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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGAE.F.P. INGENIERÍA CIVIL

Caminos IMg. Sc. Ing. Hemerson Lizarbe Alarcónhttp://hemersonlizarbe.wordpress.com/

1. Generalidades: Desarrollo histórico de las Vías2. Proceso de Planificación y Etapas de diseño3. Vía, Medio Ambiente y Ruido4. Criterios y controles básicos para el diseño5. Diseño Geométrico en Planta, Perfil y Sección

Transversal6. Proyectos, Normas e instrucciones.

Ingeniería Civil

Tránsito y transporte

Capítulo 1 - Generalidades

2015-I

Desarrollo histórico de las Vías

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1. Desarrollo histórico de las Vías

• Estrecha relación con la historia de la civilización humana

• Aparición de senderos, caminos, calles – intercambios

• Primeros indicios de aparición de calles son los adoquinadosde Ur en Mesopotania 4000 AC, en India 3000 AC, Malta2000 AC.

• Primera vía de 50 Km de longitud en Creta 1800 AC

• Primera carretera de 2500 Km en Asiria 700 AC

• Uso de piedras tipo laja en Babilonia 600 AC

1. Geométrico de Carreteras (cont.)

Uso de asfalto como mortero en juntas en Babilonia 600 AC

1. Desarrollo histórico de las Vías (cont.)

3 capas de bloques de arcilla quemadasobre mortero asfáltico

mortero asfálticoBloques de piedracaliza

Bloques depiedra laja

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• Caminos romanos 200 DC comprendía 80.000 Km de longitudcompuesta en su mayoría de líneas rectas de gran longitud

El trazo era el más corto y más seguro.

TahuantinsuyoImperio de los Incas1400 DC

1. (cont.)

Origen delCamino de los Incas1400 DCExtensión de aprox.30.000 Km

1. (cont.)

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Origen delCamino de los Incas1400 DCExtensión de aprox.30.000 Km

1. (cont.)

•A la caída del imperio romano se llevó al olvido las vías.•En 1747 se fundó la École des Ponts et Chaussées, París•Trésaguet introduce en Francia la primera norma en1775

Perfil de una calle Napoleónica en 1810 ( Fuente Museo Alemán)

Vías importantes romanas en territorio alemán

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En 1835 se construye el primer tramo de ferrocarrilNurenberg- Furth cambiando las bases del trazo decaminos.

Aparecen los radios curvos y la transición suave entre línearecta y curva hecha con parábolas.

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La determinación de secciones viales fue creciente en los años50 así como los diseños de intersecciones viales, ya que fuecreciente el desarrollo sostenido del parque automotor,requiriendo que se construyan mas vías para que se puedatransitar.

Las secciones viales ya estaban tomando nuevo impulso con laaparición de las investigaciones realizadas por losestadounidenses mediante el Highway Capacity Manual (HCM)que apareció en su primera edición en 1956.

Se reconoció que solo el diseño en conjunto de todos losusuarios del sistema servía para satisfacer los requerimientosviales crecientes como el medio ambiente, para hacerlos segurosy económicos.

Las intersecciones viales también tuvieron suestandarización primero en el diseño de autopistas.

En 1957 se desarrolló en Alemania por el Ministerio deTransportes las “Bases de construcción y diseño deIntersecciones viales para Autopistas”

Se determinó su distribución, secciones viales, trazo,compactaciones de las vías.

Con el crecimiento sostenido de la intensidad de tráfico vialcreció también el impacto negativo del tráfico vial como:

- Crecimiento de ruido y emisiones de gases dañinos al medioambiente

- enorme requerimiento de áreas que causaron efecto deseparación urbanística

- creciente peligro en los alrededores de las vías por crecienteaumento de accidentes y aumento de cantidad de muertos

- Deterioro de la accesibilidad y origen de pérdidas de tiempopor embotellamientos

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Estos desarrollos negativos influenciaron en el cambio dementalidad a mitades de los años 60.

Ya en 1963 se consideraron mejoras en los manuales yreglamentos viales, en especial tomando gran significado laconsideración de las distancias de parada.

En el Perù se desarrolló el Reglamento Nacional deCarreteras en los años 1975, que tuvo una gran vigencia yque fue basado en los manuales de Estados Unidos.

En el año 2001, el Ministerio de Transportes yComunicaciones, presentó el Manual de Diseño Geométricode Carreteras, el cual es basado también en los manuales deEstados Unidos.

Se espera que pronto se pueda tener una Norma de Diseño deCarreteras, y que se tenga una institución que se dedique amejorar las disposiciones que se presentan en este manual.

Ejes de Infraestructura de Integración Regional Sudamericana

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El Corredor Vial Interoceánico Sur, Perú-Brasil se ha divididoen cinco Tramos:

Tramo 1: Puerto San Juan-UrcosTramo 2: Urcos-InambariTramo 3: Inambari-IñapariTramo 4: Azángaro-InambariTramo 5: Azángaro-Juliaca-Puno-Moquegua-Ilo y Matarani

LIMA

LAOROYA

C. DE PASCO

HUANUCO

TGO.MARIA

PUCALLPA

CRUZEIRO

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• EL AUTOMOVILDefinición

Un automóvil (a menudo abreviado comoauto), coche o carro es un vehículo depropulsión propia destinado al transporte de

personas, animales y objetos.

EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

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• Antecedentes del Automóvil

Los Primeros Pobladores de la Tierra se sirvieronde animales por su rápida adaptación.

EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

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EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

Para transportar grandes piedras se colocaban bajotroncos de árboles y una palanca.

30La Rueda, es uno de los inventos fundamentales en la

Historia de la humanidad.

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El carro y la rueda aparecieron en el escenario de la Historiaprácticamente de la mano, para mover grandes pesos

EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

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Eran máquinas de guerra, hace referencia a los carros ellos que combatían los mejores guerreros, por ejemploHomero en La Iliada.

EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

1771 El primer vehículo propulsado a vapor fue creado porNicholas-Joseph Cugnot . Se trataba de un verdaderotriciclo con ruedas de madera, llantas de hierro y pesaba4,5 toneladas.

EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

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Karl Benz construyó su primer modelo en 1885, con motorde combustión interna a gasolina en Mannheim. Benz lopatentó el 29 de enero de 1886 y empezó a producirlo en1888

EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

Los automóviles de la década de 1920 presentabaninnovaciones como llantas hinchables, ruedas o rines deacero prensado y frenos en los cuatro neumáticos.

EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

En la década de 1930 los automóviles eran másaerodinámicos que sus predecesores.

EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

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El VW “Escarabajo”, se construyó durante años sin ningúncambio. El nombre Volkswagen quiere decir auto para elpueblo y satisfacía dos necesidades importantes delconsumidor.

EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

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A finales del siglo XX, los automóviles se enfrentandesafíos fundamentales: por un lado, aumentar laseguridad de los ocupantes para reducir así elnúmero de víctimas de los accidentes de tráfico.

EVOLUCION DE LOS MEDIOS DE TRANSPORTE“EL AUTOMOVIL”

• ¿Cuál es la diferencia entre tránsito y transporte?– ¿Qué utilidad e importancia tiene el transporte?

• ¿Qué son modos y qué son medios de transporte?– ¿Cuál es el nicho de cada modo de transporte?

• ¿Cómo ha evolucionado el transporte?– ¿De dónde surgen los problemas que nos aquejan hoy?

• ¿Cuáles son los problemas del tránsito?– ¿Cómo se pueden solucionar esos problemas, es decir, cuál es el

enfoque que se les puede dar y de quién dependen las soluciones?

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Conceptos básicos

• Ingeniería de tránsito:– “Rama de la ingeniería civil cuyo

objetivo es el movimiento seguro yeficiente de peatones y vehículos

• Ingeniería de transporte:– “Rama de la ingeniería cuyo objetivo

es el movimiento seguro y eficiente de

modalidades de transporte”

• Transportar:– Llevar a alguien o algo de un lugar a

otro (DRAE).

• Transporte:– Acción y efecto de transportar o

transportarse (DRAE).

• Transitar:– Ir (o pasar) de un sitio a otro

utilizando vías terrestres públicas.

• Tránsito:– Acción y efecto de transitar.

• Tráfico:– Tránsito que se realiza utilizando

vehículos.

por vías terrestres”.

Personas y cosas por distintas

Características del transporte

• El transporte no se da si no existe un motivo, de allí que lademanda del transporte se deriva de otrasactividades.

• Entonces, el transporte se da por:– Diferencia en la localización de los recursos.

– Especialización productiva.

– Economías de escala.

– Necesidad humana de comunicación.

– Objetivos políticos y militares.

– Diferencia en la localización de asentamientos urbanos.

– Disfrute de oportunidades culturales y recreativas.

– Diferencia en la localización de sitios de trabajo/habitación.

Función del transporte

Catalina Rodriguez

La necesidad de llevar los productosdesde sulugar de origen hasta el sitio de consumo (dotarlos deutilidad de lugar) ha provocado grandes migraciones ydescubrimientos, asi como luchas y sufrimientos a lo

largo de la historia.,

Poeloq. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crh5_in_Shenzhen.jpg

La utilidad de tiempo exige medios de transportecada vez más veloces.

• Se puede afirmar que la funciónprincipal del transporte consiste endominar las limitaciones que imponenel tiempo y el espacio.

• De manera más precisa, el transportepermite:– A las personas satisfacer sus necesidades de

comunicación, intercambio y expansión.– A las mercancías brinda:

• Utilidad de lugar: Los bienes y servicios sonútiles sólo en el lugar donde se necesitan.

• Utilidad de tiempo: Los productos son útiles enla medida que se consigan cuando se requieren.

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Función del transporte

Los sistemas de transporte público son vitals para elnormal desarrollo de las actividades económicas delas Ciudades.

La infraestructura vial puede propiciar el desarrollode una región al permitir el comercio de sus

productos.

• El transporte se constituye en unaspecto vital para la economía.

• Es uno de los subsectores másimportantes (comuni, educ, salud, etc).

• El costo del transporte es determinantedentro del costo de las mercancías.

• El costo del tiempo de viaje esdeterminante en la decisiones sobreproyectos de infraestructura detransporte.

• “El transporte es necesario, pero nosuficiente para el desarrollo”.

Modos de transporte

Catalina Rodriguez

Acueducto romano. Coimbra, PT. El agua se transportagracias a la acción de la gravedad.

Metrocable. Medellín, CO. Las cabinas están ancladas alcable, que se mueve constantemente.

• En general, se pueden distinguir dos modos detransporte:– Los que no recurren a artefactos móviles autopropulsados:

• Canales

• Ductos• Cables

ModosCatalina Rodriguez

de transporteCatalina Rodriguez

• En general, se pueden distinguir dos modos detransporte:– Los que sí recurren a vehículos automotores:

• Transporte terrestre

• Transporte aéreo• Transporte acuático

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Transporte terrestre

• Transporte carretero– Carga: Ideal para servicio puerta a

puerta.

– Personas: Viajes cortos y pocospasajeros por unidad.

• Transporte férreo– Carga: Ideal para el transporte de

mercancías de mucho peso yvolumen, de poco precio, engrandes distancias.

– Personas: Viajes relativamentelargos. Transporte masivo.

Transporte aéreo

Catalina Rodriguez

El avión no es el único medio de transporte que utiliza el modo aéreo,pero sí es tal vez el más popular.

• Carga: Ideal para eltransporte de productosde poco peso y volumen,de alto valor unitario,perecederos o delicados,en largas distancias.– Al rededor del 35% de la

carga del mundo (en valor)se mueveen avión.

• Personas: Viajes largos ycon alta cantidad depasajeros. Viajes con altocosto de tiempo de viaje.

Transporte acuático

Catalina RodriguezEn Venecia, IT, la gran mayoríade la demanda de transporte se

satisface a través del modoacuático.

La gran capacidad de carga delos barcos interoceánicos

reduce considerablemente loscostos de transporte de las

mercancías.Jaxer. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Jnpt.jpg

• Transporte Fluvial– Ideal para transportar

mercancías de mucho peso yvolumen, de bajo valorunitario.

• Transporte Marítimo– Ideal para el transporte en

masa de productos de muchopeso y volumen en grandesdistancias.

– Más del 90% del comerciomundial (en volumen) serealiza mediante transportemarítimo.

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Historia del transporte

• Antes de 1800– Cualquier medio de transporte debía valerse de la naturaleza para

generar su movimiento (viento, corrientes, gravedad, animales,humanos).

– El modo acuático era la única manera de realizar algunos viajesintercontinentales. En esta época la navegación consiguió grandesavances (brújula, astrolabio, medición del tiempo).

– En tierra, la rueda (3000 a.c.) representó un avancegigantesco para el transporte.

– Los caminos romanos (360 a.c. - 360 d.c.), así como sus similaresalrededor del mundo, favorecieron el transporte terrestre.

– Entre 1700 y 1800 se fueron conociendo los primeros pavimentos“modernos”.

Historia del transporte

• 1800 – 1900– Empieza el desarrollo del transporte aéreo utilizando globos y

dirigibles.– En el modo acuático se construyeron canales con exclusas.

– En 1767 Watt inventó la máquina de vapor, que en 1800Trevethic acopló a la primera locomotora e inició así elflorecimiento del ferrocarril.

– En 1859 se descubreel primer pozo petrolero y en 1865 seconstruye el primer oleoducto. Además de ser un modo detransporte por sí mismo, propicia el desarrollo de motores decombustión.

Historia del transporte

• 1900 – Presente– En 1887 Daimler crea su versión de un automóvil impulsado

por un motor de combustión interna.

– En 1908 comenzó la producción en masa del Ford Modelo T, quepopularizó el uso del automóvil.

– De esta manerase inicia un crecimiento exponencial delnúmero de automóviles a nivel mundial.

• En USA, en 1895 habían 4 autos registrados, en 2003 esa sumallegaba a los 203 millones de vehículos.

– En 1903 los hermanos Wright logran el primer vueloautopropulsado de un aparato más pesado que el aire.

– En 1919 se crean KLM y SCADTA (Avianca), las dosaerolíneas comerciales más antiguas del mundo.

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Problemas del tránsito

• Los problemas del tránsito se pueden agrupar a partir de lassiguientes causas:– Diferentes tipos de vehículos en la misma infraestructura

• Diferentes dimensiones + diferentes velocidades = accidentes

– Infraestructura inadecuada• En cuanto a características geométricas, cantidad y estado

– Falta de planeación• Especificaciones insuficientes en vías nuevas

• Políticas de control incoherentes

– Mal entendimiento respecto a la relevancia del transporte en laeconomía

– Falta de asimiliación por parte de gobiernos y usuarios• Legislación anacrónica y fuera de contexto

• Falta de educación vial y conciencia por parte de los usuarios

Soluciones a los problemastránsito

del

• Solución integral– Renovación completa del espacio urbano.

– Generalmente resulta inviable por su altísimo costo.

• Solución parcial de alto costo– Nueva infraestructura, sacando el máximo provecho de la

existente

• Solución parcial de bajo costo– Inversión mínima en obras con el máximo aprovechamiento de la

infraestructura actual, máximo control, regulación y educación vial

Solución integralMassachusetts Turnpike Authority

http://masspike.com/bigdig/parks/boulevard.html

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Tunnel-large.jpg

La renovación urbana de Boston (USA) con el proyecto BigDig tal vez sea uno de los mejores ejemplos de una soluciónintegral. El núcleo del megaproyecto consistía en demoler la

interestatal 93 que atravesaba elevada por el centro de laCiudad, y reemplazarla por un túnel de 5,6 km que circula pordebajo de ella con un costo aproximado de 22 mil millones de

dólares.

Dirk Hillbrecht. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Boston-big-dig.png

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Solución parcial de alto costo

Modelo digital del Puente helicoidal en las Autopistas del Café entreDosquebradas y Santa Rosa de Cabal, Risaralda, CO.

Solución parcial de alto costo

Catalina Rodriguez

Las intersecciones a desnivel se convierten en soluciones de alto costocuando todas las demás no satisfagan las necesidades de la demanda.

Solución parcial de alto costo

Intercambiador tipo spaghetti en Atlanta, Georgia, USA.

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Solución parcial de bajo costo

Copyleft by Raimond Spekking/Wikipedia. http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Kreuzung_B1-B96_Berlin_-_Fahrbahnmarkierungen.jpg

Intersección semaforizada en Berlín, DE.

Bibliografía

• Cal y Mayor, Rafael† y Cárdenas Grisales, James (2007). Ingeniería detránsito. Fundamentos y aplicaciones. 8° edición. Editorial Alfaomega, Ciudadde México.

• Radelat, Guido (2003). Principios de ingeniería de tránsito. Instituto deingenieros de transporte, Washington D. C.

• Valencia Alaix, Víctor (2007). Ingeniería de tránsito, guía de clase.Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín, Facultad de Minas.Medellín.