UNIDAD 3: INGENIERIA BASICA Y PROCEDIMIENTO

DE ESTUDIO

3.1 Ingeniería Básica

3.2 Procedimiento de Trazado

Que es la Ingeniería Básica?

• Proceso sistemático de recopilación y procesamiento de información necesarios para la ejecución de un estudio vial en cualquiera de sus fases.

• Las metodologías y nivel de detalle por tipo y nivel de estudio se encuentran contenidas en el Volumen 2 del Manual de Carreteras “ Procedimientos de Estudios Viales”.

• Dentro de los estudios de ingeniería básica incluye procedimientos para:

• Estudios Topográficos y Geodesia• Estudios de Hidrología, Hidráulica y Transporte de Sedimentos• Estudios Geotécnicos• Estudios de Tránsito

• Está integrado con el volumen 3.

Topografía y Geodesia

• Objetivo: representar de la manera más precisa posible el relieve del terreno en el cual se emplazará el proyecto.

• Trabajos Topográficos:

• Sistema de Transporte de Coordenadas (STC)• Planimetría• Altimetría

• Levantamiento

• Monumentación

• Replanteo en Terreno

Niveles de Detalle de STC

Control Tipo de Proyectos STC Escala de Planos

Primario De alta precisión (Túneles, Puentes)

Triangulación, Trilateración, GPS

1:1.000 1:500

Secundario Trazados de caminos, enlaces e intersecciones

Poligonales 1:2.000, 1:1.000, 1:500, 1:200

Terciario Densificación de STC de orden superior, para elementos de trazado

Poligonales 1:5.000

Levantamiento Topográfico

• Conjunto de operaciones (medidas y cálculos) necesarias para representar dimensionadamente sobre un plano, los detalles y accidentes de un terreno.

• Las principales técnicas son:

• Taquimetría

• Fotogramétría

• Con GPS

• Laser Aero Transportado

Monumentación

• Corresponde a la señalización de las referencias empleadas en el estudio topográfico.

• Se identifican tres clases de monumentos:

• Principales (STC, monolitos)

• Auxiliares (Densificación del STC)

• Provisorios (balizas)

Replanteo

• Conjunto de operaciones de cálculo y medidas necesarias para llevar al terreno los detalles de un proyecto realizado en el plano topográfico de ese terreno

• En general los puntos replanteados se señalan con estacas.

• Radiales

• Deflexiones

• Coordenadas

Hidrología e Hidráulica

• Proporcionan los elementos de diseño para dimensionar obras que cumplen con los siguientes fines: salvar cauces naturales, restituir el drenaje superficial natural, recoger y disponer las aguas lluvia.

• Interesa estudiar aspectos de tipo:

• Hidráulicos

• Hidrológicos

• Hidrogeológicos

Estudios para Nuevos Trazados

NIVEL DE ESTUDIO ASPECTOS HIDROLOGICOS ASPECTOS HIDRAULICOSEstudio Preliminar Selección de Período de Retorno según características de

Proyecto y tipo de obra.

Análisis de Rutas Propuestas (Identificación de cauces principales, Estimación de Caudales según características hidráulicas y geométricas, Detección de zonas con evidencia de napas freáticas)

Primera estimación de secciones libres requeridas por puentes y obras de arte mayores.

Establecer metodologías y alcance de estudios en etapas siguientes (TRE)Anteproyecto Estudio Hidrológico Definitivo (precipitaciones de diseño y

caudales de diseño en cauces principales)

Cálculo aproximado de caudales de diseño en obras menores

Eventuales pruebas de conductividad hidráulica en zonas con evidencia de mapa superficial

Cálculo refinado de alturas de agua y velocidades máximas considerando el efecto de posibles estructuras alternativas.

Estimación de Socavación

Dimensionamiento aproximado de obras de arte

Establecer metodologías y alcance de estudios en etapas siguientes (TRE)Estudio Definitivo Determinación de caudales de diseño en obras menores

Caudales de Diseño en obras de Drenaje de la Plataforma: (Canales interceptores, fosos y contrafosos, cunetas)

Caudales de diseño en subdrenes

Diseño Hidráulico detallado de puentes

Diseño Hidráulico de Alcantarillas

Diseño hidráulico de canales interceptores, fosos, contrafosos y cunetas.

Dimensionamiento de subdrenes

Estudios para Cambio de Estándar

NIVEL DE ESTUDIO ASPECTOS HIDROLOGICOS ASPECTOS HIDRÁULICOS

Estudio Preliminar Selección Período de Retorno

Diagnóstico (Análisis de Antecedentes Existentes, ubicación y características de las obras)

Diagnóstico (Características de las obras, detección de problemas y causas)

Anteproyecto y Estudio Definitivo

Determinación de caudales de diseño en obras principales según período de retorno

Determinación de lluvias de diseño en obras menores

Caudales de diseño en obras menores según período de retorno considerado

Caudales de Diseño para: canales interceptores, fosos, contrafosos y cunetas

Caudales de diseño para subdrenes

Verificación hidráulica según período de retorno de aquellas obras que evidencian problemas. (Sección, socavación, protección de riberas)

Verificación dimensiones de obras menores según período de retorno

Diseño de obras complementarias que resulten necesarias de la verificación

Diseño de Subdrenes

Estudios para Recuperación de Estándar

NIVEL DE ESTUDIO ASPECTOS HIDROLOGICOS ASPECTOS HIDRÁULICOS

Estudio Preliminar Selección de Período de Retorno

Diagnostico (análisis de antecedentes existentes, ubicación y características de obras)

Diagnóstico de fallas y recomendaciones de diseño

Primera estimación de secciones libres requeridas por nuevos puentes y alcantarillas mayores. Detección de posibles problemas de socavación y protección de riberas.

Anteproyecto y Estudio Definitivo

Determinación de caudales de diseño en obras principales según período de retorno.

Determinación de lluvias de diseño en obras menores.

Caudales de Diseño en obras menores según período de retorno considerado

Caudales de diseño para: canales interceptores, fosos, contrafosos y obras de saneamiento

Caudales de diseño de subdrenes

Diseño Hidráulico detallado en nuevas obras mayores y verificación de existentes

Diseño hidráulico de nuevas alcantarillas

Diseño Hidráulico de nuevos canales interceptores, fosos, contrafosos y cunetas

Diseño de Modificaciones requeridas por obras de arte existentes

Diseño Hidráulico de Subdrenes

Estudios Geotécnicos

• Los objetivos del estudio geotécnico pueden agruparse en:

• Identificación de sectores específicos con características geotécnicas favorables

• Sectorización de la zona de emplazamiento del trazado

• Definir perfil estratigráfico por sectores

• Definir condiciones de fundación de estructuras, obras de arte

• Definir aspectos de drenaje que sean incidentes en problemas geotécnicos

• Analizar la disponibilidad de yacimientos de materiales

Tipos de Estudios Geotécnicos

Gabinete

Terreno

Laboratorio

• Reconocimiento de Terreno• Perfil Estratigráfico• Ensayos en Sitio (CBR y otros)• Deflexión

• Propiedades Índice• Propiedades Mecánicas e Hidráulica• Densificación

Especiales • Yacimientos• Para puentes y obras menores• Cortes • Terraplenes

Estudios geotécnicos por tipo y etapa de estudio

Estudios de Tránsito

• La demanda de transporte determinará las condiciones funcionales y geométricas que debe cumplir el proyecto.

• Los componentes de la demanda son:

Tránsito normal: Tráfico que existe sobre la vía en estudio y que no cambia su ruta por la ejecución de un proyecto en particular.

Tráfico desviado: Tráfico que cambia su ruta por efecto de la existencia de una nueva vía, pero mantiene su origen y destino.

Tránsito transferido: Tránsito que por efecto del proyecto vial cambia su destino.

Tráfico generado: Tránsito que se incorpora a la red vial por causa de un proyecto, el cual antes no circulaba por ningún tramo de ella.

Componentes de la demanda según tipo de proyectos

TRAZADOS NUEVOS TRAZADOS EXISTENTESTIPO DE

TRÁNSITOSE ABRE UNA ZONA QUE

NO POSEÍA CONEXIÓN VIALSE COMPLEMENTA LA RED

VIAL CON UNA ALTERNATIVARECUPERACIÓN DE

ESTÁNDARCAMBIO DE ESTÁNDAR

Inducido Producto de la iniciación de actividades que permite la apertura de una zona nueva

En función de las características del área de emplazamiento y costos de transporte comparativos

Normalmente poco significativo

Podría existir si la diferencia de costo generalizado del transporte es importante y el nivel de actividades económicas se encuentra limitado.

Transferido En función de la competitividad de las actividades y costos de transporte frente a alternativas existentes. Puede ser importante en proyectos turísticos.

En función de las características del área de emplazamiento y costos de transporte comparativos

Podría existir en caso de un mejoramiento significativo

Podría existir en caso que el diferencial de costo generalizado sea importante

Desviado En función de la competitividad de costo con modos de transporte alternativos

En función de la competitividad de costo con modos y especialmente vías de transporte alternativos

Recupera tránsito de otras rutas y/o modos. Función del grado de mejoramiento

Atrae tránsito de otras rutas y/o modos. Función del grado de mejoramiento

Normal No hay No Hay Siempre Siempre

Tipos de Estudio

• Conteos de Tránsito

• Encuestas Origen – Destino

• Estratigrafía de Carga

• Proyecciones de Tránsito

PROCEDIMIENTO GENERAL DEL TRAZADO

Identificación de Controles del Trazado

a) Controles Primarios Obligados- Puntos Inicial y Final- Emplazamiento General de la Vía

b) Controles de Diseño- Velocidad de Proyecto- Velocidad Percentil 85- Pendientes Máximas- Sección Transversal de la Vía

c) Identificación de Puntos de Control- Topográficos (pantanos, bosques nativos, cruces favorables de ríos, etc.)- Geomorfológicos (montañas, valles, mesetas, etc.)- Geotécnicos (laderas inestables, farellones rocosos, zonas de rodados, etc.)- Hidrología y Drenaje (precipitaciones, presencia de nieve, etc.)- Ambientales y Socioeconómicos (zonas cultivadas, zonas arqueológicas, etc.)- Obras existentes (cruces con caminos, ferrocarriles, obras civiles, etc.)

PROCEDIMIENTO GENERAL DEL TRAZADO

d) Reconocimiento de Rutas- Bosquejo de rumbos tentativos (1. 50.000 o 1:25:000)- Reconocimiento de terreno y verificación de rutas y controles- Levantamiento Aerofotogramétrico (1: 5000, 1: 10.000)

e) Trazado de líneas de pendiente (Cuando sea necesario)

A

B

100**

)(

iDEH

mECNLe =

ECN: Equidistancia de curvas de nivelDEH: Denominador de Escala Horizontali: Pendiente requerida

f) Perfiles de terreno- Obtención del perfil longitudinal de terreno- Obtención de perfiles transversales

Trazados sobre Levantamiento Topográficos o Aerofotogramétricos

• Trazados de Ejes en Planta

a) Trazado en Planta en Terrenos Planos- Premisa Básica: El trazado más corto entre dos puntos es la situación más favorable.- Verificación de Longitud Máxima en Recta- Respetar magnitudes de radio al final de las rectas

b) Trazado en Planta en terrenos Ondulados- Seguir las sinuosidades del terreno- Especial cuidado en aspectos normativos de curvas consecutivas

En etapa de Estudio Preliminar o Anteproyecto se trabajará normalmente sobre planos a escala 1: 5000 (1: 10.000) y mayores.

c) Trazado en Planta en terrenos Montañosos- Estudiar la posibilidad de escalonear la pendiente- En aquellos casos que la pendiente supere la máxima se debe reestudiar un desarrollo artificial de mayor longitud (curvas de retorno)

Trazados sobre Levantamiento Topográficos o Aerofotogramétricos

• Trazados de Rasante

Se procura balancear volúmenes de corte y terraplén

- Reducir volúmenes de corte si se trata de roca

- En zonas planas considerar pendiente mínima de diseño

- La rasante en ladera (terreno ondulado y montañoso) deberá estudiarse con la ayuda de perfiles transversales.

- Si el terreno de ladera posee una inclinación igual o mayor a 2:3 (H:V) la rasante debe proyectarse de modo que la plataforma quede totalmente en corte.

Perfil Longitudinal – Perfiles Transversales

Ejemplo Terreno Montañoso (i = 5.7%)