S-1 Carreteras y Ferrocarriles 2018-i 02-03-2018 (1)

INGENIERIA INGENIERI A CIVIL FERROCARRILES Y CARRETERAS 2018-I

UNIDAD 01: INTRODUCCIÓN Y DISEÑO DE VÍA PRIMERA SEMANA

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Presentación del Curso e introducción a los conceptos básicos. Etapas del Estudio de una carretera. Diseño de camino y Construcción del camino. La red vial peruana, análisis y situación actual. Estudio de rutas para el trazado de carreteras. Clasificación del terreno por su relieve. Controles y mapas.

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Trabajo a casa: buscar informaciones sobre la l a normativa AASHO.

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S-1 Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

UNIDAD 01: INTRODUCCIÓN Y DISEÑO DE VÍA PRIMERA SEMANA

Presentación Prese ntación del Curso e introducción a los conceptos básicos •

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OBJETIVOS Definir y profundizar los principios fundamentales de la ingeniería in geniería de ferrocarriles y o de carreteras. Identificar temas y/o problemas a partir de la realidad y desarrollar capacidades o criticas de análisis respecto las necesidades locales y globales. Conocer y aplicar la normativa vigente en tema de ferrocarriles y carreteras. o RESULTADO Análisis de Problemas: La capacidad de identificar, formular, buscar información y o analizar problemas complejos de ingeniería para llegar a conclusiones fundamentadas usando principios básicos de matemáticas, ciencias naturales y ciencias de la ingeniería. Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

UNIDAD 01: INTRODUCCIÓN Y DISEÑO DE VÍA PRIMERA SEMANA

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Trazo definitivo:

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Construcción:

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Uso a explotar: Conservación: Abandono:

S-1 Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

PRE-INVERSION Etapa de Preinversión Información técnica

Financiera SE NECESITA Ambiental

Económica Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

S-1

UNIDAD 01: INTRODUCCIÓN Y DISEÑO DE VÍA PRIMERA SEMANA PRE-INVERSION 

Etapas del Estudio de una carretera. Etapas del estudio de una carretera

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Planeación

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Trazo definitivo:

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Reconocimiento

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Construcción:

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Elección de ruta

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Trazo preliminar 

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Proyecto

o o

Uso a explotar: Conservación: Abandono:

Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

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Etapas del Estudio de una carretera. Etapas del estudio de una carretera o

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Planeación Para llevar a cabo la planeación de un sistema carretero, es preciso que se establezcan los objetivos que se quieren alcanzar con las acciones que se van a emprender, en forma concreta y realizable, satisfaciendo la demanda de transporte de personas y mercancías con un mínimo de recursos. El objetivo de la planeación en carreteras, es evaluar la factibilidad del proyecto mediante el análisis del estudio socioeconómico, que dependerá de que los beneficios que se obtengan con la obra superen a los costos de inversión, mantenimiento y operación, cumpliendo con las expectativas de obtener un rendimiento en un plazo determinado. Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

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Etapas del Estudio de una carretera. Etapas del estudio de una carretera

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Elección de ruta Una vez que se tiene la aprobación de MTC mediante la asignación de un Número de Registro de Proyecto de Inversión, con el anteproyecto que aprobó MTC se inicia el proceso correspondiente a la tercera fase de la etapa de Pre inversión, constituida por la Ingeniería del Proyecto, que en nuestro caso es el Proyecto Ejecutivo de la Carretera. Este estudio se realiza en gabinete y consiste en reunir todos los estudios y propuestas del estudio de Costo – Beneficio de la Etapa de Planeación, la información que se requiere del Instituto  Nacional de Estadística (INE), con las cartas topográficas, geológicas, de uso de suelo, entre otras, además de las fotografías aéreas o con el apoyo de programas cartográficos existentes en el internet, como pudiera ser Google Earth; la intención es la de seleccionar con precisión varias alternativas de ruta, de las cuales, una será la ruta seleccionada en función de sus características geotécnicas, topográficas, de impacto ambiental, sociales, costos, etc. Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

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Etapas del Estudio de una carretera. Etapas del estudio de una carretera o •

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Trazo preliminar El estudio de selección de ruta debe ser elaborado por un Director de Proyecto Geométrico y un Proyectista especializado en Proyecto Geométrico. La especialidad de estos les hace expertos en proyectar de acuerdo con la topografía las curvas que requiera la carretera, para que los vehículos puedan circular con seguridad y confort a la velocidad de proyecto; también diseñan las pendientes o inclinación de los ascensos o descensos para que los vehículos  pesados, con las cargas legales puedan ascender o descender a velocidad conveniente. Analizan de igual manera las distancias de visibilidad de rebase y de parada de acuerdo con la topografía y las pendientes, para delimitar las zonas en las que se puede rebasar en el caso de carreteras con un carril para cada sentido de circulación. Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

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Etapas del Estudio de una carretera. Etapas del estudio de una carretera o •

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Proyecto Con base en la exploración efectuada, se elaborará el perfil estratigráfico del subsuelo, a escalas iguales tanto horizontal como vertical 1:100 para pasos y puentes con longitud menor a 100 m y 1:200 ó 1:500 para estructuras de mayor longitud. En dicho perfil se dibujarán las columnas estratigráficas de los sondeos realizados, indicando secuencia y descripción de los estratos detectados, así como características de cada uno de ellos. Se requiere elaborar una memoria de cálculo, como todo estudio que implique la elaboración y desarrollo de cálculos matemáticos, aplicación de teorías de análisis, uso de los parámetros obtenidos en estudios anteriores y de una explicación de la metodología mediante la cual se obtienen los resultados. Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

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Etapas del Estudio de una carretera. Etapas del estudio de una carretera o •

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Trazo definitivo El estudio consiste en el análisis de las rutas preliminares y en la determinación de la ruta definitiva para el estudio y elaboración del proyecto ejecutivo. Para la selección de la ruta definitiva, se analizan las rutas preliminares elaborando ante proyectos en cada una de ellas y estudiando sus costos totales, incluyendo costos de operación, para escoger la ruta que ofrezca el mejor servicio al menor costo y asignarla como ruta definitiva. Para este estudio ya es necesario elaborar trabajos de campo y auxiliarse con otros estudios cuyos resultados serán indispensables para la selección de la ruta definitiva. Todos estos otros estudios están basados en fotointerpretación, para lo cual son indispensables las fotografías aéreas de cada una de las rutas.

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Diseño de camino y Construcción del camino .

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Diseño de camino •

“El diseño geométrico es la parte más importante del proyecto integr al de carreteras, ya

que a través de él se establece su configuración geométrica tridimensional, buscando que la vía sea funcional, segura, cómoda, estética, económica y compatible con el medio ambiente”. •

Los factores o requisitos del diseño se agrupan en externos (existentes) e internos (propios de la vía y su diseño). Los factores externos.- se relacionan con la topografía del terreno natural, la conformación geológica y geotécnica del mismo, el volumen y características del tránsito actual y futuro, la climatología, hidrología, los parámetros socio-económicos y propiedades del área estudiada Los factores internos.- contemplan las velocidades a tener en cuenta para el diseño y los efectos operacionales de la geometría especialmente los vinculados con la seguridad, estética y armonía de la solución •

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Diseño de camino y Construcción del camino .

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Diseño de camino •

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Por lo tanto el diseño Geométrico de una carretera involucra la correlación de los siguientes elementos: Elementos físicos de la vía Condiciones de operación de los vehículos Características del terreno

Los elementos físicos hacen referencia a los alineamientos (horizontal y vertical) y las secciones transversales. Las condiciones de operación se refieren a las características de los vehículos que usarán la vía (dimensiones, radios de giro, etc). Las características del terreno se refieren a la topografía que presentan

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Diseño de camino y Construcción del camino .

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Diseño de camino

1. Elementos físicos de las vías •

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Concepto tridimensional de una v vía

Lo común es realizar dos análisis bidimensionales complementarios a la vía conocidos como: alineamiento horizontal (x,z) y vertical (y). Estos alineamientos no se trabajan totalmente por  separado, sino que debe existir un diseño que garantice la armonía de los alineamientos sin  producir perdida de seguridad cuando éstos se superpongan En la siguiente figura se muestra una vista tridimensional del eje de la carretera representado a través de los alineamientos horizontal y vertical. Alineamiento Horizontal.- El eje de la carretera es proyectado en un plano horizontal conteniendo a las diferentes tangentes y tipos de curvas (curvas circulares y espirales) Alineamiento Vertical.- El eje de la carretera es proyectado en un Plano vertical paralelo, obteniéndose el perfil longitudinal (tramos rectos con pendientes unidos con curvas verticales  parabólicas Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

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Diseño de camino y Construcción del camino .

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Diseño de camino

1. Elementos físicos de las vías •

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Secciones transversales .- Se analizan las secciones que se forman a lo largo de la carretera cuando es cortada con un plano perpendicular a su eje. Con ellas se puede conocer posteriormente el movimiento de tierras y la necesidad de obras de arte o estructuras. Las secciones transversales cambian en tangente y en curva. Secciones transversales en tramo curvo.- La sección es diferente a la del tramo recto. Hay una inclinación de la curva circular conocida como peralte.

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Diseño de camino y Construcción del camino .

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Diseño de camino

2. Condiciones de operación de los Vehículos Vehículos de diseño Condicionan los aspectos de dimensionamiento geométrico y estructural de una carretera: • El ancho del vehículo adoptado incide en el ancho del carril, bermas y sobreancho de curvas •La distancia entre ejes influye en los radios mínimos• La relación “peso bruto/ potencia” guarda relación con la pendiente admisible. • Las longitudes mínimas de curvas verticales depende de la altura del ojo de conductor y objeto estacionario sobre la rasante. Características de los Vehículos Vehículo pesado Las dimensiones máximas de los vehículos a emplear en el diseño geométrico serán las establecidas en el Reglamento de Pesos y Dimensión vehicular para la circulación en la Red Vial Nacional. •

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Diseño de camino y Construcción del camino .

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Diseño de camino

2. Condiciones de operación de los Vehículos Giros de los vehículos El espacio mínimo absoluto para ejecutar un giro de 180° en el sentido de movimiento de las agujas del reloj, queda definido por la trayectoria que sigue la rueda delantera izquierda del vehículo (trayectoria exterior) y por la rueda trasera derecha (trayectoria interior). Además de la trayectoria exterior, debe considerarse el espacio libre requerido por la sección en volado que existe entre el primer eje y el parachoques, o elemento más sobresaliente. La trayectoria exterior queda determinada por el radio de giro mínimo propio del vehículo, y es una característica de la fabricación. La trayectoria interior depende de la trayectoria exterior, del ancho del vehículo, de la distancia entre el primer y último eje y de la circunstancia que estos ejes pertenecen a un camión del tipo unidad rígida o semirremolque articulado. •

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Diseño de camino y Construcción del camino .

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Diseño de camino

2. 3. Características del Terreno Los terrenos pueden ser planos, ondulados o accidentados. La pendiente transversal del terreno al eje de la carretera determina 3 tipos de carretera: plano, ondulado y accidentado. El tipo de terreno es importante en el sentido que limita el diseño de la carretera y lleva a menores niveles de servicio cuando la topografía es muy variable. Representación del terreno El terreno se suele representar a través de curvas de nivel los cuales posteriormente permiten una reproducción digital de la superficie Debido al uso común de curvas de nivel, una de las metodologías más usadas en el trazo de alternativas de una carretera es el método de la  pendiente constante. •

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Diseño de camino y Construcción del camino.

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Diseño de camino Clasificación de carreteras –  Norma Peruana Las carreteras se clasifican de acuerdo a: Su función A la demanda Condiciones orográficas • • •

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Según su función se clasifica en: sistema Nacional (carreteras de penetración y longitudinal) Sistema Departamental Sistema Vecinal

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Diseño de camino y Construcción del camino .

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Diseño de camino •

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Clasificación de acuerdo a la demanda Autopistas: (IMDA > 4,000 veh/día, control total de accesos) Carreteras Duales: (IMDA >4,000 veh/día, control parcial de accesos) De 1ra Clase: (IMDA entre 2,000 y 4,000 veh/día) De 2da Clase: (IMDA entre 400 y 2,000 veh/día) De 3ra Clase: (IMDA hasta 400 veh/día) Trochas Carrosables: (IMDA no especificado) Según el tipo de Terreno Las carreteras se clasifican de acuerdo a la orografía. al eje de la carretera determina 4 ti pos:La pendiente transversal del terreno Tipo I: pendiente entre 0 y 10% Tipo II: pendiente entre 10% y 50% Tipo III: pendiente entre 50% y 100% Tipo IV: pendiente > 100% Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

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Diseño de camino y Construcción del camino .

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Construccion del camino •

Para la ejecución de un proyecto vial, se puede considerar la existencia de zonas o actividades netamente definidas relacionadas y dependientes entre sí que conforman el total de actividades vinculadas a la construcción de la vía. Siendo estas: 

Movimiento de tierras para eje de carretera (cortes y rellenos)

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Voladura en zonas rocosas (incluye túneles)

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Uso de Canteras

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Planta Chancadora

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Planta de Asfalto

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Planta de Concreto

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Carpeta asfáltica

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Carpeta de concreto Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

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Diseño de camino y Construcción del camino .

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Construccion del camino •

Asimismo, las diversas partidas que intervienen en proyectos de infraestructura de carreteras, han sido reunidas en grandes grupos que han sido señalados como los siguientes capítulos: 

Preliminares

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Movimientos de Tierras

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Sub bases y Bases

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Pavimento Asfáltico

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Pavimento de Concreto Hidráulico

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Obras de Arte y Drenaje

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Transporte

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Señalización y Seguridad Vial. Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

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El grupo de partidas comprendidas en “Preliminares” consta de actividades

relacionadas a los trabajos iniciales de toda obra de infraestructura vial, siendo estas

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Movilización y Desmovilización Topografía y Georreferenciación Mantenimiento de Tránsito Temporal y Seguridad Vial

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Es la operación de cortar y remover cualquier clase de material independiente de su naturaleza o de sus características, dentro o fuera de los limites de construcción, para incorporarlo en la construcción , en han sido consideradas en la mencionadas especificaciones como: S-1 Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

DESBROCE Y LIMPIEZA:

DEMOLICIÓN Y REMOCIÓN

REMOCIÓN DE DERRUMBES TERRAPLENES EN CARRETERAS

PEDRAPLENES

EXCAVACIÓN EXPLANACIONES

MEJORAMIENTO DE SUELO A NIVEL DE SUBRASANTE

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PARA

El proceso constructivo de un terraplén comprende diversas etapas y operaterminación del terraplén que comprende operaciones de perfilado y acabado de taludes y de la explanada sobre la que se asentara el firmeciones encaminadas a conseguir las características resistente y estructuras exigidas a cada capa, y que aseguren un correcto depende en gran medida correcta realización, es decir , de la apropiada colocación y posterior tratamiento de los diferentes materiales empleados en su construcción.  Dentro del proceso de construcción de este tipo de obras, puede distinguir diversas fases de ejecución: 1. Operaciones previas de desbroce de la vegetación existente, remoción de la capa superficial del terreno, escarificación y pre compactación 2. Construcción del terraplén propiamente dicho, compuesta por tres operaciones cíclicas, aplicadas a cada capa de terraplén: Extendido de la capa de suelo Humectación a la humedad optima proctor  Compactación de la capa 

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terminación del terraplén que comprende operaciones de  perfilado y acabado de taludes y de la explanada sobre la que se asentara el firme. 3.

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Desbroce del terreno :consiste extraer y retirar de la zona afectada por el trazo de la carretera todos los arboles, maleza, escombros, residuos vegetables, etc.

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Eliminación de la capa de tierra vegetal: consiste en la eliminación de la capa del tierra compuesta por un alto porcentaje de materia orgánica. Esta capa debes ser eliminada dada la susceptibilidad que presenta a procesos de oxidación y mineralización . Por ello presente a procesos de oxidación y mineralización . Por ello la tierra vegetal que no haya sido eliminada durante el desbroce deberá removerse de la zona y almacenarse adecuadamente para su posterios uso.

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También conocido como ripado es una tarea consiste en la disgregación de la capa superficial del terreno, efectuado por medio mecánicos. Generalmente se emplean herramientas especiales acopladas a maquinas tractores de gran  potencia (bulldozers) que se encargan simultáneamente de la eliminación del terreno vegetal y del proceso de escarificado. Profesor: Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

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Se compone de tres operaciones que se repiten cíclicamente para cada capa, hasta alcanzar la cota asignada en proyecto; siendo el extendido, humectación y compactación. Extendido: primeramente se procederá al extendido del suelo por cada de espesor uniforme y sensiblemente paralelas a las explanadas .E l material que componga cada capa deberá ser homogéneo y presentar característica uniforme; en caso contrario deberá conseguirse esta uniformidad mezclándose convenientemente. Humectación o desecación: una vez extendida la cpa de terreno, se procede a acondicionar la humedad del suelo . Este proceso es importante ya que cumple una doble función: Compactación: efectuada la humectación se procede a la compactación , cuyo objetivo es el aumentar la estabilidad y resistencia mecánica del terraplén , la que se consigue comunicando energía de vibración a las partículas que conforman el suelo, produciendo una reordenación de estas que adoptaran una configuración energéticamente mas estable.

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Una vez construido el terraplén se realizada el acabado del mismo, reperfiliando lo taludes y la superficie donde  posteriormente se asentara la estructura de rodadura , empleándose para una ultima pasada con la compactadora( sin aplicar vibración) con el fin de corregir posibles irregularidades producidas por el paso de la maquinaria y sellar la superficie. Los taludes podrán ser revegetados para aumentar la estabilidad y favorecer su integración ambiental

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DEFINICIONES Base es la capa que se encuentra bajo la capa de rodadura de un pavimento asfáltico. Debido a su  proximidad con la superficie, debe poseer alta Resistencia a la deformación, para soportar las altas presiones que recibe. Se construye con materiales granulares procesados o estabilizados y, eventualmente, con algunos materiales margin ales.  Subbase es la capa que se encuentra entre la base y la subrasante en un pavimento asfáltico. Debido a que está sometida a menores esfuerzos que la base, su calidad  puede ser inferior y generalmente está constituida por materiales locales granulares o marginales. 

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