apuntes elementos geometría caminos GUAY

Universidad de Almería

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA RURAL

ÁREA DE EXPRESIÓN GRÁFICA EN LA INGENIERÍA

(Unidad docente de diseño y dibujo en la ingeniería)http://www.ual.es/GrupInv/AGR-199

Este material es de uso exclusivo para la docencia en la Universidad de Almería.

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Sistema de Planos Acotados

Elementos de la geometría y representación de caminos rurales

Sistema de Planos Acotados. Elementos de la geometría y representación de caminos rurales

Introducción

Sección transversal

Trazado

Trazado en planta

Trazado en alzado

Áreas de desmonte y terraplén

Método de los conos de vertido

Método de los perfiles

Planos a incluir en el proyecto de un camino rural

Bibliografía

Introducción


Son aquellas vías de comunicación que cubren las necesidades de tráfico en las áreas rurales

Se catalogan como “caminos económicos”: estarán bien dimensionados si con un coste mínimo se asegura el tráfico en todo tiempo.

Características de los caminos rurales:

- heterogeneidad del tráfico

- intensidad de tráfico variable en el tiempo

- usualmente no está afirmado



REVESTIMIENTO ASFÁLTICOBASESUB-BASEEXPLANACIÓN MEJORADA

PLATAFORMA1 CARRIL: mín. 4m, 2 CARRILES: mín. 7,5 m

CALZADA

2 CARRILES: mín. 5 mARCÉN 1 CARRIL: mín. 2,5 m ARCÉN

1,5-3 %BOMBEO

DESMONTE

CUNETA TERRAPLÉN

0,4m

EXPLANACIÓN

CIMENTACIÓN

FIRME



Calzada: zona dedicada a la circulación de los vehículos (1 ó 2 carriles)

Anchura:

1 carril: 2 carriles:



Bombeo o pendiente transversal: facilita la evacuación del agua de lluvia desde el firme hasta las cunetas.

Valor: 1.5-3%, en función de la pendiente longitudinal se prescribe que el agua recorra longitudinalmente, como máximo, el doble de la anchura del carril.

De la figura se deduce:

ABBD

AEAB

= iEAiAB t ×=×

2≤==ABBD

AEAB

ii

tEntonces:

2iit ≥

Línea

de m

áxim

a pe

ndien

te



Bombeo o pendiente transversal: Superficie del firme.



Cunetas: Recogen las aguas superficiales procedentes del camino y de los taludes en las zonas de desmonte.

Clasificación por su geometría: - Reducidas

- Trapeciales

- Triangulares

Clasificación por su ubicación:



Cunetas: Geometría: - ReducidasRecogen sólo aguas superficiales.

Se usan en zonas de desmonte en roca

Se cubren con rejillas

firme

firme

Desmonte

Desmonte



Cunetas: Geometría: - Trapeciales



Cunetas: Geometría: - ReducidasSe suelen emplear en caminos agrícolas ya que son las más económicas, pues se pueden ejecutar con motoniveladora.

en trinchera

elevado

a media ladera

en trinchera

elevado

a media ladera

en trinchera

elevado

a media ladera

en trinchera

elevado

a media ladera

c e e c

e e

e e c

Perfiles tipoSección transversal


Factores que condicionan el trazado del camino:

- económicos- turísticos- ecológicos- puntos de obligado paso- geométricos

Trazado


Trazado en planta


- Rectas

- Curvas circulares

- Curvas de transición

La geometría del trazado en planta de un camino rural se refiere al eje del mismo.

Trazado en planta.


- Rectas

Han de aparecer para:

- dar oportunidad a los adelantamientos

- adaptarse a condicionamientos externos

Se les suele dar una longitud máxima (Lmáx.) para evitar distracciones, la cual es función de la velocidad de proyecto (Vp):

2004183716701503133611691002835668Lmáx. (m)

120110100908070605040Vp(km/h)

Trazado en planta


- Curvas circulares

El radio dependerá de:

- El peralte y el rozamiento transversal

- La visibilidad de parada en toda su longitud

Estos valores se corrigen en función de la pendiente

Trazado en planta


- Curvas circulares

El radio mínimo viene dado por:

Donde:

V= velocidad

p= pendiente del peralte

ft= coeficiente de rozamiento lateral

Fijados V, p, y ft, se calculará el radio mínimo con la expresión anterior.

)(127

2

tfpVR

+×=

Trazado en planta


- Curvas circulares

Relación entre la velocidad, el radio y el peralte recomendado por la norma 3.1-IC.Trazado,de la Instrucción de Carreteras:

4.675.245.856.577777777777Peralte (%)

670570485410350305265225190155130105856550Radio (m)

110105100959085807570656055504540Velocidad (km/h)

Trazado en planta



Misión de las curvas de transición: Evitar la aparición repentina de la fuerza centrífuga producida al pasar de una alineación recta (radio infinito) a una curva (radio finito).

Trazado en planta



Es tanto más necesaria cuanto mayor sea la velocidad y menor el radio.

Entre el tramo recto y la curva circular se intercala la curva de transición, de longitud Lc, tal que:

-El incremento de fuerza centrífuga por unidad de tiempo no exceda de un valor aceptable

-La variación de pte. transversal no exceda del 4% por segundo

-Se cumplan una serie de condicionamientos geométricos para que el conductor perciba que entra en una curva

Trazado en planta


- Curvas de transición: clotoide

Ecuación intrínsica:

Donde:

R: radio de curvatura en un punto cualquiera

L: longitud de la curva entre su punto de inflexión (R=∞) y el punto de radio R

A: parámetro característico de la curva

2ALR =×

Trazado en plantaElementos de la geometría y representación de caminos rurales

- Curvas de transición: clotoide

Fijados A y L, se pueden deducir el resto de parámetros que definen la geometría de la curva de transición


- Curvas de transición: circular

(del Barrio, E.; citado en Dal-Ré, 1996)


- Peralte en curvas

Constituye una inclinación de la plataforma hacia el centro de la curva.

Se ejecuta de manera gradual.


- Sobreancho en curvasEl vehículo, cuando entra en una curva, ocupa un ancho mayor que en línea recta.

De la figura se puede deducir, despreciando los términos en s al cuadrado:

Donde s= sobrancho

l= longitud del vehículo

R= radio de la curva

s

Rls2

2

=


- Sobreancho en curvasValores del sobreancho según el M.A.P.A:

0.250.500.600.801.251.50Sobreancho (m)

20010080604020Radio (m)

Para radios ≥ 250 m no se considera el sobreancho


- Sobreancho en curvas

Transición del sobreancho:

1. Iniciar con la curva de transición y alcanzar el valor máximo al comenzar la curva circular. Ecuación del sobreancho (inst. carreteras):

Siendo x=l/L y=s/S

43 34 xxy −=

L= longitud de la curva de trans.

S=sobreancho total

l= longitud de la curva hasta el punto (x,y)

s= sobreancho en el punto (x,y)



Transición del sobreancho:

2. Si no existe curva de transición:

a. Alcanzar el sobreancho en la transición del peralte

b. Aumentar el ancho y alcanzar el máximo en el punto medio de la curva

a b



Trazado en alzado


- Factores a considerar:

Pendientes a adoptar: dependen de las características del terreno y de restricciones económicas Volumen de tierra a mover.

a. radios de curvatura empleados

b. Grado de ajuste del trazado al terreno original

c. Tortuosidad del camino

- Pendientes máximas:

- No es conveniente sobrepasar el 8%

- Se puede llegar al 10% en tramos de longitud < 250 m

Trazado en alzadoElementos de la geometría y representación de caminos rurales

i

100

101

102

103

104

A

i

100

101

102

103

104

Ab2

1b

i

100

101

102

103

104

Ab

c1

2

1b

2c

i

100

101

102

103

104

Ab

c1

2

1b

2c

1d2d

i

100

101

102

103

104

Ab

c1

2

1b

2c

1d2d

Be2

i

100

101

102

103

104

Ab

c1

2

1b

2c

1d2d

Be2

- Camino de pendiente constante sobre la superficie de un terreno

Trazado en alzadoElementos de la geometría y representación de caminos rurales

- Camino de pendiente constante sobre la superficie de un terrenoentre dos puntos dados.

100

101

102

103

104

A

B

100

101

102

103

104

A

Bi1

100

101

102

103

104

A

1

Bi1

B

100

101

102

103

104

A

1

Bi1

B2i

100

101

102

103

104

A

1

Bi1

B2i

2Bi

100

101

102

103

104

A

1

Bi1

B2i

2B3i

100

101

102

103

104

A

1

Bi1

B2i

2B3

Trazado en alzado


- Cambios de rasante. Acuerdos verticales.

-Se utilizan para contribuir a la seguridad, comodidad y aumentar la visibilidad

-Se utilizan curvas cuya variación de pendiente sea constante parábolas

Trazado en alzado


- Cambios de rasante. Acuerdos verticales: parábola.

-Eje de la parábola: vertical

-Se define en función del parámetro Kv, el cual depende de una serie de condicionantes:

-Visibilidad

-Aceleración vertical

-Estética

Trazado en alzado


- Cambios de rasante. Acuerdos verticales: parábola.

-Ecuación de la parábola:

-Ecuaciones de las rasantes:

-En los puntos de tangencia P1 y P2 la ordenada de la parábola se iguala a cada una de las rasantes, deduciéndose:

2210 xaxaaz ++=

xaazR 11011 += xaazR 12022 +=

2

111221 2

2a

aaTxx PP−

==−

Θ=Θ

= vKa

T22

2

El valor de Kv se calcula para que se cumplan los condicionamientos geométricos de visibilidad, comodidad y estética.

Trazado en alzado


- Cambios de rasante. Acuerdos verticales: circunferencia.

-Radio de las curvas de trazado circular:

V= velocidad base del proyecto en km/h

Rex= radio de la curva de acuerdo convexo en metros

Rev= radio de la curva de acuerdo cóncavo en metros

-Longitud de la curva de acuerdo, tal que cumpla las condiciones geométricas de visibilidad, comodidad y estética. Para ello:

convexosacuerdosparaVRex __2.0 2×>

100100

≥×Θ

=RL

cóncavosacuerdosparaVRev __1.0 2×=



Caminos horizontales- rectos- en curva

Caminos inclinados- rectos- en curva

Método de los conos de talud o conos de vertido




Línea de vertido

Conos de talud


Áreas de desmonte y terraplénElementos de la geometría y representación de caminos rurales


6 7 8 9 10 11 12 13 146 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

45

67

89

1011

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

45

67

8

11

4 5 6 7 8

910

11

9 10

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

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15

45

67

8

11

4 5 6 7 8

910

11

9 10

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

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15

45

67

8

11

4 5 6 7 8

910

11

9 10

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

45

67

8

11

4 5 6 7 8

910

11

9 10

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

45

67

8

11

4 5 6 7 8

910

11

9 10

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

45

67

8

11

4 5 6 7 8

910

11

1213

9 10

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

45

67

8

11

4 5 6 7 8

910

11

1213

9 10

i tdi

13

14

6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

45

67

8

11

4 5 6 7 8

910

11

1213

9 10 14

13

14

13

14

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

45

67

8

11

4 5 6 7 8

910

11

1213

9 10 14

13

14

13

14

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

45

67

8

11

4 5 6 7 8

910

11

1213

9 10 14

13

14

13

14

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

i tdi6 7 8 9 10 11 12 13 14

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

15

i tdi



50

51

52

53

545556

5758

59

49

50

51

52

53

545556

5758

59

56

57

58

59

49



5455

53

52

58

56 57

5455

53

52

58 PC=50

56 57

5455

53

52

58 PC=50

56 57

5455

53

52

58 PC=50

56 57

5455

53

52

58 PC=50

56 57

5455

53

52

58 PC=50

56 57

ef

5455

53

52

58 PC=50

56 57

E F

ef



50

51

52

53

545556

5758

59

56

57

58

59

49

E F

50

51

52

53

545556

5758

59

56

57

58

59

49

E F

A

B

50

51

52

53

545556

5758

59

56

57

58

59

49

E F

A

B

C D

G H

50

51

52

53

545556

5758

59

56

57

58

59

49

E F

A

B

C D

G H

50

51

52

53

545556

5758

59

56

57

58

59

49

Comparación con el método de los conos de talud:



5455

53

52

58 PC=50

56 57

E F

ef

Planos a incluir en el proyecto de un camino ruralElementos de la geometría y representación de caminos rurales

- situación (1/50000, 1/25000)

- estado actual (1/50000, 1/25000)

- estado futuro (1/2000, 1/1000)

- perfil longitudinal (EH-EV= 1/2000-1/200, 1/1000-1/100)

- perfiles transversales (1/100, 1/200)

- perfiles tipo (1/50, 1/25)

- elementos auxiliares (drenajes, barreras de seguridad, etc)

- detalles (cunetas, pasos de agua, cruces con canales , etc)


4

5

6

7

810

6

789

1011

7

1

2

3

45

8

9

12

2

1

3

13

EXPLOTACIÓNDE ORIGEN

al Higuerón3 km

ALMACÉN

CARRETERACOMARCAL-123

a Almodovar17 km

ArroyoTamujoso

ArroyoVeredón

9

97

6

0 5 10 15 20 25 m

Situación


4

5

6

7

810

6

789

1011

7

1

2

3

45

8

9

12

2

1

3

13

A(3)

B(13)


al Higuerón3 km

ALMACÉN


a Almodovar17 km

ArroyoTamujoso

ArroyoVeredón

9

97

6

0 5 10 15 20 25 m

Alineación nº1recta en 65.8 m

Alineación nº2Curvaradio= 41.8 mángulo= 69ºlongitud=50.3 m

Alineación nº3recta en 93 m

Estado actual


7

86

910

5

4

7

8

9 87

12

11

10

6

1

23

45

1

2

3

8

9

7

8

65

46 7 6

A(3)

B(13)

4

5

6

7

8

9

10

11

12


ALMACÉN


al Higuerón3 km

17 kma Almodovar

0 5 10 15 20 25 m

A(3)

B(13)

p1

p2

p3

p4

p5

p6p7

p8

p9

p11

p12

p10

p13

Estado futuro


Perfil longitudinal

02468

1012

COTAS ROJASTERRAPLÉN

DESMONTE

ORDENADASRASANTE

TERRENO

DISTANCIASAL ORIGEN

PARCIALES

PERFIL Nº

ESTADO DE ALINEACIONES

{{{

A

B

2.855 1.275

0.927 1.044 0.818 0.562 0.490

0.426 0.611

13 12 11 10 9 8.5513 8 7 6.1400 6 5 4 3

13 9.145 9.724 10.927 10.044 9.369 8.562 7.490 6.523 6 5.426 4.611 3

0 20.913 41.827 62.740 83.654 93.039 104.567 125.481 143.338 146.394 167.308 188.221 209.135

0 20.913 9.384 11.528 17.857 3.05520.913 20.913 20.913 20.913 20.913 20.913 20.913

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Nº 1 RECTA DE 65.8 mNº 2 CURVAÁNGULO = 69ºLONGITUD = 50.3 m

Nº 3 RECTA DE 93 m

0 2 41 3 5 mEV

0 5 10 15 20 25 mEH

RAMPA DEL 4.78%


02468

1012


DESMONTE

ORDENADASRASANTE

TERRENO

DISTANCIASAL ORIGEN

PARCIALES

PERFIL Nº


{{{

B

2.855 1.275

0.927 1.044 0.818 0.562 0.490

13 12 11 10 9 8.5513 8 7

13 9.145 9.724 10.927 10.044 9.369 8.562 7.490

0 20.913 41.827 62.740 83.654 93.039 104.567 125.481

0 20.913 9.384 11.52820.913 20.913 20.913 20.913

1 2 3 4 5 6 7 8

Nº 2 CURVAÁNGULO = 69ºLONGITUD = 50.3 m

Nº 3 RECTA DE 93 m

0 2 41 3 5 mEV

0 5 10 15 20 25 mEH

RAMPA DEL 4.78%

Perfil longitudinal (detalle)


Perfil longitudinal

02468

1012


DESMONTE

ORDENADASRASANTE

TERRENO

DISTANCIASAL ORIGEN

PARCIALES

PERFIL Nº


{{{

A

B

2.855 1.275

0.927 1.044 0.818 0.562 0.490

0.426 0.611

13 12 11 10 9 8.5513 8 7 6.1400 6 5 4 3

13 9.145 9.724 10.927 10.044 9.369 8.562 7.490 6.523 6 5.426 4.611 3

0 20.913 41.827 62.740 83.654 93.039 104.567 125.481 143.338 146.394 167.308 188.221 209.135

0 20.913 9.384 11.528 17.857 3.05520.913 20.913 20.913 20.913 20.913 20.913 20.913

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Nº 1 RECTA DE 65.8 mNº 2 CURVAÁNGULO = 69ºLONGITUD = 50.3 m

Nº 3 RECTA DE 93 m

0 2 41 3 5 mEV

0 5 10 15 20 25 mEH

RAMPA DEL 4.78%


Perfiles transversalesP13

D=0.11 m0

20.9135 P12

D=4.80 m0.6110

20.9135

2

2

P11

D=5.30 m0.4264

20.9135

2

P10

D=2.15 m3.0558

2T=0.26 m 2

P9

D=2.79 m0.3770

17.8577

2T=0.10 m 2

0

P8

D=0.60 m0.4902

20.9135T=1.33 m

22

P7

D=5.31 m0.5620 2

P6

D=5.85 m0.8181 2

11.5288

P5

D=7.68 m1.0440 2

9.3847

P4

D=2.84 m0.9278 2

20.9135

P3

T=9.33 m1.2755 2

20.9135

P2

T=33.81 m2.8554 2

20.9135

P1

20.9135

0 1 2 3 4 5 mEV = EH

PERFIL DESMONTE(m2)

TERRAPLÉN(m2)

DISTANCIA(m)

1 0 02 0 33.81 20.9143 0 9.33 20.9144 2.84 0 20.9145 1.044 0 20.9146 0.82 0 9.3857 0.562 0 11.5298 0.60 1.33 20.9149 2.79 0.10 17.858

10 2.15 0.26 3.05611 5.30 0 20.91412 4.80 0 20.91413 0.11 0 20.914

BibliografíaElementos de la geometría y representación de caminos rurales

AGÜERA, F.; F.J. AGUILAR; F. CARVAJAL; J. MARTÍN-GIL. Aplicaciones del sistema diédrico y acotado en la ingeniería rural. Almería: Librería UAL, 1998.

AGÜERA, F.; F.J. AGUILAR; F. CARVAJAL. Introducción a la Geometría Descriptiva. Almería: Servicio de Publicaciones de la Universidad de Almería, 1999.

COLLADO SÁNCHEZ-CAPUCHINO, V. Sistema de planos acotados. Sus aplicaciones en ingeniería. Albacete: Editorial Tebar Flores, S.A., 1988.

GENTIL BALDRICH, J.M. Método y aplicación de representación acotada y del terreno. Madrid: Biblioteca técnica universitaria. Editorial Bellisco, 1998.

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