Aportes de los sistemas de última generación para el desarrollo de proyectos viales en el Perú: Diseño geométrico automatizado de carreteras

Abstract

La presente Investigación se basa en el avance de los Sistemas de Ultima Generación para el Desarrollo de Proyectos Viales en el Perú, sin embargo, éste abarca muchas áreas, habiéndose optado en el presente informe lo referido al Diseño Geométrico Automatizado de Carreteras. Durante el desarrollo mostramos la Evolución y Estado del Arte del Diseño Geométrico, haciendo el análisis entre software existente e identificando el más adecuado a aplicarse en el país, por último se realiza una aplicación directa de un tramo de carretera. En el país, a lo largo de muchas décadas no ha mejorado la calidad del diseño y construcción de carreteras, ya que no se ha realizado proyectos nuevos, estos han sido escasos, sólo en la década pasada se rehabilitaron carreteras con más de 50 años de servicio. El desarrollo tecnológico para los trabajos de campo, específicamente en los levantamientos topográficos, ha pasado por una etapa de transición: de equipos mecánicos, automáticos, electrónicos, hasta llegar a digitales. Para los trabajos de gabinete, se ha tenido que pasar de las reglas de cálculo, ábacos, instrumentos de dibujo a computadoras. En el caso de las computadoras, se iniciaron con Sistemas Operativos DOS y luego en Windows, con una serie de programas que permiten no sólo realizar cálculos sino también gráficos. Actualmente se está trabajando con tecnología mixta. Para poder relacionar estos dos procesos en forma ordenada y de fácil entendimiento, es decir, conciliar el Campo con el Gabinete e integrarlo, ha sido necesario evaluar y comparar el software utilizado en el Diseño Geométrico de Carreteras. A través de todo este proceso, llegamos a la conclusión que el "Estado del Arte del Diseño Geométrico de Carreteras", en la actualidad, prácticamente es el Software Geopak, un programa con herramientas tan flexibles y poderosas; y como se explica en este trabajo, los parámetros de diseño del Geopak con las normas coinciden de manera eficiente, ya que cumple con las normas del AASHTO, las cuales son la base de las nuevas normas peruanas (DG-2000). Se realiza el análisis del Software en mención, dando las características y el orden lógico para su procesamiento, no es el objetivo en esta investigación desarrollar un manual del usuario del Geopak, sino, simplemente dar las pautas y ventajas que tiene sobre otros programas que existen en esta especialidad. Todo esto, podemos tomarlo como base para generar nuestros propio software o mejorar los actuales, comparándolos y dotándole de las herramientas que le hacen falta. Se ha tenido en cuenta que el diseño geométrico es el pilar fundamental para la construcción o rehabilitación de una carretera, sobre el cual recae la responsabilidad del resto de actividades y estudios (Geotecnia, pavimentos, tráfico, hidrología, etc.) que complementan a ésta. Finalmente, se ha realizado una aplicación sobre un levantamiento topográfico correspondiente al poblado de Choropampa ubicado en el departamento de Cajamarca, aproximadamente entre el km 126+000 al km 127+000 de la Carretera Pacasmayo - Cajamarca. Se ingresó la base de datos, se creó el modelo digital del terreno (DTM), se pasó por todo el proceso de edición, creando cadenas cuyas características describen bordes de carreteras, quebradas, pie de talud, limites de propiedad, etc. Obtenido el DTM, se trazó y rediseñó, extrayéndose los ejes, perfiles, secciones del terreno con los diseños propuestos de rasantes y pavimentos (cajas). Una vez conocido el Software, el diseño se estandariza, se crean librerías (preferencias), los formatos para cada tipo de planos (planta, perfil, secciones, curva masa, ubicación, etc.), con todos los requisitos que pidan las entidades contratantes, además de reportes y metrados de movimiento de tierras.

The present investigation is based on the advance of the Systems of Last Generation for Road Projects' Development in Perú, however, this embraces many áreas, therefore we opted in this work for the Automated Geometric Design of Highways. During the development we show the Evolution and State of the Art of the Geometric Design, making an analysis among existent software and identifying the most appropriate to be applied in the country, lastly we are carried out a direct application of a highway tract. The quality of the design and construction of highways in the country has not impruved for many decades. New projects have been scarce, only in last decade havc highways with more than 50 years of service been rehabilitated. The technological development for the fíeldwork, specifically in the topographical elevation, has gone by a transition stage: from mechanical, automatic, electronic equipmcnt to digital. For the cabinetwork, it passed from the calculation rules, abaci, drawing instruments to computers. In the case of computers, they began with Operative Systems DOS and after that in Windows, with a series of programs that only not allow carrying out calculations but also graphics. At the moment it is working with mixed technology. To be able to relate these two processes in order form and of easy understanding, in other words, reconciling the Field with the Cabinet and intcgrating them, it has been necessary to evalúate and to compare the software used in the Geometric Design of Highways. Through this whole process, we have reached the conclusión that the "State of the Art of the Geometric Design of Highways", at the present time is practically the Software Geopak, a program with tools so flexible and powerful; explains itself in this work. The design paramctcrs of the Geopak with the norms coincide in an efficient way, since they fulfill the norms of the AASHTO, which are the basis of the new Peruvian norms (DG-2000). We had carried out the analysis of the Software as mentioned, giving the charaeteristics and the logícal order for their process. It is not the objective in this investigation to dcvelop a user manual of the Geopak, but, simply to give guides and advantages that it has compared to other programs that exist in this specialty. All this, we can take as a basis to genérate our own software or to improve the current ones, comparing them and endowing ¡t of the tools that are necessary for it. It has been kept in mind that the geometric design is the fundamental pillar for the construction or rehabilitation of a highway, on which the responsibility of the rest of activities lies and studies (Geotechnics, pavements, trafflc, hydrology, etc.) supplement this. Finally, we carried out an application on a topographical elevation corresponding to Choropampa town located in the department of Cajamarca, approximately between km 126 and km 127 of the Pacasmayo-Cajamarca highway. The datábase was entered, the digital pattern of the land (DPL) was created, then it went by the whole edition process, creating a chain whose characteristics describe borders of highways, gulches, foot of bank, limit of property, etc. We obtained the DPL; it was traced and redesigned; were extracted the axes, proflles, sections of the land with the proposed designs of slopes and pavements (boxes). Once the Software is well-known, the design is standardized, libraries are created (preferenees), the formáis for each type of plan (plant, proflle, sections, curved mass, location, etc.), with all the requirements that are requested by the contracting entities, besides reports and footage of movement of lands.