SOL EXAMEN PARCIAL 2 FERROCARRILES B UCSS 2017-2 07-10-2017

FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL EXAMEN PARCIAL No 2 FERROCARRILES Y CARRETERAS Ing. Genaro Inchicaqui Bautista

Asignatura Docente Estudiante Observaciones I.

Fecha Duración

La solución con orden y limpieza, influye en la nota. No En letras utilizar lápiz. Apagar los celulares. Está permitido el uso de apuntes: solo cuaderno; no: solucionario ni libros

07-10-2017

90 minutos Nota En números

Teoría. A Teoría.  A los enunciados siguientes, explique brevemente (2 ptos) …….B

II. Calculo numérico. (18 ptos) 1. Para un proyecto vial vial urbano de 1ra clase de T-3 que ingresa un REMOLQUE SIMPLE (C2R1) de Sur a Norte, como C-1=180°=60km/h, C-2/C-6=160°=70km/h, C-3/C-5=140°=80km/h y C4=120°=90km/h, el tramo es una zona rocosa y presentan: p resentan: (Lmax +Lmins +Lmino, tiene h=2.50m promedio ROCA TIPO-III), las curvas (C-1+C-2+C-3, túneles de h=13.50m ROCA TIPO-I) y las curvas (C-4+C-5+C-6 de h=13.00m ROCA TIPO-II), progresiva en B = 20+000. Ancho de túnel = 15.20m y ancho en otras vías es 13.20m, Con la figura No 1, resolver usando el cuadro DURACION DE EXCAVACION EXCAVACION METODO NATM (SECCION (SECCION 10X13m) en avance máximo. (4.5 ptos). Hallar: o o o o

Longitud de tramo A-B Cantidad de tiempo tiempo a emplear para terminar el tramo tramo A-B Volumen de corte considerando el esponjamiento de tipo roca (poco inteperizadas) Costo de tramo, sabiendo la hora es $ 1,000.00 la excavación, la eliminación de desmonte excavado es $ 40.00m3

Figura No 1

Solucion Rmin1= 60x60/127(0.04+0.15) = 3,600/24.13= 149.20m Rmin2= 70x70/127(0.04+0.14) = 4,900/22.86= 214.30m Rmin3= 80x80/127(0.04+0.14) = 6,400/22.86= 280.00m Rmin4= 90x90/127(0.04+0.13) = 8,100/21.59= 375.20m Lmax = 16.70x60 = 1,002.00m Lmins1= 1.39x65 = 90.35m Lmins2= 1.39x75 = 104.25m Lmin0 = 2.78x85 = 236.30m

Lmins3= 1.39x85= 118.15m Lmins4= 1.39x75= 104.25m Lmax2 = 16.70x70=1,169.00m //// 2,824.30m Lc1 = 2x3.1416x149.20(180/360) = 468.70m Lc2 = 2x3.1416x214.30(160/360) = 598.40m, Lc6 Lc3 = 2x3.1416x280.00(140/360) = 684.20m, Lc5 Lc4 = 2x3.1416x375.20(120/360) = 785.80m ////// 3,819.70m o

o

Longitud de tramo A-B: 6,644.00m Cantidad de tiempo a emplear para terminar el tramo A-B (Lmax +Lmins +Lmino, tiene h=2.50m promedio ROCA TIPO-III)= 2,824.30mlx13.20x2.50 = 93,201.90m3 las curvas (C-1+C-2+C-3, túneles de h=13.50m ROCA TIPO-I)= 1,751.30mlx180.40= 315,934.50m3 - 15.20x5.90+(3.1416x7.60x7.60)/2 = 89.68+90.73=180.40m2 las curvas (C-4+C-5+C-6 de h=13.00m ROCA TIPO-II)= 2,068.40mlx172.75= 357,316.10m3 - 15.20x5.40+(3.1416x7.60x7.60)/2 = 82.02+90.73=172.75m2 





DURACION DE EXCAVACION METODO NATM (SECCION 10X13m)

Tamaño nominal (anchura por altura)

ROCA TIPO III BASE T.Ccomp

ROCA TIPO II BASE Tccomp

ROCA TIPO I BASE T.Ccomp

130.00m2

130.00m2

130.00m2

33.00m2

172.75m2

180.40m2

1.000 0.254 1.000 1.329 1.000 1.388 Maximo Solic. Maximo Solic. Maximo Solic. Numero de perforaciones 100.00 100.00 140.00   26.00   132.90   194.32   1.50   2.40   3.00 Projundidad (m) (1) 1.50 2.40 3.00   1.30   2.20   2.80 Avance por disparo (m) 1.30 2.20 2.80   53.34   265.80   249.84 Perforacion (minutos) 210.00 200.00 180.00   25.40   132.90   138.80 Carguio y disparo (minuto) 100.00 100.00 100.00 Ventilacion (minuto) 40.00 40.00 40.00   10.16   53.16   55.52   50.80   318.96   416.40 Limpieza (minuto) 200.00 240.00 300.00 Reforzamiento (minuto) 690.00 540.00 450.00   175.26   717.66   624.60   7.62   39.87   41.64 Otros trabajos (minuto) 30.00 30.00 30.00 Duracion del ciclo (minuto) 1270.00 1150.00   1528.35 1100.00   1526.80   322.58   25h29´   25h27´ (2) 21h10´  5h23´ 19h10´ 18h20 Longitud (3) 2,824.30 2,068.40 1,751.30 Se divide (3)/(1) (4) 1,882.87 861.83 583.77 Se multipli ca (4)x(2) (5) 10,122h57´ 21,952h58´ 14,855h1´ Total tiempo para perforacion: 46,930.93h o

o

Volumen de corte considerando el esponjamiento de tipo roca (poco inteperizadas) Vc = 766,452.50m3x1.50 = 1,149,678.80m3 Costo de tramo, sabiendo la hora es $ 1,000.00 la excavación, la eliminación de desmonte excavado es $ 40.00m3 1,1149,678.80x40 =$ 45,987,150.00 46,930.93x1,000 = $ 46,930.930.00 Total inversión de tramo= $ 92,918,080.00

2. Un proyecto de carretera en área rural ondulado de 2da clase tipo T-2 de dos carriles está en diseño y requiere la información de ingeniería hidráulica para cunetas y alcantarillados con la figura No 2 adjunto. (4.5 ptos) Datos: o C-1/C-5=160º=60km/h, C-2/C-4=140º=70km/h y C-3=120º=80km/h; y progresiva en A =10+000. o Ancho de cuenca: 150.00ml, Intensidad de lluvia= 110.00mm/hr, C: Pastizales con 5% de pendiente y retorno de 50 años o Las áreas que drenan en las cuencas son At1=8ha, At2=15ha, At3=9ha, el caudal esta fluyendo al 80% de las dimensiones de alcantarillado y cuneta, son de concreto. Hallar: o o o

Longitud A-B Caudal para cunetas y alcantarillas Diseñar las dimensiones de cunetas y alcantarillas, con respectivo de riesgo admisible Q1y Q3= circular y Q2= Baden trapezoidal 

Figura No 2 

  

  

Solucion: Rmin1= 60x60/127(0.08+0.15)= 3,600/29.21 = 123.20m Rmin2= 70x70/127(0.08+0.14)= 4,900/27.94 = 175.60m Rmin3= 80x80/127(0.08+0.14)= 6,400/27.94 = 229.10m Lmax = 16.70x60 = 1,002.00mx2 = 2,004.00m Lmins= 1.39x65 = 90.35mx2 = 180.70m Lmins= 1.39x75 = 104.25mx2 = 208.50m //////2,393.20m



Lc1= 2x3.1416x123.20(160/360) = 344.00m = Lc5 Lc2= 2x3.1416x175.60(140/360) = 429.10m = Lc4 Lc3= 2x3.1416x229.10(120/360) = 479.80m ///////2,026.00m



Longitud A-B = 4,419.20m

 

     

Caudal para cunetas y alcantarillas Ancho de la via = 7.20+2.00+3.00 = 12.20, es drenado = 3.60+1.00+0.75 = 5.35m Longitud de drenaje = 150.00+5.35 = 155.35m Escorrantia C: C de cuenca según (Según Chow (1998)) = 0.45 C de pavimento bitominoso (TABLA 4.2.4.2ª) = 0.95, Ponderado de C: (Ancho de cuen xCcuen + Ancho de pav x Casf)/(ancho de cun + ancho de pav)

C: (150.00x0.45 + 5.35x0.95)/(150.00+5.35) = 0.467



PL

Recursos

C1/2

1,002.000

150+5.35

172.000

1174.000

476.900

18.238

c

0.467

Intensi

LMINS

172.000

155.350

Aha

110.000

90.350

C2/2

C2/2

214.550

155.350

LMS

214.550 104.250

C3/2 239.900

239.900

558.700

558.700

155.350

7.409

8.679

0.467

0.467

110.000

C3/2

110.000

1.239

Qc100%

3.253

1.321

1.548

1.548

Riesgo

1.400   1.400 4.554

8.000

c

0.450

Intensi

110.000

1.850

214.550

LMS

214.550

0.467

2.167

0.450

Qc80%

1.100

2.063

1.238

Qc100%

5.950

5.674

6.121

Riesgo

1.350

1.350

Qadc

8.032

7.660

 

A=



Qc2=Qc5 = 1.850m3/s= Ax4.50m3/s entonces A = 0.411m2



A=



 

 

110.000





3.253

0.450

110.000

Qc3=Qc4 = 2.167m3/s= Ax4.50m3/s entonces A = 0.482m2



1.321

9.000





2.602

1.850

15.000

A=



0.467

110.000

1.057

1.400





155.350 18.238

110.000





1.350 8.264

(0.5H+2H)H 2

 = 1.012x2/2.50 = h^2 =0.8096 = h= 0.879 ====0.90m, B = 2.25m

(0.5H+2H)H 2

 = 0.482x2/2.50 = h^2 =0.385 = h= 0.621 ====0.65m, B = 1.625m

(0.5H+2H)H 2

PL

172.000   172.000

155.350

Diseñar las dimensiones de cunetas y alcantarillas, con respectivo de riesgo admisible Diseño de cunetas: V = 4.50m/s Qc1=Qc6 = 4.554m3/s= Ax4.50m3/s entonces A = 1.012m2



C5/2

7.409

1.400 1.400 2.167

90.350

C5/2

476.900 1,174.000

0.467

1.239

AA

C4/2

110.000

1.057

 

104.250

C4/2

155.350

2.602

 

LMS

8.679

Qc80%

Qdc



C1/2

 = 0.411x2/2.50 = h^2 =0.329 = h= 0.573 ====0.60m, B = 1.500m

Diseño de alcantarillas: Circular  V = 4.50m/s Qa1 = 8.032m3/s= Ax4.50m/s entonces A 1= 1.785m2 o A = D^2xπ/4 = D^2=1.785x4/3.1416 = 2.273m2, D = (2.273)^1/2 = 1.508m, D = 1.55m Qa3 = 8.264m3/s= Ax4.50m/s entonces A 4= 1.836m2 A = D^2xπ/4 = D^2=1.836x4/3.1416 = 2.338m2, D = (2.338)^1/2 = 1.529m, D = 1.55m o Trapizoidal Q3= 7.660m3/s =Ax4.50m/s entonces A 2= 1.702m2 A=(b+z*y)y = 0.30b+12.5x0.30x0.30 = 0.30b+1.125 = 1.778, b=(1.702-1.125)/0.30 = o 1.924m ===== b = 1.950m

3. Un proyecto vial rural accidentado de 1ra clase de tipoT-3, está en etapa de revisión de tipo de

suelo, por lo que la ruta presenta muy variable, como C-1/C-5 =120°= 80km/h, C-2/C4=140°=70km/h y C-3=160°=60km/h, tramo(Lmax1-2 y Lmins1-4) es corte/relleno 50% la h=2.00m promedio (rocas sanas - limo no plástico  – muy compacto al 90%) , tramo (C-1+C-5 son túneles h=13.50m (roca poca intemperizada) y tramo (C-2+Lmins2+C-3+Lmins3+C-4) es relleno e=0.90m con talud de 45° (limo no plástico  – muy compacto al 90%), progresiva en M= 10+000. Con figura adjunta No 3 (4.5 ptos) Hallar: Considerando el ancho de vía: (1º) =13.20m, (2º) =15.20m y (3º) =10.20m

1.400 4.554

1,002.00

o o o o o

Longitud de tramo A-B Volumen de corte de roca sanas, costo $60.00/m3 (1º) Volumen de corte de roca intemperizada, costo $50.00/m3 (2º) Volumen de relleno (limo no plástico  – muy compacto), costo $40.00/m3 (3º) Costo de tramo N-M.

Figura No 3

Solucion: Rmin1= 80x80/127(0.12+0.14)= 6,400/33.02 = 193.80m Rmin2= 70x70/127(0.12+0.14)= 4,900/33.02 = 148.40m Rmin3= 60x60/127(0.12+0.15)= 3,600/34.29 = 105.00m Lmax = 16.70x80 = 1,336.00mx2 = 2,672.00m Lmins= 1.39x75 = 104.25mx2 = 208.50m Lmins= 1.39x65 = 90.35mx2 = 180.70m //////3,061.20m Lc1= 2x3.1416x193.80(120/360) = 405.90m = Lc5 Lc2= 2x3.1416x148.40(140/360) = 362.60m = Lc4 Lc3= 2x3.1416x105.00(160/360) = 293.20m ///////1,830.20m o

o

o

o

o

Longitud A-B = 4,891.40m Volumen de corte de roca sanas, costo $60.00/m3 (1º) tramo(Lmax1-2 y Lmins1-4) es corte/relleno 50% la h=2.00m promedio (rocas sanas - limo no  plástico – muy compacto al 90%) 2,880.50x2.00x13.20 = 76,045.20m3/2 = 38,022.60m3 Corte: 38,022.60m3x1.75 = 66,539.55m3 Relleno: 38,022.60m3x1.32 = 50,189.80m3 Volumen de corte de roca intemperizada, costo $50.00/m3 (2º) tramo (C-1+C-5 son túneles h=13.50m (roca poca intemperizada) Ancho de via: 15.20m Previo: el túnel T-1= (15.20x5.90)+(3.1416x7.60x7.60/2) = 89.68+90.73 = 180.40m2 811.80x180.40 = 146,448.70m3x1.50 = 219,673.10m3 Volumen de relleno (limo no plástico – muy compacto), costo $40.00/m3 (3º) tramo (C-2+Lmins2+C-3+Lmins3+C-4) es relleno e=0.90m con talud de 45° (limo no plástico – muy compacto al 90%) el ancho de via será = 10.20+0.90 = 11.10m 1,199.10x11.10x0.90 = 11,979.00m3x1.32 =15,812.30m3 Costo de tramo N-M. : $ 17,616,112.00 Corte de roca sana = 66,539.55x60 = $ 3,992,373.00 Corte de roca intem= 219,673.10x50 = $ 10,983,655.00

Relleno compactad = 66,002.10x40 = $ 2,640,084.00 4. Con la información de P-3, determinar el uso de equipo para todas las partidas y cantidad en usar en un pazo de 90 días (4.5 ptos) (1º) Volumen de corte de roca sanas uso (tractor orruga, cargador frontal y volquete (2º) Volumen de corte de roca intemperizada uso (excavadora orruga, cargador frontal y volquete) (3º) Volumen de relleno (limo no plástico  – muy compacto) por capas de 0.30m, uso (excavadora, cargador frontal, volquete, motoniveladora y rodillo com pactador) Datos: La cantera está ubicado a10km/h de obra (área de relleno), Zona de acopio (desmonte) está ubicado a 8km de obra (corte), los equipos cuentan las siguientes cualidades: o Tractor orruga R=125.00m3/h o Cargador frontal R=180.00m3/h o Excavadora R= 160m3/h o Motoniveladora R= 1,200.00m2/h o Rodillo compactadora R= 145.00m3/h o Volquete carga 25.00m3.

Solucion: Corte de roca sana = 66,539.55m3 (a) Tractor= a/r = 532.30h / 67dias Cargador frontal= a/r = 369.7h/ 47dias Volquete = a/r = 3,502.1h / 438 dias o

Corte de roca intem= 219,673.10m3 (b) Excavadora= b/r = 1,372.9h / 172 dias Cargador frontal= b/r = 1,220.4h / 153 dias Volquete = b/r = 11,561.7h / 1,446 dias o

Relleno compactad = 66,002.10m3 ( c) Excavadora= c/r = 412.5h / 52 dias Cargador frontal= c/r = 366.7h / 46 dias Rodillo compact = c/r = 455.2h / 57 dias Motoniveladora= c/3 = 22,000.70m3= lxaxh = 22,000.70/0.3 = 73,335.70m2x3 = 220,007.00m2 220,007.00/1,200 = 183.3h / 23 dias Volquete = c/r = 4,313.9h / 540 dias o

Volquete: Factor de ef E=0.83, capacidad de tolva Q=25.00m3, vel recorrido con carga= 15km, vel recorrido sin carga 20km para una distancia de cantera al relleno: 10km Cm = tf+tv = tf = 4´, tv = (10km/15km/h +10km/20km/h)= 40´+30´= 70´ R = (25X0.83X60)/(74x1.10) = 15.30m3/h Eliminación 8km: tv =(8/15)+(8/20) = 32+24´, Cm= 56´+4´= 60´, R = (25x0.83x60)/60x1.1 = 19.00m3/h •

Equipo

Tractor

Roca Roc Relleno Total dias Plazo Cant. de Prom de sana intemp eq. eq. 67.00 0.00 0.00 67.00 90.00 0.74 1.00

Cargador f. Volquete Excavadora Rodillo Motoniveladora

47.00 438.00 0.00 0.00 0.00

153.00 1,446.00 172.00 0.00 0.00

46.00 540.00 52.00 57.00 23.00

246.00 2,424.00 224.00 57.00 23.00

90.00 90.00 90.00 90.00 90.00

2.73 26.93 2.49 0.63 0.26

3.00 27.00 3.00 1.00 1.00