Diseño geométrico de vías con aplicaciones básicas en Excel y Autocad. Wilman Muñoz Prieto

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4 Contenido Introducción Capítulo I Definiciones básicas Clasificación de carreteras Capítulo II Controles o parámetros de diseño Distancia de visibilidad Capítulo III Alineamiento horizontal o diseño en planta Curvas circulares simples Curvas circulares compuestas Curvas de transición Sección transversal detallada Capítulo IV Diseño vertical o diseño de la rasante Capítulo V Movimiento de tierras

5 7 Introducción E ste libro pretende ser una herramienta práctica para todos aquellas personas involucradas en el Diseño Geométrico de Vías, especialmente los que no tienen experiencia en el manejo de software y deben realizar Diseños con un alto grado de exigencia. El uso de herramientas básicas del Excel y del Autocad, son las bases para el desarrollo de este libro y les permitirá a los usuarios seguir una metodología en el desarrollo de un Diseño Geométrico a nivel de planimetría y de altimetría. Para realizar un diseño geométrico de carreteras existe en el mercado, Software que ayuda a simplificar los cálculos, operaciones y presentaciones, pero por su alto costo y baja demanda en las licencias, no es fácil para las universidades y empresas pequeñas de ingeniería, ocasionando que los futuros profesionales y egresados no conozcan los productos de software actualizado en conceptos de diseño vial. Esto ocasiona que los futuros profesionales no puedan acceder al software por las razones mencionadas, originando que no podamos ser competitivos en el mercado laboral. Esto me motivó a realizar una metodología de diseño geométrico de vías empleando herramientas de Excel y Autocad, que permiten realizar cálculos de una manera rápida y sencilla, teniendo a favor que son herramientas computacionales de fácil acceso en el mercado. En el libro se ilustran ejercicios prácticos que permite a los lectores seguir paso a paso una metodología de fácil entendimiento en el desarrollo de un proyecto vial, mediante el uso de herramientas computacionales, de esta manera se realiza el diseño de curvas horizontales, diagramas de peraltes, carteras de tránsito, cálculo de coordenadas planas, cálculos del diseño ver-

6 tical, carteras de rasante, diagramas de masas, cálculo del movimiento de tierras y en general la presentación de la vía en planta y perfil. Este estudio pretende ser una herramienta práctica y útil para todos aquellos que están vinculados con los proyectos y desarrollos viales, en especial a los estudiantes de ingeniería civil y/o carreras afines. Debo resaltar que el texto está orientado a aquellas personas que tienen conocimientos y bases teóricas del diseño geométrico vial, por esta razón no se entra en detalle en la deducción de las ecuaciones, por lo cual remito al lector a revisar estos conceptos en el manual de diseño geométrico de vías publicada por el Instituto Nacional de Vías Invías, y al libro del profesor James Cardenas Grisales. El libro presenta en el capítulo uno las definiciones más utilizadas en diseño geométrico y clasificación de carreteras. En el capítulo dos se describen los parámetros de diseño como controles a emplear en un proyecto de carreteras. En el capítulo tres se definen los tipos de empalmes, la geometría horizontal de un diseño, la sección transversal detallada de una vía y se presentan ejercicios resueltos del diseño en planta. En el capítulo cuatro se describe el tipo de empalme vertical que existe en el diseño, se desarrollan ejercicios en el diseño de la rasante de una vía. El capítulo cinco presenta el movimiento de tierras que se genera en un proyecto de diseño geométrico de carreteras, usos y construcción del diagrama de masas.

7 9 Capítulo I 1. Generalidades La localización o replanteo de una vía está condicionada en un alto grado por la topografía, las características físicas, geométricas de los vehículos y los usos que se le da a la tierra en la franja de terreno que atraviesa el proyecto. La topografía es uno de los factores principales en la localización física de una carretera pues afecta la velocidad, el alineamiento, las pendientes, las distancias de visibilidad y las secciones transversales. Los terrenos montañosos, los terrenos planos, las pendientes, los ríos y los lagos generalmente presentan limitaciones al diseño y a la localización. En las zonas planas realmente la topografía tiene poca influencia, pero si puede presentar dificultades en algunos elementos de diseño como drenaje las intersecciones a diferente nivel. Por otra parte en los terrenos irregulares la localización de una carretera y ciertos elementos de diseño dependen casi exclusivamente de la topografía. Cuando se presentan pendientes altas y restricciones a las distancias de visibilidad se reduce la capacidad de las carreteras de dos carriles y también la velocidad de los vehículos. Por lo general la naturaleza del terreno determina la clase de carretera que se debe construir. Las condiciones geológicas es otro factor que afecta la localización y los elementos geométricos de una carretera. En ciertos terrenos las aguas subterráneas u otras condiciones del subsuelo pueden impedir una sección en corte o pueden exigir una estructura elevada en vez de un relleno. Las condiciones climáticas pueden influir en la localización de una carretera a uno u otro lado de un terreno plano o de una montaña, de igual manera, el clima y el suelo o las condiciones de drenaje pueden hacer necesario elevar la rasante con respecto al terreno.

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