de los diferentes
    materiales para su construcción debe llevar un plan o
    programa que minimice el daño
    ecológico.

A continuación se darán a conocer otra
clasificación de los factores de diseño definitivo
de una vía, estos pueden catalogarse como externos e
internos.

Externos: Los factores externos corresponden a
las condiciones preexistentes y de los cuales se deben obtener
toda la información posible a fin de analizarlos y
determinar algunas características importantes de la nueva
vía.

Estos factores pueden ser:

  • Las características físicas
    (Topografía, geología, climatología,
    hidrología).

  • El volumen y características del
    tránsito actual y futuro.

  • Los recursos económicos de que se pueda
    disponer para su estudio, construcción y
    mantenimiento.

  • Los aspectos ambientales.

  • Los desarrollos urbanísticos existentes y
    previstos en la zona de influencia.

  • La calidad de las estructuras existentes.

  • Los peatones.

  • Tráfico de ciclistas.

  • La seguridad vial.

Internos: Por su parte los factores internos son
aquellos que son propios a la vía pero que en parte
dependen de los externos.

Estos factores son:

  • Las velocidades a tener en cuenta.

  • Las características de los
    vehículos.

  • Los efectos operacionales de la
    geometría.

  • Las características del
    tráfico.

  • Las capacidades de las vías.

  • Las aptitudes y comportamiento de los
    conductores.

  • Las restricciones a los accesos.

Conclusiones:

  • Con la realización de un análisis
    detallado del tráfico al que va estar sometido una
    carretera, este nos permitirá conocer la
    sección transversal de la vía y a su vez su
    importancia económica.

  • La realización de un trazado idóneo
    según las condiciones topográficas,
    traerá consigo un ahorro considerable en la
    construcción de la carretera, ya que los movimientos
    de tierra serán mínimos.

  • Los estudios básicos e indispensables que se
    deben lleva a cabo para realizar una carretera
    demostrarán la viabilidad y necesidad del
    proyecto.

Bibliografía

Cardenas, J. (2000). Diseño Geometrico de Vias.
Segunda Edición. Bogotá.: Ecoe.

Olmedo, R. B. (1986). Proyecto de Carreteras. La Habana:
Enpes.

Ospina, J. J. (2002). Diseño Geométrico de
Vias. Medellín.

Vía., I. N. (1997). Manual de Diseño
Geométrico para Carreterras. Bogotá.

 

 

Autor:

Ing. Henrry León Alonso.

Provincia: Cienfuegos.

Municipio: Cruces.

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