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Unidad I
INGENIERIA BASICA Y DISEÑO VIAL
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Clase N°3
Clasificación de proyectos viales
Clasificación de Proyectos Viales Clasificación de los Proyectos Según su Impacto Económico.
Impactos sobre el Sistema de Actividades, sobre la Generación/Atracción
de viajes y/o sobre la Distribución de Viajes.
Impactos sobre la Partición Modal.
Impacto sobre la Asignación de Flujos a la Red Vial.
Clasificación de los Proyectos Según su Impacto Ambiental.
Proyectos que sólo requieren de una “Declaración de Impacto Ambiental”,
(DIA) y que pueden requerir de uno o más estudios específicos sobre la
materia.
Proyectos que requieren de un “Estudio de Impacto Ambiental” (EIA).
En ambos casos los proyectos deben ingresar al Sistema de Evaluación de
Impacto Ambiental (SEIA).
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Clasificación de Proyectos Viales Niveles De Estudio Y Metodologías Alternativas Según Tipo De Proyecto
Los niveles o grado de profundidad creciente de los Estudios de Ingeniería
considerados en el Manual de Carreteras, son:
Idea
Perfil
Estudio Preliminar Prefactibilidad Diagnóstico Ambiental
Anteproyecto Factibilidad Impacto Ambiental (DIA o EIA)
Estudio Definitivo Actualización de Indicadores(1) (DIA o EIA)
(1) Si corresponde según se establezca en los Términos de Referencia
Específicos del Estudio (TRE) en que
DIA: Declaración de Impacto Ambiental;
EIA: Estudio de Impacto Ambiental
El símbolo implica que los estudios de las áreas de Evaluación Social y
de Evaluación y Mitigación de Impacto Ambiental, se ejecutan
simultáneamente con los estudios de ingeniería vial, realimentándose entre
sí.
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Clasificación de Proyectos Viales
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Estudio de Factibilidad Introducción
Esta etapa tiene dos objetivos principales. Primero, afinar y desarrollar
anteproyectos correspondientes a las alternativas seleccionadas para
garantizar que el diseño físico y operacional propuesto es factible de
implementar y estimar con un grado de precisión razonable los montos de
inversión involucrados. Y segundo, producir información relevante y
confiable que permita avalar, desde el punto de vista técnico económico, el
proceso de toma de decisión para la ejecución del proyecto.
Actividades metodológicas
Diseño físico. Recolectada del anteproyecto
Diseño operacional. Especificación de las condiciones de uso de la
vialidad, mediante un conjunto de regulaciones que constituye el sistema
de control de tránsito. Una determinación de una regulación puede implicar
modificaciones en el diseño físico.
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Estudio de Factibilidad Modelación y simulación. Para evaluar una alternativa de diseño es
necesario predecir las características de la circulación en el área de
influencia del proyecto con la finalidad de estimar los consumos de
recursos asociados a las distintas situaciones y beneficios
correspondientes.
Estimación de costos y beneficios. Esta actividad tiene como finalidad
proveer toda la información necesaria para la evaluación de alternativas.
Respecto a los costos de inversión estos deberán ser valorizados a precios
sociales.
Evaluación. Tiene como objetivo principal entregar la información
relevante para apoyar el proceso de toma de decisiones. Para tal efecto se
determinan los indicadores de rentabilidad de corto y largo plazo y los
análisis de sensibilidad correspondientes. Este análisis es complementado
con el de los impactos sociales y ambientales para ofrecer una perspectiva
amplia, y lo más rigurosa posible, de los efectos de la alternativa sobre el
conjunto de actividades y personas que tienen relación con el área sujeta al
proyecta a proyecto.
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Ciclo de vida de un Proyecto Vial
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Ingeniería Básica Introducción
Dependiendo del tipo proyecto vial se requerirá realizar estudios de
Ingeniería básica, los cuales abarcan principalmente:
Aspectos geodésicos y topográficos.
Aspectos de hidrología, hidráulica y transporte de sedimentos.
Aspectos geotécnicos.
Demanda y características del transito.
Aspectos ambientales – impacto y mitigación.
Ingeniería básica en proyectos de puentes y estructuras afines.
Sistema de Unidades
En todos los trabajos topográficos se aplicará el Sistema Internacional de
Unidades (SI).
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Ingeniería Básica Medidas Angulares
Las medidas angulares se expresarán siempre en grados de arco
centesimal y sus decimales. Sus símbolos de abreviatura serán: grados (g),
minutos (c), segundos (cc). La única excepción a lo anterior la constituirán
las coordenadas geodésicas curvilíneas que indican la latitud () y la
longitud () de un punto sobre el elipsoide que se expresarán en grados
sexagesimales (°) minutos (’) y segundos (”).
Medidas de Longitud
Las medidas de longitud se expresarán en metros (m) y cuando se esté
indicando una distancia acumulada a un cierto origen, se le antepondrá la
sigla “Dm”, que significa “Distancia Acumulada expresada en metros”, se
expresará en metros como Dm 252.324,843 empleando punto para los
miles y coma para separar los submúltiplos, centímetros (cm) y milímetros
(mm). En el caso de la señalización vial las distancias a un cierto destino o
la longitud de un tramo se expresará en km, sin decimales y las
velocidades en km/h.
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Ingeniería Básica Referenciación Planimétrica En Terreno
Los trabajos topográficos para el estudio de obras viales quedarán
referidos a bases con coordenadas geodésicas (WGS-84), determinadas
mediante GPS.
Referencia Altimétrica
Los estudios de carreteras y caminos estarán referidos al nivel medio del
mar (NMM), para lo cual bastará con ligarse a un punto de nivelación (PN)
de la Red Altimétrica materializada por el IGM. Si en la zona del estudio no
existieran puntos de dicha red, la Dirección de Vialidad podrá autorizar se
determine la cota de partida desde un sistema local, determinándola con
GPS, la que deberá ser corregida mediante el modelo EGM-96
previamente.
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Ingeniería Básica Nivelación del Perfil Longitudinal
El levantamiento del perfil longitudinal en terreno corresponde a una
nivelación geométrica de todas las estacas que lo conforman, llevando a un
registro las lecturas que se observen conjuntamente con la distancia
acumulada a cada punto. El registro que conviene emplear es del tipo “Por
Cota Instrumental”. Antes de iniciar la nivelación geométrica del perfil
longitudinal se deben establecer, a lo largo del estacado y a una distancia
conveniente, de él, puntos de referencia de cota (PR). Estos puntos de
referencia se ubicarán, ni tan distantes del eje del trazado como para que
las medidas importen trabajo excesivo, ni tan cercanos como para que se
vean comprometidos por el movimiento de tierras o labores auxiliares de la
construcción de la obra. En todo caso su ubicación debe efectuarse sobre
terreno estable y serán debidamente monumentados. La distancia entre PR
no debe superar los 500 m, y se intercalarán PR auxiliares en las
proximidades de las obras especiales. Los PR estarán ligados a la red de
Puntos de Referencia Principales (PRP), utilizada en la etapa de
levantamiento. Toda vez que sea posible la red de PR que se lleva junto al
trazado se cerrará contra algún PRP. La tolerancia en el cierre será de (m),
en que k es la distancia del circuito en kilómetros.
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Ingeniería Básica Perfiles Transversales De Terreno
El perfil transversal tiene por objeto presentar, en un corte por un plano
transversal, la posición que tendrá la obra proyectada respecto del terreno
y, a partir de esta información, determinar las distintas cantidades de obra,
ya sea en forma gráfica o analítica.
Para efectuar el levantamiento de perfiles transversales se procederá de la
siguiente manera:
Definición del Perfil Transversal. En cada estaca del perfil longitudinal, al
momento de levantar un perfil transversal, se debe definir un eje
transversal en la forma más perfecta posible, ya que un error de
dirección significará un error sistemático de las evaluaciones
posteriores. Se puede recurrir a procedimientos auxiliares en mérito de
una mayor precisión; es el caso del replanteo del ángulo recto con
ayuda de medidas con cinta métrica o escuadras de reflexión. El eje
transversal así definido se puede señalizar, mientras dure su
levantamiento con jalones u otro elemento de instalación provisoria.
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Ingeniería Básica Levantamiento de los Puntos Singulares. Para la confección del perfil
transversal se deben tomar todos los puntos que definan o ayuden a
definir cambios de pendiente del terreno, cruce de canales, cercos, y
cualquier otro detalle de interés o punto singular; en todo caso debe
haber, a lo menos, un punto cada 10 m.
Las distancias horizontales se miden con cinta métrica y precisión corriente
(cuidando su horizontalidad, etc.). En casos de fuerte pendiente se puede
medir con cinta métrica la distancia inclinada y reducirla a la horizontal con
una lectura del ángulo vertical al minuto.
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Ingeniería Básica Sistemas de Replanteo de una Obra Vial
Básicamente pueden darse dos situaciones extremas, dependiendo de la
localización del trazado respecto de sistema de transporte de coordenadas
(STC), materializado en terreno en la etapa de Anteproyecto.
a) Que no exista un STC materializado en terreno o que éste se
encuentre muy distante del trazado, caso en que será necesario abordar el
replanteo materializando en primer término la poligonal definida por las
alineaciones, rectas y tangentes, que presenta la estructura general del eje
del trazado. Es decir se replantea navegando con los datos del Cuadro de
Rectas y Curvas. En todo caso deberán establecerse como mínimo, Líneas
Base GPS al inicio y termino del proyecto, según se explícita más adelante.
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Ingeniería Básica Sistemas de Replanteo de una Obra Vial
En este caso dicha poligonal constituye un sistema de transporte de
coordenadas en sí, pero por el procedimiento empleado poseerá una
precisión reducida, debiendo verificarse en el terreno mismo que la
poligonal replanteada represente realmente lo proyectado, es decir se
emplace según lo estudiado, y que su estructura general posea un cierre
razonable contra las Líneas Base materializadas.
b) Cuando existe un STC la estructura general del eje se replanteará
desde estaciones de dicho sistema y la densificación del eje podrá
ejecutarse a partir de la estructura general ya replanteada, en especial en
el caso de las rectas, o bien, desde las estaciones del STC. El eje
replanteado va siempre ligado al STC y, por lo tanto, no se requieren
operaciones de cierre para el conjunto del trabajo, ya que éstas se ejecutan
para cada uno de los alineamientos que definen la estructura general del
trazado.
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Aspectos geotécnicos Introducción
Desde las primeras fases del estudio de una obra vial, el Proyectista de
Carreteras deberá trabajar en forma coordinada con el ingeniero
especialista en Geotecnia. En la etapa de identificación de rutas posibles,
la oportuna detección de zonas conflictivas desde el punto de vista
geotécnico, puede aconsejar que se abandone una ruta que pudiera
parecer atrayente por consideraciones de trazado.
En los diversos niveles de estudio el ingeniero especialista irá detectando
con grados de precisión creciente, aspectos tales como:
Identificación de sectores específicos con características geotécnicas
desfavorables.
Sectorización de la zona de emplazamiento del trazado, definiendo el perfil
estratigráfico pertinente y sus propiedades.
Todo ello orientado a establecer la capacidad de soporte del terreno
natural, así como los taludes seguros para terraplenes y cortes, asociados
a los distintos materiales.
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Aspectos geotécnicos Condiciones de fundación de estructuras, obras de arte y obras anexas.
Aspectos de drenaje incidentes en el problema geotécnico.
Disponibilidad de yacimientos de materiales.
Las características geotécnicas de los materiales que pueden presentarse
a lo largo del emplazamiento de una carretera son variadas, pudiendo
experimentar cambios radicales entre sectores muy próximos. No es
posible, por lo tanto, definir a priori un procedimiento de estudio de tipo
general. En consecuencia, deberá ser el ingeniero especialista quien vaya
definiendo, en las diversas etapas, los estudios específicos que deberán
ejecutarse.
Mecánica de suelos
Naturaleza de los suelos
Se definen a las Rocas como Materias sólidas minerales que se presentan
en masas o fragmentos y se clasifican según su origen como Ígneas,
Sedimentarias o Metamórficas. Los suelos son sedimentos u otras
acumulaciones de partículas sólidas producidas por la desintegración,
descomposición y/o transportación física y/o química de las rocas.
18 OVI-7201. OBRAS VIALES. Profesor Herman Leyton V. CLASE Nº 03.
Sistemas de clasificación de suelos Sistema unificado de clasificación de suelos USCS
Deriva de un sistema desarrollado por A. Casagrande, divide los suelos en
dos grandes grupos, de granos gruesos y de granos finos. Los primeros
tienen más del 50 % en peso de granos mayores que 0,08 mm; se
representan por el símbolo G si más de la mitad, en peso, de las partículas
gruesas son retenidas en tamiz 5 mm, y por el símbolo S sí más de la
mitad pasa por tamiz 5 mm.
A la G o a la S se les agrega una segunda letra que describe la graduación:
W, buena graduación con poco o ningún fino; P, graduación pobre,
uniforme o discontinua con poco o ningún fino; M, que contiene limo o limo
y arena; C, que contiene arcilla o arena y arcilla.
Los suelos finos, con más del 50 por ciento bajo tamiz 0,08 mm, se dividen
en tres grupos, las arcillas (C), los limos (M) y limos o arcillas orgánicos
(O).
Estos símbolos están seguidos por una segunda letra que depende de la
magnitud del límite líquido e indica la compresibilidad relativa: L, si el límite
líquido es menor a 50 y H, si es mayor.
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SISTEMA CLASIFICACION USCS
FINOS (≥ 50 % pasa )
Tipo de Suelo Símbolo Lim. Liq.
wl
Indice de Plasticidad
* IP
Limos Inorgánicos
ML < 50
< 0.73 (wl – 20)
ó < 4
MH > 50 < 0.73 (wl – 20)
Arcillas inorgánicas
CL < 50
> 0.73 (wl – 20)
y > 7
CH > 50 > 0.73 (wl – 20)
Limos o arcillas orgánicas
OL < 50 ** wl seco al horno
≤ 75 % del wl seco al aire
OH > 50
Altamente orgánicos P1 Materia orgánica fibrosa se carboniza, se quema o se pone incandescente.
Si IP 0.73 (wl – 20) ó si IP entre 4 y 7
E IP > 0.73 (wl – 20), usar símbolo doble:
CL-ML, CH-OH
** Si tiene olor orgánico debe determinarse adicionalmente wl seco al horno
Si wl = 50; CL-CH ó ML-MH
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SISTEMA CLASIFICACION USCS
GRUESOS (< 50 % pasa )
Tipo de Suelo
Símbolo % RET . % Pasa CU CC ** IP
Gravas
GW
50% de lo ret. En
< 5 > 4 3
GP ≤ 6 <1ó>3
GM
> 12
< 0.73 (wl-20 ó <4
GC > 0.73 (wl-20)
ó >7
Arenas
SW
< 50% de lo ret. En
< 5 > 6 3
SP ≤ 6 <1ó>3
SM
> 12
< 0.73 (wl-20) ó <4
SC > 0.73 (wl-20)
y >7
* Entre 5 y 12% usar símbolo doble como GW-GC, GP-GM,SW-SM, SP-SC.
** Si IP 0.73 (wl-20) ó si IP entre 4 y 7 e
IP>0.73 (wl-20), usar símbolo doble: GM-GC, SM-SC.
En casos dudosos favorecer clasificación menos plástica
Ej: GW-GM en vez de GW-GC.
10
60CU
1060
30CC
2
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Sistemas de clasificación de suelos Sistema AASHTO
Sistema de clasificación de suelos creado por El Departamento de
Caminos Públicos de USA (Bureau of Public Roads) en 1929 y modificado
en 1945. Este sistema describe un procedimiento para clasificar suelos en
siete grupos, basado en las determinaciones de laboratorio de
granulometría, límite líquido e índice de plasticidad. La evaluación en cada
grupo se hace mediante un "índice de grupo", el cual se calcula por la
fórmula empírica:
IG = (F - 35) (0,2 + 0.005 (Wl - 40)) + 0,01 (F - 15) (IP - 10).
En que:
F: Porcentaje que pasa por 0.08 mm, expresado en números enteros
basado solamente en el material que pasa por 80 mm.
Wl: Límite Líquido.
IP: Índice de Plasticidad.
Se informa en números enteros y si es negativo se informa igual a 0.
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SISTEMA DE CLASIFICACION AASHTO
Clasif general Suelos Granulares (≤ 35 % pasa ) Suelos Finos (> 35 % bajo )
Grupo A-1
A-3
A-2 A-4 A-5 A-6 A-7
Sub-Grupo
A-1a A-1b A-2-4 A-2-5 A-2-6* A-2-7**
A-7-5
A-7-6
≤ 50
≤ 30 ≤ 50 ≥ 51
≤ 15 ≤ 25 ≤10 ≤35 ≥ 36
Wl ≤40 ≥41 ≤40 ≥41 ≤40 ≥41 ≤40 ≥41
IP ≤ 6 NP ≤10 ≤10 ≥11 ≥11 ≤10 ≤10 ≥11 ≥11
CBR 40-80 ≤20 ≥20 20-40 ≤15 ≤10 ≤15 ≤5
Descripción
Gravas y arenas Arena
fina
Gravas y Arenas
Limosas y Arcillosas Suelos Limosos Suelos Arcillosos
A – 7 – 5 : IP ≤ (wL – 30) A – 7 – 6 : IP > (wL – 30)
IG = (B/0.08 – 35) (0.2 + 0.005 (wl – 40)) + (B/0.08 – 15) (IP – 10) * 0.01
* Para A–2–6 y A–2–7: IG= (B/0.08 – 15) (IP – 10) * 0.01
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Clasificación de suelos
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Grava
Pasa la malla de 3 pulgadas y se retiene en la de 2 mm. Las partículas
mayores se conocen como enrocamientos.
Suelo gravoso es duro y posee muchos
minerales ya que se compone de la
acumulación de fragmentos de rocas
sueltas corresponde al el mas resistente
y no tiene plasticidad
Arena
Pasan la malla de 2 mm y se retienen en la de .074 mm.
Suelo arenoso es ligero y filtra el agua
rápidamente. Tiene baja materia orgánica
por lo que no es muy fértil.
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Clasificación de suelos
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Arcilla
Es un material cohesivo y sus partículas pasan la malla de .005 mm.
Presentan plasticidad dependiendo del contenido de humedad y son muy
compresibles.
Un suelo arcilloso es un terreno pesado
que no filtra casi el agua. Es pegajoso,
plástico en estado húmedo y posee
muchos nutrientes y materia orgánica.
Limo
Es un material más pequeño que la arena y se retiene en la malla de .005 mm.
Este es poco resistente, tiene poca humedad y es poco compresible.
Un suelo limoso es estéril, pedregoso y
filtra el agua con rapidez. La materia
orgánica que contiene se descompone
muy rápido.
OVI-7201. OBRAS VIALES. Profesor Herman Leyton V. CLASE Nº 03.
Definiciones Control de acceso: acción de la Autoridad por la cual se limita parcial o
totalmente el derecho de los dueños ocupantes de la propiedad adyacente
o de las personas en tránsito, acceder a una carretera.
Caminos Laterales o de Servicio: Es un camino que se construye
adyacente a una Autopista, Autorruta o Carretera Primaria y tiene como
objetivos, controlar el acceso a las vías expresas, dar acceso a la
propiedad colindante, restituir la continuidad del sistema local de caminos o
calles previamente existentes y evitar recorridos excesivamente largos
provocados por la construcción de la vía expresa.
Instalaciones al Lado de la Carretera: En carreteras con control de
acceso están normadas las instalaciones al lado de ellas en cuanto a su
frecuencia, ubicación, obstrucciones a la visibilidad, etc.
OVI-7201. OBRAS VIALES. Profesor Herman Leyton V. CLASE Nº 03. 27
Definiciones Facilidad para Peatones: La norma determina responsabilidades al Fisco
y Municipalidades respecto de la construcción de aceras y veredas en
sectores de paradas de buses, senderos y pasarelas.
Capacidad de una Carretera: Intensidad máxima de vehículos que
pueden pasar por una sección de un camino bajo las condiciones
prevalecientes del tránsito.
Niveles de Servicio: Se definen 6 Niveles de Servicio A, B, C, D, E y F y
dependen de las condiciones del flujo vehicular y la libertad del conductor
de seleccionar su velocidad, es decir, el Nivel A: representa la condición de
flujo libre permitiendo altas velocidades a elección del conductor. Por el
contrario el Nivel F: describe el flujo forzado a bajas velocidades
correspondiente a la que el usuario describe como “taco en la carretera”.
Tránsito Medio Diario Anual (TMDA). Promedio aritmético de los
volúmenes diarios durante todo el año en un tramo.
OVI-7201. OBRAS VIALES. Profesor Herman Leyton V. CLASE Nº 03. 28
Definiciones
Clasificación por tipo de vehículo. Expresa en porcentaje la participación
que le corresponde el TMDA a las diferentes categorías de vehículos.
Vehículos livianos: Automóviles, camionetas hasta 1.500 Kg.
Locomoción colectiva: Buses Rurales e Interurbanos.
Camiones: Unidad Simple para transporte de carga.
Semirremolques y remolques: Unidad compuesta para transporte de
carga.
Demanda Horaria. En caminos de alto tránsito es el Volumen Horario de
Diseño (VHD) y no el TMDA, lo que determina las características del
proyecto para evitar congestión y determinar condiciones aceptables de
servicio.
Crecimiento del tránsito. Deben establecerse los volúmenes de tránsito
del año de la puesta en servicio y los del año horizonte con ello elaborar
eventualmente un programa de construcción por etapas.
OVI-7201. OBRAS VIALES. Profesor Herman Leyton V. CLASE Nº 03. 29
OVI-7201. OBRAS VIALES. Profesor Herman Leyton V. CLASE Nº 03. 30
Velocidades en el diseño vial Velocidad de Proyecto (Vp): Velocidad que permite definir las |características
geométricas mínimas de los elementos del trazado bajo condiciones de seguridad y
comodidad. Se usará para efectos del sistema de clasificación funcional para
Diseño.
Velocidad Específica (Ve): Es la máxima velocidad a la cual se puede circular por
un elemento del trazado, considerado individualmente, en condiciones de seguridad
y comodidad, encontrándose el pavimento húmedo, los neumáticos en buen estado
y sin que existan otras condiciones meteorológicas, del tránsito, del estado del
pavimento o del entorno de la vía, que impongan limitaciones a la velocidad. La
velocidad específica se aplica a los elementos curvos de la planta.
Velocidad de Operación (Vop): Es la velocidad media de desplazamiento que
pueden lograr los usuarios de un tramo de la carretera de una Vp dada, bajo las
condiciones prevalecientes del tránsito, del estado del pavimento, meteorológicas y
grado de relación de esta con otras vías y con la propiedad adyacente.
Velocidad Percentil 85 (V85%). Es aquella velocidad no superada por el 85% de los
usuarios de un tramo de características homogéneas, bajo las condiciones
prevalecientes del tránsito, estado del pavimento, meteorológica y grado de relación
de éste con otras vías y con la propiedad adyacente. Suele ser mayor que la
velocidad de proyecto.
OVI-7201. OBRAS VIALES. Profesor Herman Leyton V. CLASE Nº 03. 31
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PRÓXIMA CLASE …
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