PASOS Trabajo de Investigación 1

Práctica N°1

Martin Arroyo Delgado1, Edwing Becerra Rodriguez 2, Alvaro Campos3,Leslie Garro Trejo4,Michelle Polar Acón5,Daryl Sotomayor6

1 Universidad Ricardo Palma, e-mail: [email protected] Universidad Ricardo Palma, e-mail: [email protected] Universidad Ricardo Palma, e-mail: [email protected] Universidad Ricardo Palma, e-mail: [email protected] 5 Universidad Ricardo Palma, e-mail: [email protected] Universidad Ricardo Palma, e-mail: [email protected]

RESUMEN

En este documento se compara la clasificación de carreteras según los manuales DG-2001,DG-2013 y los de Bajos Volúmenes, así como también los anchos de carriles según los manuales nacionales, la norma AASHTO y el Manual Centroamericano de Normas para el Diseño Geométrico de Carretera, con el fin de obtener una visión más amplia sobre los requisitos que considera cada manual para la clasificación de una carretera. Así mismo se presenta un análisis sobre la opción más favorable sobre la carretera diseñar en la ruta LM-699.

ABSTRACT

In this report the classification of roads is compared by the DG-2001 DG-2013 manuals and Low Volumes as well as lane widths according to national manuals, and the Central AASHTO Manual of Standards for Geometric Design road, in order to get a broader view of the requirements that considers each manual for the classification of a road. Also an analysis of the most favorable option for road design in the LM-699 route appears.

INTRODUCCIÓN

En este documentado vamos a basarnos en dos aspectos que son fundamentales para el diseño de una carretera, estos son: la clasificación de la misma y el ancho de los carriles que la conforman.Esto con la finalidad de conocer las diferentes especificaciones tomadas en cuenta en los manuales que a continuación presentaremos y poder aplicar estos conocimientos a la carretera asignada para ser revisada y diseñada en el ciclo 2015 – I, en el curso de taller de obras viales, la LM 669.Para la primera parte de este trabajo, es decir la clasificación de la carretera, vamos a evaluar los parámetros de los Manuales DG – 2001, DG – 2013 y los manuales de Bajo Volumen.Para la segunda parte, conformada por las normas a tomar en cuenta para el ancho de carril, estudiaremos los manuales peruanos, el manual AASHTO 2011 y el Manual Centroamericano de Normas para el Diseño Geométrico de Carretera.La información encontrada en todos estos ejemplares, será analizada y comparada para ayudarnos a llegar a una conclusión con respecto a nuestra carretera evaluada, y así poder clasificarla de acuerdo al tipo de carretera y determinar el ancho de carril que le correspondería.

MARCO TEÓRICO

CLASIFICACIÓN DE LA CARRETERA:Para comenzar a diseñar una carretera todo empieza con su clasificación y ver en que rubro se va a ubicar, para ello se cuenta con manuales que los han clasificado en base a la orografía, demanda o a su función.

En la actualidad se trabaja con el Manual de Carreteras DG-2013, que tiene la normativa actual. Pero, ante algunos vacíos que se encuentran en este manual, se recurren a manuales anteriores que tienen información más detallada para casos específicos como son el manual DG-2001, Manual de Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito y Manual de Diseño de Carreteras No Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito.

Aquí se ve la clasificación que el manual DG-2013 nos presenta.

Tabla 1: Clasificación de Carreteras por Demanda según DG-2013

CLASIFICACIÓN DE LAS CARRETERAS POR DEMANDA

IMDA (veh/día)

N° Ca-rriles

Ancho Mín. (m)

Autopista de Primer Clase

>6000 2 o más 3.6 por carril

Autopista de Segunda Clase

6000 y 4001 2 o más

3.6 por carril

Carretera de Primera Clase

4000 y 2001

2 3.6 por carril

Carretera de Segunda Clase

2000 y 400 2 3.3 por carril

Carretera de Tercera Clase

<400 23.0 por carril

Trochas Carrozables <200 14.0 por calzada

Fuente: MTC (2013). Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2013.

Tabla 2: Clasificación de Carreteras por Orografía según DG-2013

CLASIFICACIÓN DE LAS CARRETERAS POR OROGRAFÍA

TERRENO/ PENDIENTEPendiente transversal

Pendiente Longitudinal

Terreno Plano (Tipo 1) ≤10% < 3%

Terreno Ondulado (Tipo 2) 11% a 50% 3% y 6%Terreno Accidentado(Tipo 3)

51% a 100%

6% y 8%

Terreno Escarpado (Tipo 4) >100% >8%Fuente: MTC (2013). Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2013.

Ahora se puede apreciar la clasificación que hace el Manual DG-2001.

Tabla 3: Clasificación de Carreteras por Función según DG-2001


Tabla 4: Clasificación de Carreteras por Demanda según DG-2001


Tabla 5: Clasificación de Carreteras por Orografía según DG-2001

CLASIFICACIÓN DE LAS CARRETERAS POR OROGRAFÍA

TERRENO/ PENDIENTE Pendiente transversal

Carretera Tipo 1 ≤10%

Carretera Tipo 2 10% a 50%Carretera Tipo 3 50% a 100%Carretera Tipo 4 >100%

Fuente: MTC (2001). Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2001

El Manual de Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito presenta una clasificación similar al manual DG-2001. Según su función y según relieve.

Tabla 6: Clasificación de Carreteras por Función según el Manual de Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU FUNCIÓN INTERES REPRESENTA NUMERACIÓN

Sistema Na-cional NACIONAL ESCUDO 1-99

Sistema De-partamental REGIONAL SIMBOLO 100-499Sistema Veci-nal PROVINCIAL CIRCULO 500-999

Fuente: MTC, Manual de Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito

-Por el tipo de relieve se clasifican en: carreteras en terrenos: planos, ondulados, accidentados y muy accidentados; se ubican indistintamente en la costa (poca lluvia), sierra (lluvia moderada) y selva (lluvio-sa y muy lluviosa).

El Manual de Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito presenta una clasificación similar a la Pavimentada. Según su función y según relieve, pero además de ella presenta una clasificación más según demanda.

Tabla 7: Clasificación de Carreteras por Demanda según el Manual de Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito

CARRETERA DE BVT IMD CARRILES

SUPERFICIE DE RODADU-

RAT3 101-200 2 AfirmadoT2 51-100 2 AfirmadoT1 15-50 1 O 2 AfirmadoT0 <15 1 Afirmado

Trocha ca-rrozable Indefinido

1 sende-ro Suelo Natural

Fuente: MTC, Manual de Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito

COMPARACIÓN DE ANCHOS DE CARRILES:Cada manual registra, según las necesidades de ese tiempo y según el enfoque al que se dirige, sus anchos de carriles y bermas la cual se mostrará a continuación de forma resumida.

Tabla 8: Ancho de Carril y Berma según DG-2013

CUADRO DE ANCHO DE CARRIL Y DE BERMA

Ancho Mín. de Carril

(m)Ancho de Berma (m)

Autopista de Primer Clase

3.6 por ca-rril 3

Autopista de Segunda Clase

3.6 por ca-rril 3.0-2.6


3.6 por ca-rril 3.0-2.6

Carretera de Segunda Clase

3.3 por ca-rril 2.0-1.2


3.0 por ca-rril 1.2-0.5

Trochas Carrozables4.0 por cal-

zada No DefinidoFuente: MTC (2013). Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2013.

Tabla 9: Ancho de Carril y Berma según DG-2001

CUADRO DE ANCHO DE CARRIL Y DE BERMA

Ancho Mín. de Carril

(m)Ancho de Berma (m)

Autopistas 3.65-3.602.5-1.8

Carreteras Duales 3.60-3.502.0-1.5


3.60-3.50 1.8-1.2Carretera de Segunda

Clase3.50-3.30 1.5-1.2


3.50-3.001.2-0.5

Trocha Carrozable 4.0 por cal-

zadaNo Defini-

do Fuente: MTC (2013). Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2001.

Tabla 10: Ancho mínimo deseable de la calzada en tangente (En metros)

Fuente: MTC, Manual de Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito.

Tabla 11: Ancho de bermas

Fuente: MTC, Manual de Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito.

Tabla 12: Ancho de CarrilCARRETERA DE BVT

IMD CARRILES ANCHO DE CARRIL

T3 101-200 2 5.5-6.0T2 51-100 2 5.5-6.0T1 15-50 1 O 2 3.5-6.0T0 <15 1 3.5-4.5

Trocha ca-rrozable Indefinido

1 sende-ro

Fuente: MTC, Manual de Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito.

Tabla 13: Ancho mínimo deseable de la calzada en

tangentes

Fuente: MTC, Manual de Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito.

Según el manual de Diseño de Carreteras no pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito, nos dice que a lado de cada calzada, se proveerá de bermas de ancho mínimo de 0.50 m.

La norma AASHTO recomienda el ancho mínimo de carril de de 2,7 a 3,6m, predominando el carril de 3.6 m en la mayoría de alta velocidad y alto volumen de caminos. Los carriles de 3m de ancho son aceptables en instalaciones de baja velocidad y los carrieles de 2,7m de ancho pueden ser apropiados en los caminos de bajo volumen en las zonas rurales y residenciales.

Tabla 14: Ancho mínimo de la calzada y bermas

Fuente: A policy on Geometric Design of Highways and Streets

Según el Manual Centroamericano de Normas para el Diseño Geométrico de Carreteras considera que el ancho ideal para el diseño de carreteras rurales y urbanas es de 3.60 m, porque una carretera de dos carriles de 7.2 metro ofrece condiciones adecuadas.

En caso de restricción por el derecho de vía se recomienda que el carril utilice un ancho de 3.30 m. Y se utilizará un carril de 3.0 m de ancho en caso de calles o carreteras diseñadas para baja velocidad y bajo volumen de tránsito.

Tabla 15: Clasificación de las Carreteras

Fuente: Manual Centroamericano de Normas para el Diseño Geométrico de Carreteras, 2011

Tabla 16: Ancho de Hombros y Aceras

Fuente: Manual Centroamericano de Normas para el Diseño Geométrico de Carreteras, 2011

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

CLASIFICACIÓN DE LA CARRETERA:Tabla 17: Comparación de la clasificación de los

Manuales de Diseño de Geométrico de Vías

Comparación de Clasificación de Carrete-ras

Ma

nu

al

DG

- 2

001 Función

Sistema NacionalSistema DepartamentalSistema Vecinal

Demanda

AutopistasCarreteras DualesCarretera de Primera ClaseCarretera de Segunda ClaseCarretera de Tercera ClaseTrocha Carrozable

Orografía Carretera Tipo 1

Carretera Tipo 2Carretera Tipo 3

Carretera Tipo 4

Ma

nu

al d

e P

avi

-m

ento

s d

e B

ajo

Vo

-lu

men

FunciónSistema NacionalSistema DepartamentalSistema Vecinal

Relieve

PlanosOnduladosAccidentados

Muy accidentados

Ma

nu

al d

e D

iseñ

o d

e C

arre

tera

s N

o P

avi-

men

tad

as

DB

V

Demanda

TIPO3IMDA 101 - 200 vehícu-los

TIPO2 IMDA 51 - 100 vehículos

TIPO1 IMDA 16 - 50 vehículos

TIPO0 IMDA ≤ 15 vehículos

Trocha Carrozable: IMDA indefi-nido

Manual DG - 2013

Demanda

Autopista de Primer ClaseAutopista de Segunda ClaseCarretera de Primera ClaseCarretera de Segunda ClaseCarretera de Tercera ClaseTrochas Carrozables

Orografía

Terreno Plano (Tipo 1)Terreno Ondulado (Tipo 2)Terreno Accidentado (Tipo 3)

Terreno Escarpado (Tipo 4)

De acuerdo a la teoría previamente adjuntada en este documento, procedemos a analizar las diferencias y semejanzas de las clasificaciones con respecto a las carreteras, las cuales son propuestas por los manuales DG – 2001, DG – 2013 y los manuales de Bajo Volumen. En primer lugar mencionaremos la información encontrada en cada uno de estos manuales. En el DG – 2001, se nos presenta la clasificación de las carreteras de acuerdo a los siguientes criterios: función, demanda y orografía. En el DG – 2013, los criterios considerados para la clasificación de una carretera fueron los siguientes: demanda y orografía.Con respecto a los manuales de Bajo Volumen, estos están conformados por dos ejemplares, uno de ellos es el de Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito, en el cual la clasificación presentada es: función y relieve; y el segundo manual es el de Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito, el cual nos presenta la demanda como su criterio evaluado.

Iniciando con las semejanzas y diferencias, podemos observar que tanto en el manual DG – 2001 como en el de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito, existe la clasificación con

respecto a la función, estos ejemplares mencionados presentan tres clasificaciones: Sistema Nacional, Sistema Departamental y Sistema Vecinal. Esta clasificación se basa en la Red Vial a la que pertenecen.

En el manual de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito también se hace una clasificación de acuerdo al clima, el cual se basa en las precipitaciones de acuerdo a la región en la que nuestra carretera se encuentra.

Con respecto a la clasificación de la demanda, ésta se presenta en los manuales DG – 2001, DG – 2013 y el de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen. En los tres se toma en cuenta el Índice Medio Diario Anual, y el número de carriles; pero en el DG -2013 incluye también el ancho mínimo del carril y en el de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito incluye la superficie de rodadura. Ahora bien, cada uno de ellos, se subdivide de una manera distinta. El primero considera seis categorías, de las cuales, una es autopista, cuatro son carreteras y la restante es la clasificación como trocha carrozable. En el segundo podemos observar que las categorías en las que se divide la demanda son muy parecidas a las del manual anterior, pues toma en cuenta a las carreteras de primera, segunda y tercera clase, y así mismo a la categoría de trocha carrozable. Y en el último manual, clasifica la demanda por tipos (0,1, 2 y 3) e incluye a la trocha carrozable.

Con respecto a la orografía, está se presenta en todos los manuales evaluados excepto en el de diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen. Sin embargo en el manual de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen, a esta categoría la presenta con otro nombre, relieve. En los tres ejemplares, esta categoría se subdivide en cuatro ítems: el tipo 1 (terreno plano), tipo 2 (terreno ondulado), tipo 3 (terreno accidentado) y tipo 4 (terreno escarpado o muy accidentado). En el DG – 2013, la orografía nos muestra la pendiente transversal y longitudinal de cada una de sus divisiones; mientras que en el DG – 2013 solo nos habla de sus pendientes transversales.

COMPARACIÓN DE ANCHOS DE CARRILES:Se puede apreciar que al comparar los manuales del DG-2013 y el DG-2001 el ancho de la berma ha aumentado en su mayoría de 0.5 a 1.0 m. en búsqueda de la seguridad probablemente, así como también el ancho de los carriles se han mantenido muy similares, e incluso en la parte de autopistas han puesto ya como mínima medida los 3.6m por carril. Para el caso de la trocha carrozable, que es la parte aplicativa de este trabajo nos deja una idea inconclusa puesto que solo nos pide 4.0 m por calzada pero no hay indicación sobre las bermas.

Por ello se buscó el apoyo en otros manuales para que nos aporten un indicativo de cómo podemos trabajar una carretera con un IMD de 25 veh/día.En el Manual de Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito, se puede apreciar en la tabla 10 que los IMD van de 350 a 16 veh/día , donde el IMD de 350-201 necesita una calzada de 7.00 a 5.50m de ancho, presentando una variación similar en los otros intervalos del IMD, si nos ubicamos en el IMD que se desea trabajar que estaría en el intervalo de 16 a 50 veh/día con una velocidad a lo máximo de 40 km/h sabemos que nuestra carretera va a necesitar de un carril de 5.50 m de ancho y con ayuda de la tabla 11, necesitaríamos un mínimo de berma de 0.50m llegando a un ancho total de 6.50 m entre calzada y bermas.

El Manual de Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito, nos da un ancho de carril entre 6.0 m a 3.5m según su IMD, como se busca encontrar el ancho de carril ideal para el IMD de 25 veh/día , correspondería un carril de 3.5 m como mínimo, lo que al comparar con el manual de Carreteras Pavimentadas nos llevaría a disminuir sustanciosamente el ancho de la carretera y por ende el gasto sería menor, este manual también indica que le corresponde a este tipo de carretera bermas de 0.5 m. Dándonos un ancho total entre bermas y calzada de 4.5 m ,con lo que también se estaría cumpliendo con el manual DG-2013 que nos pide un mínimo de 4.0 m de ancho en trocha carrozable.

El manual AASHTO en la tabla 14 nos pide un mínimo de 5.40 metros entre bermas y calzada, con un carril mínimo de 3.60m nos queda de berma 0.90 m por lado, incluso podríamos tener 0.50 m de berma por lado y un carril de 4.40m, lo que también provocaría un problema, puesto que al haber una carril tan ancho puede provocar problemas de adelantamiento de los conductores imprudentes, y al no estar diseñada esta carretera para este propósito, provocaría posibles accidentes.

El Manual Centroamericano de Normas para el Diseño Geométrico de Carreteras recomienda el uso de 3.60 m de ancho de carril, aunque al ser de poco volumen podemos utilizar un ancho de 3.0m ,según la tabla 15 , al tener un IMD menor a 100 veh/día la carretera estaría clasificada en Carretera rural local a la cual no le corresponde bermas según la tabla 16, con ello no cumpliría el DG-2013 en lo correspondiente a trocha carrozable, así que podríamos tener un diseño como máximo de 4.00m de ancho.

CONCLUSIONES

Con respecto a la primera parte del documento, en el cual explicamos las diferentes clasificaciones de

carretera de los manuales expuestos, podemos llegar a las siguientes conclusiones:

Los manuales presentados no proporcionan la información necesaria para poder elegir el diseño adecuado de la carretera, siendo esta de tipo trocha carrozable.

En algunos manuales debemos evaluar el diseño de la carretera en estudio, tomando los parámetros establecidos en el criterio de Carretera de Tercera clase, aunque ya es de nuestro conocimiento que por el IMDA obtenido de los estudios iniciales del proyecto, ésta debería evaluarse con parámetros que vayan de acuerdo con la clasificación de trocha carrozable, pero como se menciona en la primera conclusión, no hay mucha información sobre las especificaciones que deberían tomarse en cuenta en esa situación.

A continuación procederemos a concluir el tipo de clasificación de la carretera en estudio, de acuerdo a los diferentes manuales estudiados. Comenzamos por el DG – 2001: el cual clasificaba a las carreteras por su función, demanda y orografía:

Función: Red Vial Terciaria o Local Demanda: trocha carrozable, puesto que

su IMDA es de 25 vehículos por día. Orografía: carretera tipo 4, por pendiente

transversal mayor a 100%

De la DG – 2013, sabemos que se clasifica por su demanda y orografía de la siguiente manera:

Demanda: trocha carrozable, puesto que su IMDA es de 25 vehículos por día

Orografía: terreno escarpado (tipo 4), por pendiente transversal mayor a 100%

Del Manual de Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen, sabemos que se divide en las categorías de función y relieve:

Función: Sistema vecinal Relieve: muy accidentado, por pendiente

transversal mayor a 100%

Del Manual de Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen que tiene la clasificación de demanda, concluimos:

Demanda: trocha carrozable, puesto que su IMDA es de 25 vehículos por día

Por lo tanto, la carretera LM 669, que comprende el tramo de Huayllampi – Lincha, con un IMDA de 25 vehículos por día y un terreno con pendientes

transversales mayores a 100% tiene la siguiente clasificación:

- Función: Red Vial Terciario a Local, pues son caminos vecinales que unen pequeñas poblaciones (Hongos, Cacra y Lincha).

- Orografía: terreno escarpado (tipo 4), por pendiente transversal mayor a 100%

Demanda: trocha carrozable, puesto que su IMDA es de 25 vehículos por día.

Al ver la evaluación anterior se concluye que tenemos dos buenas opciones para diseñar sea la del manual de bajo volumen no pavimentado que nos da un ancho total mínimo de 4.50m y la de AASHTO que nos da un ancho mínimo de 5.40m.

Para nuestra carretera el seguir con las indicaciones del manual Centroamericano, no cumpliría con la seguridad ni con el manual DG-2013.

El Manual de Diseño de Carreteras No Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito es el escogido para el diseño del ancho de nuestra carretera por cuatro razones básicas en sí, es nacional, no se utiliza pavimento, utiliza una sección de 4.50 m y cumple con el ancho mínimo de trocha carrozable del Manual DG-2013.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a la Universidad Ricardo Palma por su apoyo constante y al docente que nos guío en la culminación de este informe.

REFERENCIAS

[1] MTC (2013). Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2013.

[2] MTC (2001). Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2001.

[3] MTC, Manual de Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito (Marzo, 2008).

[4] MTC, Manual de Diseño de Carreteras No Pavimentadas de Bajo Volumen de Transito (Marzo, 2008)

[5] AASHTO, “A policy on Geometric Design of Highways and Streets”, 2011 – 6th Edition

[6] Manual Centroamericano de Normas para el Diseño Geométrico de Carreteras,(3°Edición, 2011)

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PASOS Trabajo de Investigación 1