CAMINOS 1

ESTUDIO PRELIMINAR

I.- INTRODUCCION:

En el estudio, elaboración y ejecución de cualquier proyecto de Ingeniería que tengan como asiento la superficie de la tierra, es necesario el uso de la Topografía, además sabemos que nuestro país es atravesado por la cordillera de los andes, convirtiéndose en un país que tiene serios problemas físicos impuestos por la naturaleza para solucionar la demanda del transporte terrestre. Puesto que las carreteras son muy importantes en nuestra vida cotidiana, ya que están consideradas como uno de los primeros factores en el desarrollo de los pueblos. Por lo cual la vida moderna exige el rápido transporte de personas y mercancías de un lugar otro; este transporte debe efectuarse en condiciones de seguridad, comodidad y economía.

En el presente informe hemos definido las soluciones geométricas definiendo las rutas y trazado de líneas de pendientes , por cierto número de factores entre los que destaca el tráfico que hay que atender con la vía y las características físicas del terreno, clasificando al terreno como plano, ondulado y accidentado. En el presente informe se dan las pautas a seguir para el estudio y selección de la mejor ruta para el diseño de una carretera de acuerdo al plano topográfico proporcionado por el docente, para luego reconocer la zona de trabajo y definir el tipo de carretera según su función, su servicio y su orografía, con los cuáles definimos la velocidad de diseño; inmediatamente identificamos parámetros como: Vehículo de diseño, Ancho de calzada, Ancho de berma, Radio mínimo, Peralte máximo(P% max), Bombeo (B%), Talud (Corte o Relleno), Profundidad de Cuneta, pendiente mínima y máxima, Sobreancho de compactación, faja de dominio, etc. Trabajamos con El Manual de Diseño Geométrico de Carreteras 2001.

II.- OBJETIVOS: OBJETIVOS GENERALES 

Realizar el reconocimiento de la mejor ruta entre dos puntos utilizando el método de los pesos relativos, teniendo en cuenta algunos factores como: la topografía y la longitud de la ruta entre otros.

OBJETIVOS ESPECIFICOS A través del Estudio de Diseño Geométrico, se determinarán las características de la geometría actual del corredor en estudio, buscando determinar el trazo de la línea gradiente, realizando el trazo en los puntos donde la topografía y la estabilidad geotécnica lo permitan.

Determinar el tipo de orografía que presenta la zona en estudio Determinar los puntos de control para el trazo de la línea gradiente de tres posibles rutas . Establecer las características de las secciones transversales

Determinar el vehículo de diseño y sus datos básicos. Trazar la línea de gradiente con tres rutas diferentes para unir los puntos planteados en el plano.

III.- CARACTERISTICAS GENERALES: 3.1.

UBICACIÓN: UBICACIÓN POLITICA: PUNTO DE INICIO - Departamento: Cajamarca - Provincia: Cajamarca - Distrito: Baños del Inca -

Altitud: 3117 msnm

PUNTO FINAL - Departamento: Cajamarca - Provincia: Cajamarca - Distrito: -

Encañada

Altitud: 3303 msnm

UBICACIÓN GEOGRAFICA: Las ciudades para las cuales se tiene que diseñar sus posibles rutas de unión se encuentran ubicadas según la descripción que se muestra a continuación: PUNTO DE INICIO 

LATITUD :83°9’29.15’’



LONGUITUD: 6°35’21.17’’



ALTITUD: 3117

PUNTO FINAL 

LATITUD : 83°10’9.93’’



LONGUITUD: 6°32’32.51’’



ALTITUD: 3303

COORDENADAS UTM PUNTO DE INICIO

X: 626967 Y: 9244964 Z: 3117 PUNTO FINAL X:626144 Y:9246109 Z: 3303

3.2.

TOPOGRAFÍA

Un aspecto importante en el reconocimiento, es el estudio de la topografía de la zona entre los puntos que se desean unir. Estos estudios revelaran generalmente las posibles rutas que pueden seguirse para efectuar el trazo y los obstáculos que deben evitarse. Se cuenta con un plano topográfico altimétrico a una escala de 1/ 2000, cuyas curvas de nivel tienen 2 m. de equidistancia y en el se trata de unir los puntos asignados, Punto inicial (A) de cota 3109 m.s.n.m., Punto Final (B) de cota 3315 m.s.n.m. Para unir estos puntos se tienen que sobrepasar varias dificultades entre la cuales observamos que estos puntos se encuentran separados por un río y una divisoria, además en este plano se cuenta con varias quebradas las cuales alimentan a este río,

pendientes fuertes y laderas.

Dentro de los drenajes naturales destacan nítidamente el río Cajamarquino y las quebradas.Presenta cerros o elevaciones y las abras que estudiaremos mas afondo mas adelante . Para definir exactamente el tipo de topografía que tiene nuestro plano, se han realizado cortes en diferentes partes del plano, en función del ángulo tangente, de esa forma se va a determinar la topografía del terreno. Los cortes realizados se evaluaron de acuerdo al siguiente cuadro:

TIPO DE TOPOGRAFIA PLANA ONDULADA ACCIDENTADA

ANGULO DE INCLINACION 0º - 10º (i% = 0% 18%) 10º - 20º (i% = 18% 36%) 20º - Más (i% = 36% Más)

Para hallar el ángulo de inclinación y la pendiente en % utilizaremos las siguientes formulas:

Angulo de inclinación: tg  h / L

  arctg (h / L) Donde:

h = Diferencia de cotas

L = Longitud de línea de corte (metros).  = i % = Ángulo de inclinación Luego teniendo en cuenta pequeñas líneas trazadas en el plano en planta y las diferencias de cotas obtendremos la pendiente del terreno y clasificaremos el tipo de terreno, así como se muestra continuación:

SECCIÓ N a -a b -b c-c d-d

DH cm 7 8 7 4

M 140 160 140 80

h

i%

60 60 50 40 Promedi o

42.85 37.51 35.71 50.00 41.52

Entonces analizando el cuadro anterior, relacionando el tipo de topografía con el ángulo de inclinación llegamos a la conclusión que se trata de una topografía ACCIDENTADA la que esta formada por laderas onduladas en partes y relativamente suaves en otras zonas.

3.3.

CLIMA

El distrito de Baños del inca departamento de Cajamarca en forma general presenta un clima seco, templado y soleado durante el día y frió por las noches, , la temporada de lluvias se extiende entre los meses de diciembre y abril, con precipitación de 200 a 1,500 mm. Presenta diversidad de climas, suelos, vegetación, distribuidos en cuatro ecorregiones1.Ambas zonas presentan un clima benigno con una temperatura promedio anual de 10°C a 20°C, con una temperatura máxima de 22°C y una mínima de 4°C. Tienen una precipitación pluvial anual promedio de 700.00mm. Es evidente que las temperaturas más bajas y las mayores precipitaciones se presentan en la ciudad de Independencia.

3.4.

ESTUDIO SOCIO – ECONÓMICO:

Se debe determinar las condiciones socio-económicos de los pobladores que habitan la zona en estudio y sus características , lo conformacion familias, teniendo como una de sus principales actividades económicas como la agricultura y la ganadería, y el comercio de la zona en estudio.Es unfamental determinar: CLIMA POBLACIÓN ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA ECONÓMICA

IV.FUNDAMENTO TEORICO: BERMA Franja longitudinal, pavimentada o no, comprendida entre el borde exterior de la calzada y la cuneta o talud. BOMBEO Pendiente transversal de la plataforma en tramos en tangente. CALZADA Parte de la carretera destinada a la circulación de vehículos. Se compone de un cierto número de carriles. CARRIL Franja longitudinal en que está dividida la calzada, delimitada o no por marcas viales longitudinales, y con ancho suficiente para la circulación de una fila de vehículos. DERECHO DE VÍA Faja de ancho variable dentro de la cual se encuentra comprendida la carretera y todas sus obras accesorias.La propiedad del terreno para Derecho de Vía será adquirido por el Estado, cuando ello sea preciso, por expropiación o por negociación con los propietarios. PENDIENTE Inclinación de una rasante en el sentido de avance. PERALTE Inclinación transversal de la plataforma en los tramos en curva. VEHÍCULO Cualquier componente del tránsito cuyas ruedas no están confinadas dentro de rieles.

RUTA: A aquella franja de terreno , de ancho viable , comprendida entre comprendida entre dos puntos obligados extremos y que pasa a lo largo de

puntos obligatorios internos , dentro de la cual es factible hacer la localización del trazo de una vía . PUNTOS OBLIGADOS : Son aquellos sitios extremos o intermedios por los que necesariamente deberá pasar la vía , ya sea por razones técnicas , económicas , sociales y políticas ; como por ejemplo :poblaciones , puertos , áreas productivas , puntos geográficos –valles y depresiones –etc La identificación de las rutas a través de estos puntos obligados o de control primario y su paso por otros puntos intermedios de menor importancia o de control secundario, hace que aparezcan varias rutas alternas . son ejemplos los puntos de control secundario :caseríos , cruce con otras vías ,zonas estables , bosques , etc EVALUACION DE RUTAS Y TRAZADOS Trazado de rutas El trazado de la línea de gradiente se realizará teniendo en cuenta la topografía y las clases de suelo o las formaciones geológicas del lugar donde se emplazará la carretera; así, en una quebrada, se seleccionará la ladera que tenga características más favorables para el trazado. Para trazar la línea de gradiente se ubicarán previamente a la designación de la mejor zona, los puntos obligados de paso. Luego se realizará el trazado utilizando un compás de precisión cuya abertura se calculará con la siguiente fórmula:  E  1  *  i%  D

A.C .  

Donde: A.C . = Abertura de Compás. E = Equidistancia entre curvas de nivel. i% = Pendiente.

1 = Escala del plano. D La línea de gradiente será la base para la ubicación de la poligonal, al recorrer esta línea debe darse un coeficiente de seguridad en la pendiente utilizada; la cual varía desde 0.5 a 2 % menos que la pendiente máxima de la carretera. En nuestro caso tomaremos un coeficiente de 1 %.

La mejor ruta entre varias alternas , que permitan enlazar dos puntos extremos o terminales , será aquella que de acuerdo con las condiciones topográficas , geológicas , hidrológicas y de drenaje ,

ofrezca el menor costo con el mayor índice de utilidad económica , social , estética . Por lo tanto , para cada ruta será necesario determinar , en forma aproximada, los costos de construcción , operación y conservación de la futura vía a proyectar , para así compararlos con los beneficios probables esperados . V. METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTO. 5.1. CLACIFICACION DE LAS CARRETERAS 

POR SU FUNCIÓN: Es una carretera del sistema vecinal



POR SU SERVICIO: En este caso se nos ha dado como dato que es una carretera de tercera clase.



POR SU OROGRAFÍA: Se a determinado por secciones en donde la pendiente del terreno es mas pronunciada, dando como resultado

Luego de determinar las pendientes , se toma las mas predominantes ;en este caso todas las pendientes corresponden a una orografía de tipo 3 Según la clasificación de carretera podemos determinar la velocidad en la tabla101.01 CLASIFICACIÓN DE LA RED VIAL PERUANA Y SU RELACION CON LA VELOCIDAD DEL DISEÑO se a escogido la velocidad de 40 km/h.



VEHICULO DE DISEÑO : C2: camión simple de 2 ejes

Alto: 4.10m Ancho total: 2.6m Largo total: 9.10m Longitud entre ejes: 6.10m Radio min. Rueda externa delantera: 12.80m Radio min. Rueda interna trasera: 8.50m

5.2. PARAMETROS DE DISEÑO

Parámetros Velocidad de diseño Pendiente Holgura mínima FAJA DE

Min 30km/h

Normal

7% 1m 15m

Max 40km/h

Seleccionada Tabla 40km/h 101.01

10% 1m 20m

303.01 303.03

10m

10m

303.04

RESTRINGIDA ANCHO DE

6m

6m

304.01

CALZADA ANCHO DE

0.5m

0.5m

304.02

1:1

1:1

304.10

1:3

1:3

304.12

DOMINIO ZONA DE

20m

PROPIEDAD

BERMAS TALUDES EN CORTE (RELACION H:V) INCLINACIONES 1:2 MÁXIMAS DEL TALUD (V:H) INTERIOR DE LA CUNETA BOMBEOS DE CALZADA

5.3. SELECCIÓN Y FUNDAMENTOS DE PUNTOS DE CONTROL Para unir los dos puntos se tiene que pasar obligatoriamente por el río , pasar por una ladera en la parte más angosta de las abras subir un cerro y llegar a una de las abras subir un cerro, por las siguientes razones:  En el río la parte más angosta nos indica que el terreno es más estable.  En el río la parte más angosta, generará la construcción de un puente de menor longitud, lo que economizará el proyecto en cuanto a financiamiento. Este puente deberá construirse perpendicular a la orilla para que genere menor longitud.  Para cruzar la línea de cumbres, lo debemos hacer por la parte más baja, llamada abra, en el plano existen 6 abras bien definidas, de las cuales escogeremos la más baja y amplia, ya que nos ahorrará subir a la cima del cerro. En lo posible se evitará pasar por las zonas más escarpadas del terreno Entre los puntos de control tenemos: Puntos de control Positivos: Puntos de control positivos son aquellos que son favorables para la construcción de una carretera en nuestro plano tenemos los siguientes:

  

Puente Ladera Abra

Puntos de control Negativos:

Puntos de control negativos son aquellos que no son favorables para la construcción de una carretera en nuestro plano tenemos

los siguientes:

  

Quebradas Zonas anchas de rio Zonas de pendientes altas

5.4. TRAZO DE LINEAS GRADIENTES Y DESCRIPCION DE RUTAS Análisis de pendiente: Sabemos que existe un desnivel entre el punto de partida y el punto de llegada de 134m , y de acuerdo a la configuración del terreno, se aprecia claramente que es imposible realizar el trazo en forma directa, por lo que es necesario efectuar desarrollos de manera que ascendiendo por tramos permita ganar altura y con ello alcanzar el abra seleccionada. A continuación hacemos un análisis de las posibles pendientes a utilizarse en el tramo de la carretera.

Pendiente Máximas : Para determinar la pendiente máxima se utiliza la tabla 403.01 (Pendientes Máximas) de la DG2001 ;determinando como pendiente máxima de 10%

Pendiente Máxima Permisible: se calcula de acudo la siguiente formula

tablas 5.5. SELECCIÓN DE LA MEJOR RUTA. Ver Planos Adjuntos. METODOS DE LOS PESOS ABSOLUTOS CARACTERISTICAS Longitud total (m) Pendiente media % Pendiente maxima % Longitud de puentes Numero de alcantarillas Numero de curvas de vueta

RUTA MARRON VALOR PESO 6684 2 3.86 2 5.5 1 25m 1 6 3 14 2 11

RUTA MAGNETA VALOR PESO 6653.2 1 3.94 3 5.5 1 29 3 1 1 9 1 10

RUTA VERDE VALOR PESO 7727.8 3 2.67 1 5.5 1 27 2 2 2 15 3 12

RUTA MAGNETA VALOR PESO 6653.2 1 3.94 1.47 5.5 1 29 1.16 1 1 9 1 6.63

RUTA VERDE VALOR PESO 7727.8 1.16 2.67 1.00 5.5 1 27 1,08 2 2 15 1.67 6.83

METODOS DE LOS PESOS RELATIVOS CARACTERISTICAS Longitud total (m) Pendiente media % Pendiente maxima % Longitud de puentes Numero de alcantarillas Numero de curvas de vueta

RUTA MARRON VALOR PESO 6684 1.00 3.86 1.44 5.5 1 25 1 6 6 14 1.56 12.00

VI. RECOMENDACIONES Y CONCLUCIONES CONCLUSIONES

-

Con el presente trabajo, se ha logrado diseñar una carretera tercera

de

clase que cumple con las especificaciones técnicas

reglamentarias en las D.G 2001 y según lo designado por el profesor del curso.

-

Se ha podido establecer en el plano topográfico tres posibles rutas que unan las ………………E …………………. -

La mejor ruta a escoger será aquella que levando a cabo una evaluación sobre la mejor ruta, considerando criterios como: menor distancia, menor longitud de puente, menor número de alcantarillas y otros criterios, Con el estudio de varias rutas, concluimos que la Ruta color magenta es la mejor.

RECOMENDACIONES -

Los cálculos deben realizarse con la mayor precisión posible, para no tener futuros errores difíciles de corregir.

-

La longitud del tramo se determina por el número de compasadas, pasando por alto las distancias “extras” en algunas curvas de vuelta.

-

Las curvas de vuelta se deben ubicar, en lo posible, en las zonas más planas para evitar un movimiento de tierra excesivo.

-

VII.ANEXOS A. B.PLANOS

El número de cambios de pendiente debe ser la menor posible.