Diseño Vertical I

Diseño Vertical

El diseño vertical tiene como objetivo conocer el comportamiento del terreno natural sobre el trazo de las curvas y tangentes del alineamiento. El diseño vertical define las características del diseño en su componente vertical (elevaciones).

Es importante considerar que la rasante define el nivel del terreno terminado (superficie de rodamiento asfalto) y que la sub rasante determina las características que tendrá el terreno natural posterior al movimiento de tierras y previo a la construcción de la vía. El marcaje (replanteo) de los componentes del diseño vertical se realiza mediante estacas, las cuales deberán contener como mínimo la siguiente información:

1.     Estacionamiento.

2.     Offset.

3.     Corte o relleno.

Es recomendable establecer al menos dos puntos de control en el campo, idealmente fijados mediante amojonamiento. Así mismo estos dos puntos de control deberían contar con al menos tres puntos (visuales) extra con los cuales tener control sobre estos puntos de control.

A nivel general, se recomienda no definir curvas horizontales con longitudes mayores a 100 m, es decir se deben trabajar tangentes de menos de 200m.

A continuación se presentan los elementos de una curva vertical:

Elementos:

T1: Tangente de entrada

T2: Tangente de salida

PCV: Punto de inicio de la curva vertical

PIV: Punto de intersección de la curva vertical

PTV: Punto de termino de la curva vertical

Δ: Diferencia de pendientes de la tangente de entrada respecto la tangente de salida

LCV: Longitud de curva

Las curvas definidas en diseño vertical no son arcos de círculos, más bien se trata de parábolas, por lo que no incluye los elementos de externa, radio, media ni Δ/2. Sin embargo, en ocasiones se menciona la externa en curvas verticales, en estos casos se debe tener en cuenta que se refiere a la diferencia de elevación entre el PIV y la curva vertical.

Tipos de curvas verticales:

1. Curvas cóncavas o columpio: Son las que el PIV presenta menor elevación que PCV. Se caracterizan por definir la curva en forma de “U”.

2. Curvas convexas o cresta: Son las que el PIV presenta mayor elevación que el PCV. Se caracterizan por definir la curva en forma “U invertida”.

3. Curvas Simétricas: Las que presentan la misma magnitud de longitud de curva de PCV a PIV y de PIV a PTV.

4. Curvas simétricas: Las que presentan diferente magnitud de longitud de curva de PCV a PIV y de PIV a PTV.

Pendientes Máximas.

La siguiente tabla consiste en la tercer recomendación respecto a las pendientes de diseño según el tipo de terreno.

Tipo de terreno	Pendiente Máxima	Pendiente Deseable
Plano	6	3
Ondulado	6	6
Montañoso	12	8
Escarpado	15	12

Determinación de curvas verticales

Existen tres diferentes métodos para determinar las curvas verticales:

1. Extensión de tangente vertical de entrada, por cantidad de tramos.

2. Extensión de tangente vertical de entrada, por longitud de tramos.

3. Conservación de tangente vertical de entrada, con cantidad de tramos.

Observaciones:

1. Inicialmente se trabajará con curvas verticales simétricas.

2. D se define como la diferencia algebraica de pendientes (G2-G1).

3. PCV y PTV son equidistantes de PIV(al ser curvas simétricas).

4. Las longitudes se miden en proyecciones horizontales.

5. No se calcula curvas verticales cuando “D” es menor o igual a 0,5% (de -0,5 a 0,5%).

6. Elementos de calculo:

                                    g1: pendiente de entrada

                                    g2: pendiente de salida

                                    D: diferencial de pendientes (g2-g1)

                                    V: Variación de pendiente de diseño. En caso de no especificarse se utiliza 0,2 por defecto. Es la variación de la pendiente por tramos de estación cada 20 metros.

                                    N: Cantidad de tramos de 20m que conforman la longitud de curva vertical.

                                    N´: Valor de “N” aplicado. El valor de “N” debe ser redondeado al número par superior más cercano, este dato será el que se aplique para los cálculos.

                                    V´: Valor real de la variación de pendiente, este se obtiene a partir del valor de “N´”.

                                    K: Constante de curva.

                                    c: Diferencia de elevación entre tangentes y curvas.

                                    d: Tramos de tangente. Ya sea que se identifique cada tramo consecutivamente a partir de 0 o bien que se enumere dependiendo de longitud de tramo(generalmente de 20 en 20m).

            7. Formulas:

                        N: D/V                       

Nxlongitud de tramos: LCV

N´: D/V´, usada para V´: D/N´

K: (½)V o K´: (½)V´

C: Kd²

K: (½)(D/LCV)