Clase 3 Trazado de Linea de Gradiente

8/17/2019 Clase 3 Trazado de Linea de Gradiente

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TRAZADODELINEAGRADIENTE

Ing.VictorPeñaDueñas


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EVALUACIONDERUTASYTRAZADODELÍNEAG

En el trazado de una carretera presentan diferentes etapas, siendo alimprescindibles, mientras que otras dependen de factores tales como la topogimportancia del proyecto, disponibilidad de recursos, información disponiblpremura de los diseños.

RECONOCIMIENTOYSELECCIÓNDERUTAS.Inicialmentesedeberecopilartodalainformacióndisponiblenecesariaparapodelestudiodelasposiblesrutas.

Estainformaciónpuedeconstarde:

•Fotografíasaéreas•Restitucionesaerofotogrametríasaescalareducida•Mapasyplanostopográficosexistentesdelaregión•Estudiosdetránsitodevíasaledañas•Datosmeteorológicos


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EVALUACIÓNDERUTAS.Sedebellevaracabounaseriedeanálisiscomo:

• Determinarpuntosdecontrolsecundario:posiblesponteaderos (crucesfavoradeagua),depresionesdelascordilleras,víasexistentes,pequeñaspoblaciones

defallasopantanosquedebenserevitados.• Hallarpendienteslongitudinalesytransversalespredominantes.• Determinarcaracterísticasgeológicas.• Ubicarfuentes demateriales(canteras).• Determinarposiblessitiosparaladisposicióndedesechossólidos(“botaderos• Establecercantidad,claseydireccióndelosdiferentescursosdeagua.• Establecercondicionesclimáticasometeorológicas.

• Observardesdeelpuntodevistadelalineamientohorizontalcualpuedearrojsuave.

Basados en los resultados de los análisis realizados se determina entonces cual prutas más favorables, con el fin de desarrollar un estudio más detallado sobre estsolución óptima en términos económicos, técnicos, estéticos, ambientales y social


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EstudiodeRutas


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FOTGRAFIAAEREA


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Las alternativas propuestas como posibles rutas necesariamente no tcompletamente independientes. Puede suceder que parte de una ruta seaotra. Lo anterior se deba a que habrá zonas que dadas sus características físpaso obligado.Sobre las rutas seleccionadas se puede realizar un reconocimiento siguienreglas de Wellington que podrían resultar útiles:

• Nodebehacersereconocimientodeunalíneasinodeunafajadeterrenoposible.

• Todaopiniónpreconcebidaafavordeunalíneaenparticulardebeserabaespecialmentesiesdelalíneaqueparecelamásobvia.

• Evitarlatendenciaaexagerarlosméritosdelaslíneacercanasacarreteraspoblados,desigualdadesdelterreno,puntosrocosos,cuestasempinadas,p

loparecido,ejerceunainfluenciamalfundadaenlamentedelexplorador.• Laslíneasdifícilesderecorrerapieodevegetaciónmuytupidaparecenpenrealidadson.

• Debehacerseuninventariohidrográficodelarutaestudiada.• Sedebedarpococréditoatodainformacióndesfavorable,seacualfueses

noestedeacuerdoconsucriterio.


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EstudiodeRutas


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PLANODEINTERFERENCIAS

Soncadaunodelosmapaspolíticos,sociales,económicos,ecológicos,defenaturales,etc quenosayudaranatomarlamejordecisiónencuantoaladedelamejorrutadeltrazadodeunacarreta,ejemplo:

MapaVialesMapaderelieveMapaclimatológicoMapadesuelosMapadecuencasMapapoblacionalMapageológico,etc


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TRAZADO DE RUTAS


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TRAZADODERUTASEs trazado de una ruta siguen una determinada pedenominada pendiente de trabajo, se puede trazar:

Directamente en campoO en gabinete sobre un plano topográfico.

TRAZODELALINEAGRADIENTE

OROGRAFIADELTERRENO

VELOCIDADDELDISEÑO

PENDIENTEMAXIMA

LONGITUDINALDE

LACERRETRA

IMDA

EQUIDISTANCIAD

PLANO

TÓPOGRAFICO


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TRAZODERUTAS

Cuandonosedisponedeplanostopográficososimplementesedesealocalizar

cerosdirectamenteenelterrenoesnecesarioelusodeunnivelAbney (clisímeeclímetro)odependienteyunamira.

Lapendienteautilizarsepuededeterminarportramosyparacalcularsesedebdistanciaarecorreryladiferenciadealturaentrelospuntosextremosdecada


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• Se gradúa el eclímetro con la pendiente detrabajo.

Delongitudvariada(5”+16”+3/8”,7”+3/4”etc,).Elradiodelarco,generalm

dosgraduaciones:(1) Graduablede90ºgraddirecciones,conlectura10´ minutos.

(2) Graduaciónenporcende0%a100%.Cuerpoaluminiorígido.

Ref.:WWW.cosaola.sac

Ojo


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OBJETIVO

Señal


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Recordarlalecturadeángulosdebeseralamismaalturadeambosjalonesapartirdelsue

H1

H

2

H1=H2

Se señala dos jalones a la misma altura, un jalón para el operador quien manejel otro para el jalonero que irá adelante. Otra alternativa es señalar un jalón a laoperador.


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Jalones

Medidadelongitud(CONWINCHA),aproximadamentehorizontalentreambosjalones

Puntodeinicio

Operador

Jalonero

Puntodeinicio(Ao1

Punto2)

Luego el operador se ubica donde estuvo el jalonero y este avanza hacia adelante nuev


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Medidadelongitud(CONWINCHA),aproximadamentehorizontalentreambosjalones

Punto2

Operador

Jalonero

Punto3

g p j ysucesivamente se repite esta operación hasta terminar.La sucesión de estos puntos logrados viene a ser la línea de banderas o línea de gradie


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Elprocedimientoeselsiguiente:• SefijaenelnivelAbney lapendientedeseadaparalalíneadecerosolíneade• Seubicaelnivelaunaalturadeterminadayapropiadaparaelojosobreunjal• Enelterrenoseubicaelpuntoopuntosquetenganunalecturademiraigual

Abney oClisímetrosobreeljalón.•

LasuperficiedelterrenoenladirecciónobservadormenoslecturademiratenpendienteigualalamarcadaenelnivelAbney.


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EnlaFigpuntoAestableciddelojoH

pendientnivelAbnlecturaenpuntoB

ParacalcularlaalturadecorteCb enelpuntoBsetiene:Cb =Ca+Ho– Mb

SilamiraseubicaenelpuntoCdondesepresentaunrelleno,laalturadeesteLLc =Ca+Ho– Mc

ElvalorparaCb espositivomientrasqueelobtenidoparaLLc esnegativo,signexpresióngeneralparacalcularelcorteollenodeunpunto2apartirdeunpun(CorteoLleno)2=AlturaOjo± (CorteoLleno)1– LecturaMira


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En un plano a escala y con curvas de nivel, la línea de gradiente se realiza medial cual se le da la abertura equivalente a la longitud que representa la pendiente d

Procedimiento1. Haciendo centro con una de las putas del compas en el punto d

interceptando las curvas de nivel en forma consecutiva. Cuando se asciependiente positiva (+%) y cuando se desciende pendiente negativa (-%).

2. Cada punto de intersección se señala, y se va uniendo, lográndose unadenominada línea de gradiente o línea de banderas.

TRAZADOENGABINETE

CONSIDERACIONES


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CONSIDERACIONES

• La línea de gradiente da una idea aproximada de la tendencia que puede tenela vía, su longitud, sus cambios de pendiente y cantidad de curvas horizontales

• Los cambios de pendiente en una línea de gradiente no deben realizar

aproximadamente menores a 120 metros.• Se debe respetar la pendiente máxima permitida por la Norma peruana p

carreteras DG2014• Se debe tener presente que la gradiente aproximadamente es el promedio de

tramo. Ejm, Si trazamos una gradiente de 5%, probablemente las pendientesel rango de 5% ± 3%.


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CONSIDERACIONESSOBRELOSTRAZADOS.

Los dos puntos están en el fondo del mismo valle


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El fondo de un valle es a veces poco aconsejable para desarrollar el trazadopreferible llevarlo a cabo sobre los flancos de este. Si los puntos están situadode una corriente de agua, se debe buscar el sitio adecuado para atravesar este. Sun punto tal que considere no solo el aspecto geométrico sino también el est

hidráulico y geotécnico.

Puede ocurrir también que uno de los lados presenta una pendiente transversa


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Puede ocurrir también que uno de los lados presenta una pendiente transversapor lo que es recomendable cruzar la línea hacia la otra margen (ruta b), si spronto posible.Cuando se debe atravesar un río o corriente profunda, no se requiere definirhasta el borde de esta, es decir, cortar todas las líneas de nivel hasta llegcorriente. En este caso se debe atravesar una línea recta desde una curva de ni

curva u otra cercana de la otra margen,

Losdospuntosestánsobreunamismafaldaoladera.


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Si la pendiente no es muy grande la línea recta podría ser la solución, mconsiderable se debe recurrir a alargar el recorrido generando algunas vueltadirección (desarrollos). Estos cambios de dirección es preferible realizarlosplanas y distanciados lo más que se pueda para que luego no se presentehorizontal muy forzado o deficiente, es recomendable modificar la pendiente d

con el fin de evitar las zonas con altas pendientes transversales.

Losdospuntosestánsobrevertientesopuestasdeunamismahoya.


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EnestecasoeltrazadomásevidenteseríalalínearectaA– B,perosepuedeosoluciónesinadecuadayaqueserequieredeunrellenodemasiadoaltoounpuotrasoluciónpodríaserlarutaA– C– B,siguiendocasilamismacurvadenivsoluciónpresentaunapendientelongitudinalmuysuavearrojaunalongitudexcmásadecuadaseríaunaintermedia,partiendodeAybajandohastaelfondodeporD,paraluegoascenderhastallegaralpuntoB,conunapendientequenosmáximapermitida.

Los puntos se encuentran sobre vertientes opuestas del mismo contrafuerte. E


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p pmuy similar al caso anterior, solo que acá primero se asciende y luego se des A – B significa un corte muy alto, mientras que la dirección A – C – Brecorrido excesivo e innecesario. La solución más práctica es entonces la lascendiendo y descendiendo con una pendiente adecuada.

TrazadolíneadependienteconstanteEn terrenos con topografía accidentada – ondulados, montañosos- para efect


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la mejor ruta, se procede a definir las líneas de pendiente con el fincomparación racional de las diferentes alternativas propuestas aportando cque permitan seleccionar la mejor ruta.


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FormadeenlazardospuntosobligadosSi se requiere unir dos puntos, el trazado de menor longitud será el que u


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máxima admisible o permitida. Al estudiar el enlace entre dos puntos cpendiente uniforme, habrá que determinar cual es la pendiente máxima estimforma de hallarla puede ser por tanteo, estimando una longitud aproximada yaltura entre los dos puntos a unir. Otra forma más precisa para determinarlpendiente parciales trazadas a partir de los puntos a unir.

Se debe tener en cuenta que el procedimiento para obtener la PME es válidr l r s s d ir q d s i d s i d C d l t rr s i


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regulares, es decir, que desciendan o asciendan. Cuando el terreno es muy idifícil obtener una línea de ceros uniforme, lo que significa que no existemáxima estimada. En estos casos es conveniente determinar cuál es la pendpara cada tipo de terreno que se vaya presentando de modo que no excemáxima permitida.

Lacompensacióndelmovimientodetierrasepresentatambiénenelsentgenerando secciones mixtas, es decir con excavación y con terraplén.


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generandoseccionesmixtas,esdecirconexcavaciónyconterraplén.


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• Generalmente, el espaciamiento vertical de la curvas drelacionado con la escala del plano. Así Plano a escala 1/500 esta cada 0.50 m

Plano a escala 1/1000 esta cada 1.0 m Plano a escala 1/2000 esta cada 2.0 m Plano a escala 1/5000 esta cada 5.0 m Plano a escala 1/10,000 esta cada 10 m Plano a escala 1/25,000 esta cada 25 m

Plano a escala 1/100,000 esta cada 50 m, 100 m


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LÍNEAPRELIMINAR

Luego de decidir cual de las alternativas en estudio presenta las mejoresprocede a definir sobre esta la línea preliminar. La poligonal del procorresponde prácticamente a la línea preliminar, o a esta última con algunos cque se requieran en el momento de realizar el diseño geométrico o de materia vía. La línea preliminar se obtiene a partir de la línea antepreliminar o ceros.

Pautasycriteriossemencionanacontinuación:


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Se debe seguir la misma dirección de la antepreliminar pero obteniendo ladosea posible.

Evitar dos curvas continuas del mismo sentido, izquierda – izquierda o derech

consideración se hace desde el punto de vista estético, geométrico y de la seg Cuando la antepreliminar es demasiado quebrada y se deben reemplazar varisola se debe buscar que esta última no se aleje demasiado de las demás.

Se debe tener en cuenta que a mayor ángulo de deflexión se requiere unapor lo tanto una mayor distancia entre vértices de la preliminar.

Cruzar los ríos y diferentes corrientes de agua de forma perpendicular a esten los sitios más estrechos, de modo que se obtengan longitudes cortas para l

De igual forma es recomendable cruzar las vías existentes, carreteras y ferperpendicular posible de modo que no se comprometa la visibilidad.

Como la línea preliminar se aleja aún más que la antepreliminar de la lrecomendable estimar, basados en las curvas de nivel, las magnitudes de loque se van presentando de modo que estén dentro de valores aceptables y ma

En la se ha obtenido una línea preliminar a partir de la línea antepreliminar;la parte final no fue posible reemplazar las dos curvas derechas por una


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distancia entre ellas y la dirección de las rectas extremas. A partir de este punse puede desarrollar de diferentes maneras y la decisión de tomar alguna dede la calidad en la información que se tenga en ese momento.


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En el grafico se observa el trazado de una línea preliminar a la cual se li l i i í d d l i d


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secciones transversales cuyo espaciamiento varía de acuerdo al tipo de terrenes que este entre 20 y 50 metros. Acá el perfil y secciones transversales dpodrán ser entonces obtenidos de la respectiva topografía con una aceptable p

TRAZADODERUTAMETODODELCOMPAS


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Para cada dos puntos de control mas inmediatos determine sus cotas y la lolínea de vuelo entre ellas(distancia recta) a la que se le aumentará un porcentaja la topografía) obteniéndose la longitud probable de trazo, a fin de que concalculamos la pendiente para la siguente fórmula

Silaicalculadaesundatocompatibledediseñootrazoseprocedeacalculardelcompás


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TRAZADO DE RUTA METODO DEL COMPAS


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• Eneltriangulo:

100

L

Ei L

100=

i

E

L=

100xE

i

Escaladelplano

L= 100

E=diferenciadenivelentredoscurvasconsecutivasI=pendientedetrabajoL=aberturadelcompas(cm)K=Denominadordeescaladeplano

TRAZADO DE RUTA METODO DEL COMPAS (Cm)para el trazo de gradiente en gabinete (Ejemplo)


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para el trazo de gradiente en gabinete (Ejemplo)

• Eneltriangulo:

100

L

Ei

L=100xE

i

Escaladelplano

Paraelplano1:2000

Diferenciadecotasencurvasconsec

L=100x200

i

2000

L=10

i cm

Serelosvamáxim

reservdiseñ

E=diferenciadenivelentredoscurvasconsecutI=pendientedetrabajo(%)L=aberturadelcompas(cm)K=Denominadordeescaladeplano

Pendientedetrabajo(%)

Aberturadelcompas(cm)

Distanciareal(mt)

1.0 10.0 200.0


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1.0 10.0 200.0

1.5 6.7 133.3

2.0 5.0 100.0

2.5 4.0 80.0

3.0 3.3 66.63.5 2.8 57.1

4.0 2.5

4.5 2.22

5.0 2.0

5.5 1.82

6.0 1.676.5 1.5

7.0 1.43

7.5 1.33

8.0 1.25 25.0

PLANO1:2000


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TrazodegradientedesdepuntoAhastapunto


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LÍNEADEBANDERASo LINEADECEROS

3

9

8

7

6

5

411

10

A

B

g p pB

Ejemplo:Elpresenteplanotienelassiguientes Siqueremostra

í l


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p p gcaracterísticas:Escaladeplano:1/2000Equidistanciaverticalencurvasdenivel:

2mPortanto:K=2000E=2mSetendráque:

Silagradientequesenospideparaeltrazoes5%,entoncesi=5

centímetros,laecurvasdenivel

Estaeslamedquedebeteneaberturadelcompás,segúnsiguientedeta

ESTUDIODERUTASPARAELTRAZADODEVÍAS.Seentiendeporrutaalafajadeterreno,deanchovariable,queseextiendeenterminales e intermedios por donde la carretera debe obligatoriamente pasar y


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terminaleseintermediospordondelacarreteradebeobligatoriamentepasarypodrálocalizarseeltrazadodelavía.

LONGITUDAPROXIMADADELARUTA.La longitud de una carretera está en relación directa con su alineamiento; ml it d i t d t t l d ll l t d


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longitud se ve incrementada, tanto por los desarrollos como por los puntos de cde la línea recta entre los puntos terminales de la carretera.Elcálculodelalongitudaproximadadependedeltipodeterrenodondeseefectúpuededeterminar:

LÍNEADEVUELOSe llama línea de vuelo a la línea que une los puntos terminales de una carreterala distancia más corta entre estos puntos; en la práctica, la longitud de la carreteesta línea ideal, puesto que el trazo se ira acomodando a la topografía del terrenla longitud aproximada se determina aumentando a la línea de vuelo un porcentadepende del tipo de topografía del terreno. Así, si el terreno es ondulado se le40%, si el terreno es accidentado, se le aumenta un 80%. En casos especiales, esllegar hasta el 100% o más.

Expresadoenunaformulasetiene:Longitudaproximada=Líneadevueloxcc=Constantequedependedelterrenoyvariade1,4a2.

LÍNEADEPENDIENTEODECEROS.Es aquella línea que, pasando por los puntos obligados del proyecto, conseuniforme especificada y que de coincidir con el eje de la vía este no aceptaría c


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uniforme especificada y que de coincidir con el eje de la vía, este no aceptaría crazón por la cual también se le conoce con el nombre de línea de ceros.

PENDIENTEMEDIADELAVÍA Secalculalalongitudaproximada,determinandoladiferenciadenivelentrelosp ylascotasdelospuntosmásaltosomásbajosqueconstituyenlospuntosdeconLasumatoriadelasdiferenciasdenivel(desnivelacumulado,delosdiferentespualturatotalporvencerparaejecutareltrabajo.H=Sumatoria(h1+h2+h3+h4+h5+......)

Seexpresaráenlasiguienteformula:L=H/(p(%))

Dónde:L=Longitudaproximadadelarutaenmp=Pendientemediaconsiderada

Ej.ParaunarutaconH=240myp=3%;setiene:L=240/0,03=8000m

RUTASYLÍNEASDEPENDIENTE

Ó


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SELECCIÓNDERUTAS.Se entiende por ruta aquella franja de terreno, de ancho variable, comprendida eobligados extremos y que pasa a lo largo de puntos intermedios, dentro de larealizar la localización del trazado de una vía. Los puntos obligados son aquellos

intermedios por los que necesariamente deberá pasar la vía, ya sea por reconómicos, sociales o políticas; como por ejemplo: poblaciones, áreas prodpuntos geográficos como valles y depresiones, etc.

La identificación de una ruta a través de estos puntos obligados o de control prpor otros puntos intermedios de menor importancia o de control secundario, hac varis rutas alternas. Son ejemplo de puntos de control secundario: caseríos,

cañadas, cruces con otras vías, zonas estables, bosques, etc.

Para todas las rutas alternas, es necesario llevar a cabo la actividad denominada sla cual comprende una serie de trabajos preliminares que tienen que ver conestudio de planos, reconocimientos aéreos y terrestres, poligonales de estudio, etc

EVALUACIÓNDELTRAZADODERUTASMETODODEBRUCE

E i i é d d l ió d d l l l


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Existen varios métodos de evaluación de rutas y trazados alternos, con los cualesmejor selección, Dentro de estos métodos, se encuentra el de Bruce, en elconcepto de longitud virtual. Compara, para cada ruta o trazado alterno, sudesniveles y sus pendientes, tomando en cuenta únicamente el aumen

correspondiente al esfuerzo de tracción en las pendientes. Se expresa así: o= + ∑

Dónde: X0=Longitudresistente(m) X=Longitudtotaleltrazado(m)

∑y=desnivelosumadedesniveles(m)K=Inversodelcoeficientedetracción.

Elvalordelinversodelcoeficientedetracciónestáenfuncióndeltipodecapaderodaduraplaneadaparaelpavimentodelavía:


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TipodeSuperficie

Valor

mediodek

Carreteraentierra 21

AcondicionamientoMcAdam 32

Pavimentoasfáltico 35

Pavimentorígido(concreto) 44

Laevaluaciónserealizaenlosdossentidosdecirculaciónapartirdeunapendierecomendada o especificada para la vía. Cuando la pendiente de un tramo descen


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recomendadaoespecificadaparalavía.Cuandolapendientedeuntramodescenrutaseamayoralarecomendada,la∑(y)delaecuaciónanteriorseafectadelamanera:

Donde:

∑(y):Sumatoriadelasdiferenciasdenivelascendentesenelsentidodeevali:LongituddeltramodescendenteconPi>Pr

Pi:PendientedeltramoencuestiónPr:Pendienterecomendadaoespecificadaparaelproyecto


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CASOPRACTICO

Enelplanoquesemuestraelterrenopresentaunapendientetransversalde73.

orografíatipoIII,Indice mediodiarioanual(IMDA)390veh/dia,eldiseñodet velocidaddediseñode30– 50Km/hyunapendientelongitudinalmáximade1determinadaes6%,laescaladelplanoesde1:20000,concurvasdeniveldeequde10mRealizarelestudiodeposiblesrutasqueunaelpuntaAyBteniendoencuentapavimentadoconconcreto.


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Velocidaddediseñotomamoslamedia30y50Km/h;entoncesserá40km/h.

Sobreelplanodadosehantrazadotresposiblesrutas,mediantelaidentificaciónpuntosdepasoA,a,b,c,d,e,f,g,h,i,B;estasson:

RutaA=AabcBRutaB=AdefBRuta3=AghiB.


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ANALISISMEDIANTEELMETODODEBRUCE

Laevaluaciónpreliminardelastresrutassehara conbaseenlacomparaciónlongitudes desniveles y pendientes; cuya ecuación será:


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longitudes,desnivelesypendientes;cuyaecuaciónserá:

Paracadarutasetienelassiguienteslongitudesresistente


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Comoseobserva,paraambossentidos,larutademenorresistenciaeslaruta1.

SELECCIÓNDERUTAMEDOTODELOSPESOS

E t ét d d t i l j t l 2 t ll f


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Estemétododeterminaquelamejorrutaqueenlaza2puntosesaquellaqueofmejorescaracterísticastécnicas,elmenorcosto,elmayoríndicedeutilidadecosocial.

Paraelloseformulauncuadrocomparativodelascaracterísticasfundamentalestrazadascomo:longitud,pendientemediaymáxima.Longituddepuentes,numalcantarillas,numerodecurvasdevuelta,badenes,comunidadesquelograunir,quenosdarámayoreselementosdejuicioenelprocesodecalificación;entrelotenemos:MétodosdelospesosabsolutosyMétodosdelospesosrelativos.

METODODELOSPESOSABSOLUTOSEstemétodoconsisteencalificardelasiguientemanera:


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Conelnumero1:lomaseconómico,lomascómodo,lomasseguro

Conelnumero2:loregulareintermedio

Conelnumero1:loantieconómico,loincomodo,lomenosseguro

Segúnruta eleg ya que a

j


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puntajea laos de

Como se variaciónla ruta3ruta 1 yno esmétodo variaciónalta.

METODODELOSPESOSRELATIVOSEstemétodoessemejantealdelospesosabsolutos,peroconlacondiciónquese

f bl l l d b i l d l í i


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masfavorable,luegoporregladetresseobtieneelpesodelasotrascaracterísticamasventajosoqueeldelospesosabsolutos.

CalculodelosPesosrelativos

Alascaracterísticasdemenorvalorseleasignaunpesoequivalentea1,demaner valoresseránmayoresa1,peroteniendocomoreferenciaelmínimovalor,hacemotressimple,perocomolaunidadnoalteraelvalor,dividimosdemaneradirectaloentreelvalormenorydeestamaneraobtenemoslospesosrelativos.


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P l l ió fi l d t li l M t d d b i t


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Para la selección final de una ruta aplicamos el Metodo de bruce, es importa y seleccionar la ruta optima de acuerdo a las condiciones topográficas,hidrológicas y de drenaje, determinando la mas favorable el de menor cmayor índice de utilidad económica, social y estética.


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