Urbanismo y obra civil: el trazado en alzado y perfil longitudinal

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MIRIAM ROMERO MROMVEN@GMAIL.COM NEREA OLIVA NEREA. OLIVAVERA@EDUCA.MADRID.ORG

Módulo profesional

Urbanismo y obra civil

REAL DECRETO 386/2011, DE 18 DE MARZO, POR EL QUE SE ESTABLECE EL TÍTULO DE TÉCNICO SUPERIOR EN PROYECTOS DE OBRA CIVIL Y SE FIJAN SUS ENSEÑANZAS MÍNIMAS04

El trazado en alzado

Elementos del trazado en alzado

Si el diseño en planta de una carretera definía su recorrido, el trazado en alzado trata de acomodar la vía al terreno sobre el que va a asentarse.

En este sentido juega un papel destacado la topografía del terreno: un relieve accidentado, cuyo perfil posee fuertes cambios de pendiente, dificultará la adecuación de la rasante de la carretera al terreno y acarreará un mayor movimiento de tierras, e incluso la construcción de estructuras de paso (viaductos y túneles) que encarecerán los costes.04

Elementos del trazado en alzado de una vía

Al igual que el trazado en planta se componía de diversas alineaciones, el trazado en alzado de una vía lo conforman las rasantes, que definen la inclinación de la vía y dotan de cota a cada uno de sus puntos.

Pueden distinguirse los siguientes elementos en alzado:

7 7 AP R P P AP R=RAMPA P=PENDIENTE AP=ACUERDO PARABÓLICO04

Elementos del trazado en alzado: Rampas, Pendientes y Acuerdos

• Rampas: Tramos que poseen una inclinación positiva (+) en el sentido de la marcha de los vehículos. Es decir, aquellos tramos de vía que el vehículo recorre cuesta arriba. En ellos se produce una reducción de la velocidad de los vehículos, especialmente grave en la categoría de los pesados.
• Pendientes: Al contrario que los anteriores, son tramos de calzada de inclinación negativa (-) en el sentido de la marcha, lo que provoca un aumento de la velocidad de circulación de los vehículos.
• Acuerdos: Tramos de inclinación variable, para efectuar una transición suave entre dos rasantes consecutivas. Suele emplearse la parábola como forma geométrica de acuerdo, por lo que se les da el nombre de acuerdos parabólicos.04

Inclinación de las rasantes

Los valores máximos de inclinación de la rasante en rampas y pendientes de las carreteras, en función de la velocidad de proyecto , serán los siguientes:

Autopistas y autovías Carreteras convencionales y carreteras multicarril VELOCIDAD DE PROYECTO (Vp) (km/h) RAMPA / PENDIENTE MÁXIMA (%) 140, 130, 120, 110 y 100 4 90 y 80 5 VELOCIDAD DE PROYECTO (Vp) (km/h) INCLINACIÓN MÁXIMA (%) INCLINACIÓN EXCEPCIONAL (%) 100 4 5 90 y 80 5 7 70 y 60 6 8 50 y 40 7 10 El valor mínimo de inclinación de la rasante será de 0,5 %.04

Representación del perfil longitudinal

Perfil longitudinal de una carretera

El perfil longitudinal de una carretera es uno de los elementos que mejor la definen, ya que a los datos geométricos añade una serie de datos numéricos adicionales mucho más precisos que concretan los anteriores.

La definición del perfil longitudinal es por tanto imprescindible para la construcción de la carretera, ya que los datos que encierra se interpretan de forma clara, sencilla y precisa.04

Contenido gráfico del perfil longitudinal

El contenido gráfico de este perfil consta no sólo de las diferentes rasantes y acuerdos que componen la vía, sino que viene acompañado del perfil topográfico del terreno.

Sobre el perfil longitudinal se representan mediante líneas verticales cada uno de los perfiles transversales (equidistantes unos de otros) que suelen referirse al punto kilométrico de la vía (PK) donde han sido tomados. Cada uno de los perfiles transversales lleva asociada una información numérica, que conforma la popularmente conocida como guitarra.04

Ejemplo de perfil longitudinal

PASK 4-17,70 L-44.72 Im14.10 L-32.17 -- 2N L-11,34 108 EH: 1/1000 EV: 1/100 106 ALCANTARILLA A-2 104 102 PLANO DE COMPARACIÓN = 101 DEL TERRENO 100.1-100,0- 105.4 - 103.3-105.3-106.13 --- 107.5-107.9-107.0-108.4-108.2-104.3-102.1-104.0-104.2-100.4 ORDENADAS 1 1 1 1 1 1 1 1 DE LA RASANTE 104.71-108.47 -105.70-100.10-106.28-108.52 106.57-108.10-105.72-105.42 -- 105.36-104.94-104.46-104.93-104.97 -103.10 DESNONTE 0.15 COTAS ROJAS TERRAPLEN 0.50 0.95 0.55 0.95 - 0.77 I PARCIALES 0.00 -15.37- 4.63 - 7.79 - 3.64 - 8.57 - 20.00 - 12.52 - 7.48 - 5.98 - 0.81 - 13.23-11. - 7.39 - 1.07 - 10.27 DISTANCIAS 1 AL ORIGEN 0.00 - 15,37 - 20.00 - 27.70 -- 31.43- 40.00 - 60.00 - 72.52 - 80.00 - 85.16 - 86.77-100.00-111. 8.93-120.00-130.27- PERFILES P.K.0+ 0.00 P.H.O+ __ P.K.O+ __ P.X.0+ P.K.OT P.K.O. _P.K.O. __ P.K.O+ __ P.K.O+_P.K.S+ __ P.K.O+_P.K.O. P.K.OF_Pac.D+ P.K +_P.K.OF 015.37 020.00 027.79 451.43 040.00 060.00 072.52 000.00 085.08 081.77 100.00 111.54 118.93 120.00 110.27 L=15.367 L=44,311 L-54.140 L=34,140 ESTADO DE ALINEACIONES L= 16,065 0 = - 25 LEY DE PERALTES 4% BOMBEO 2X - B.I. -B.D. 0.90 - - 0.80 1 1 I R . 2004

Información gráfica y numérica del perfil longitudinal

La guitarra se compone de la siguiente información numérica:

• Escalas: las escalas empleadas para la representación del perfil transversal varían en función de la magnitud de la obra; lo que suele hacerse es diferenciar la escala vertical de la horizontal, siendo del orden de diez veces superior a esta última.
• Ordenadas del terreno: Cota o altura del terreno respecto al nivel del mar. Su precisión viene en función de los datos topográficos disponibles.
• Ordenadas de la rasante: Cota de la rasante proyectada respecto al nivel del mar. La precisión de esta medida, obtenida mediante cálculos analíticos, debe ajustarse al milímetro.04

Cotas rojas en el perfil longitudinal

Cotas rojas: Representan la diferencia de cota entre el terreno y la rasante, pudiendo ser de dos tipos, excluyentes entre sí:

• De desmonte: En este caso el terreno se halla por encima de la rasante. Indican, por tanto, la profundidad a la que se debe excavar para alcanzar esta última.
• De terraplén: Define la altura a terraplenar sobre el terreno natural, para alcanzar la cota de la rasante en un determinado punto.04

Distancias e identificación del perfil

• Distancias parciales: Cifra que indica la distancia existente (recorrida sobre el eje longitudinal) desde el anterior perfil hasta el actual.
• Distancias al origen: A diferencia de la anterior, representa la distancia (medida a lo largo del eje longitudinal de la vía) entre el origen de distancias y el perfil considerado.
• Identificación del perfil: Con este apartado se pretende una enumeración ordenada de cada uno de los perfiles tomados, de forma que puedan ser facilmente identificables en otro tipo de planos.04

Esquemas complementarios del perfil longitudinal

Los datos numéricos anteriormente expuestos suelen ir acompañados por dos esquemas que resumen otros parámetros geométricos definitorios de la carretera:

• Estado de alineaciones: Diagrama adimensional en el que se representan las curvaturas de las diferentes alineaciones. Así, las alineaciones rectas coinciden con el eje del diagrama; las curvas son rectas paralelas y las clotoides, rectas inclinadas de pendiente constante. Opcionalmente, se representan numéricamente la longitud y el radio o parámetro de la alineación correspondiente.
• Ley de peraltes: Representación gráfica de la pendiente transversal de la explanación. Para ello, se representan los bordes izquierdo y derecho de la explanación, asignando a cada uno de ellos una línea diferente.04

Ejemplo de perfil longitudinal con esquemas

1.503. 5/17 + .- 1-9 i +7-4483600 ARQUETA DE VENTOSA ( O PLANTA 1 PERFIL LONGITUDINAL PLAND DE COMPARACIÓN ESE - PLIN PENDENTE TUSERAS ACERO 5-275 1219761. 00/16.30mm, (Par25 atm.] TIPO DE ZANJA DESVOYTE 5 5 3 3 5 3 5 5 5 TERRAPLEN SVOYNICHO RASANTE TERRENO PX. 1+00 1-000 CESTANCIAS PARCIALES 1 T I I + 1 1 3 5 504

Elementos de trazado en alzado

Acuerdos verticales

El acuerdo vertical surge como una solución de continuidad entre dos rasantes uniformes con diferente pendiente. En carreteras, esta variación progresiva de la inclinación se realiza de forma lineal, por lo que la forma del acuerdo es la de una parábola de eje vertical.

T X 4 Acuerdo convexo 12 i, Acuerdo cóncavo y X 1 T04

Ecuación de la parábola en acuerdos verticales

La ecuación de la parábola en los acuerdos verticales es y=x2/2K, siendo K el radio de la circunferencia osculatriz en el vértice de dicha parábola, denominado comúnmente "parámetro".

DIRECTRIZ < TANGENTE EN EL VÉRTICE RECTA TANGENTE F PARÁMETRO P 2 T FIGURA 1. ELEMENTOS DE LA PARÁBOLA EJE Tangente común m Curva Circunferencia osculatriz Radio de curvatura Centro de curvatura04

Parámetros mínimos de acuerdos verticales

Norma 3.1-IC, Tabla 5.3: Parámetros mínimos de los acuerdos verticales para disponer de visibilidad de parada y visibilidad de adelantamiento.

GRUPO VELOCIDAD DE PROYECTO (Vp) (km/h) Kv (m) Parada Kv (m) Adelantamiento Kv (m) Parada Kv (m) Adelantamiento 140 22 000 10 300 1 130 16 000 8 600 120 11 000 -- 7 100 -- 2 100 5 200 7 100 4 800 7 800 90 3 500 4 800 3 800 6 500 80 2 300 3 100 3 000 5 400 90 3 500 4 800 3 800 6 500 80 2 300 3 100 3 000 5 400 70 1 400 2 000 2 300 4 400 3 60 800 1 200 1 650 3 600 50 450 650 1 160 3 000 40 250 300 760 2 400 - -- -- -- 110 7 600 - 5 900 - ACUERDOS CONVEXOS ACUERDOS CÓNCAVOS04

Elementos geométricos de acuerdos verticales

SIGNO DE Kv X 1 S' + - 1 V ℮ d İş E S Lis Ky T > < T Y04

Parámetro Kv en acuerdos verticales

Parámetro (Kv): Se define como el radio necesario para efectuar una transición progresiva de la inclinación a lo largo de una longitud determinada. Para grandes valores coincide con el radio del círculo osculador en el vértice de la curva. L = R * e => Kv = e L - = 2T e El signo de Kv es: negativo (-) para acuerdos convexos (n) positivo (+) para acuerdos cóncavos (U).