PRIMER TRABAJO DOMICILIARIO DEL CURSO DE CAMINOS DISEÑO DE UNA CARRETERA POR EL METODO TOPOGRAFICO
INTRODUCCION El presente trabajo debe reflejar la asimilación por parte del alumno de los conocimientos acerca del curso que el profesor imparte en cada una de sus clases ya sean estas teóricas o prácticas. Este informe lleva consigo todas las pautas para diseñar una carretera de segunda clase, la carretera estará comprendida entre los siguientes puntos: -
El punto P de partida que se encuentra en la parte baja y derecha del plano, tiene una cota de 2212 m.s.n.m. El punto Q es el punto de llegada y está ubicado en la parte superior izquierda del plano, tiene por cota 2174 m.s.n.m.
EVALUACION DEL TIPO DE TOPOGRAFIA DEL TERRENO Para evaluar la topografía del terreno efectuaremos algunos cortes transversales en diferentes partes del terreno; a partir de estos y después de evaluar la función tangente del ángulo describiremos las conclusiones siguientes: Tan
= dH / D.h.
Donde: dH: diferencia de nivel entre dos puntos de cota conocida. D.h.: distancia medida a escala entre los puntos en estudio. Esta distancia es perpendicular a las curvas de nivel.
TIPO DE TOPOGRAFIA PLANA ONDULADA ACCIDENTADA
ANGULO ( º ) 0 - 10 10 - 20 20 - más
LONGITUD > 56 28 - 56 < 26
En nuestro plano haremos cortes en las partes más accidentadas del terreno debido a que nuestras rutas pueden pasar por allí por lo tanto debemos tomar en cuenta esas partes accidentadas. En los cortes transversales es:
dH: escala 1 : 500 D.H.: escala 1 : 2000
-
El primer sector ubicado pasando el río Amazonas el terreno presenta una topografía Ondulada. El otro sector el que está ubicado en la parte superior derecha cerca de la quebrada Chonta, presenta una topografía ondulada. Otro tomamos en la parte media y pasando las abras la cual presenta una topografía accidentada. El otro sector en la parte media del plano y en el lado izquierdo, presenta una topografía accidentada. El otro sector antes de cruzar las abras presenta una topografía accidentada.
DETERMINACION Y FUNDAMENTACION DE LOS PUNTOS OBLIGADOS DE PASO -
-
-
La parte más estrecha del río Amazonas por donde pasa la ruta de color rosado también se puede utilizar la parte de la izquierda del río por donde pasa la ruta morada, así también por donde pasa la ruta de color anaranjado y en los cuales se utiliza un puente por donde se va a cruzar el río. Estas zonas es recomendable por que el río ha erosionado en menor dimensión con respecto a las otras zonas del río, dándonos a entender que allí el suelo es más resistente y en donde la luz del puente será menor y por lo tanto su costo sería más económico. El otro punto obligado de paso se escogerá entre las abras que presenta la cordillera, será escogida el abra que tenga la menor altura por vencer. En nuestro plano existen 7 abras que son:
Nº
NOMBRE
COTA ( m.s.n.m)
1 2 3 4 5 6 7
OTUZCO PORCON LAYZON PARIAMARCA AYLAMBO ANCASH HALCON
2236 2272 2262 2278 2284 2272 2276
Como se puede apreciar nuestro punto obligado de paso sería el abra Otuzco a la que corresponde una altura de 2236 en la cual tenemos que bajar 4m para cruzar el abra; pero también dando vuelta al cerro llegamos no a cruzar en sí el abra si no para poder voltear y así tratar de ganar terreno más favorable para el desarrollo de la carretera.
SELECION Y FUNDAMENTACION DE PARAMETROS PARA EL ESTUDIO DE RUTAS : PENDIENTES 1.- PENDIENTES MINIMAS Según las Normas Peruanas (5.54.2) Aunque teóricamente se debería construir una carretera con una pendiente de 0%, solo se construirá ésta si se dota a la carretera de un buen drenaje para evitar éstos contratiempos es preferible usar una pendiente mínima del 0 .5%.
2.- PENDIENTES MAXIMAS NORMALES Según las Normas Peruanas (5.5.4.3) Son las pendientes que el proyectista debe considerar deseable en el proyecto y será la pendiente límite, está pendiente está en función de la circulación de los vehículos pesados y en las condiciones más desfavorables de pavimento. La pendiente máxima normal se usará en tramos no mayores de 800m., para nuestro caso está pendiente es del 7%.
3.- PENDIENTES MAXIMAS EXCEPCIONALES o próximos valores de ésta cuando las pendientes menores alargan el recorrido de la carretera o aumenta la sinuosidad en el trazado de esta se usara también para evitarse obras especiales complementarias de la carretera que sean costosas. Estas pendientes al igual que las pendientes máximas normales deben garantizar la seguridad de circulación de los vehículos más pesados y en condiciones más desfavorables de pavimento. La longitud máxima de un tramo con pendiente máxima excepcional es de 300m y para nuestro diseño será de 8%.
4.- PENDIENTE MEDIA Es el promedio de las pendientes de una carretera para tramos de longitud considerados. Las normas peruanas indican las pendientes medias máximas en tramos de 10 en 10 Km. O menos de ascenso o descenso continuo. Estas pendientes están en función de la altitud, para nuestro diseño es de 3.8%.
5.- PENDIENTE ECONOMICA Se llama así a la que reduce los gastos de circulación es decir trata de que los lubricantes y combustibles sean bajos. Las Normas Peruanas indican que la pendiente económica es de 3% pero en realidad la clase de pendientes que se deben elegir en el tramo de una carretera se determina mediante el estudio de los perfiles virtuales.
TRAMOS EN DESCANSO Según las Normas Peruanas (5.4.6) En el caso de ascenso continuo y cuando la pendiente sea mayor del 4% se proyectará más o menos cada tres Km. Un tramo de descanso de tal manera que se consigan las mayores ventajas a los menores incrementos del costo de construcción.
VELOCIDAD DIRECTRIZ Para elegir la velocidad directriz las Normas Peruanas nos indican que ésta está influenciada por los siguientes valores. 1.- El relieve del terreno. 2.- Depende del tipo o clase de carretera a construirse. 3.- Del volumen y del tipo de tráfico. 4.- Condiciones de orden económico.
Nuestro trabajo consiste en diseñar una carretera de Segunda Clase y evaluando nuestra topografía en el plano hemos encontrado que se nos presenta una topografía en el plano accidentada por lo tanto la velocidad directriz se diseño para nuestro caso es de 30Km/h.
ESTUDIO Y TRAZO DE RUTA Y DESCRIPCION DE CADA UNA DE ELLAS Para el estudio de las rutas se ha tenido en cuenta las recomendaciones posibles tanto las impartidas por el profesor del curso como las recomendaciones de las Normas Peruanas. Para diferenciar los trazos de las rutas se las ha diferenciado con colores, a continuación vamos a describir cada una de ellas.
RUTA ROSADA TRAMO: P-1 En el primer tramo para pasar al otro lado de la cordillera se observa que hemos llegado con una pendiente de 3.33%, la cual se dio vuelta al cerro con la finalidad de no hacer desarrollo para llegar al abra de cota 2262 m.s.n.m., y así de esta manera no subir ya que necesitamos bajar para llegar, además diremos que la pendiente esta dentro de nuestras especificaciones de diseño la cual no alcanza la pendiente máxima normal cuando se trace el eje de la vía.
TRAMO: 1 – 2 En este tramo tratamos de bajar lo más que se pueda la cual lo hacemos con una pendiente de 3.57% en la cual también hacemos una curva de volteo en la cota 2232 m.s.n.m..
TRAMO: 2-3 En este tramo se hace con la finalidad de seguir bajando en el cual tenemos que pasar dos quebradas, se bajo con una pendiente de 3.70, haciendo una curva de volteo en la cota de 2198 m.s.n.m.
TRAMO: 3-4 Este tramo también es con la finalidad de seguir bajando donde tenemos que pasar dos alcantarillas, se bajo con una pendiente de 2.86% haciendo una curva de volteo en la cota 2166 m.s.n.m.
TRAMO: 4-5 Este tramo se realizo con una pendiente de 3.06% donde pasamos por dos alcantarillas llegando hasta la cota de 2128 m.s.n.m., donde se hace curva de volteo no se siguió la carretera para evitar pasar por la zona mala para la construcción de la carretera.
TRAMO: 5-6 Este tramo es similar a los anteriores lo único que varia es la pendiente con la que se baja que es de 2.50% se le dio está pendiente baja por qué si no para llegar al río y cruzarlo las curvas de volteo se entrarían muy cercanas a lo cual ya no sería un desarrollo a si mismo se hace la curva de volteo en la cota 2106 m.s.n.m.
TRAMO: 6-7 Este tramo también es similar a los anteriores lo que varia es su pendiente que es de 3.85% llegando a dar una curva de volteo en la cota de 2054 m.s.n.m., dicha curva es la ultima para llegar al río y cruzarlo.
TRAMO: 7-8 Este tramo es el ultimo para llegar al río y cruzarlo que llegamos hasta la cota de 2046 m.s.n.m. y con una pendiente de 3.77%.
TRAMO: 8-9 Antes de cruzar el tramo hemos pasado el río con una pendiente del 0% ya que en este pequeño tramo no sabemos cómo va a cruzar el río y también al pasar el río los vehículos tendrán que ascender o descender. Entonces el tramo en sí (8-9) en este tramo tratamos de ganar distancia para que no exista desarrollos muy continuos y nuestra pendiente no se incremente demasiado para dicho tramo se utilizó una pendiente de 2.86% dando una curva de volteo en la cota 2062 m.s.n.m.
TRAMO: 9-10 En este tramo también tratamos de ganar distancia al igual que en el tramo anterior el cual lo hacemos con una pendiente de 3.3%, llegando hasta la cota 2090 m.s.n.m. donde hacemos la curva de volteo, también se tiene que pasar por una alcantarilla.
TRAMO: 10-11 También es similar a la anterior lo único que no cruza alcantarilla, se hizo con pendiente de 3.33%, dando la curva de volteo en la cota 2104 m.s.n.m.
TRAMO: 11-Q Este tramo es el último para llegar se hizo con una pendiente de 3.39%, llegando a la cota de 2210 m.s.n.m. A continuación damos la tabla de la ruta.
TRAMO
COTAS
P-1 2240 - 2262 1 - 2. 2262 - 2232 2. - 3 2232 - 2198 3 - 4. 2198 - 2166 4. - 5 2166 - 2128 5 - 6. 2128 - 2106 6. - 7 2106 - 2054 7 - 8. 2054 - 2046 8. - 9 2046 - 2062 9 - 10. 2062 - 2090 10. - 11 2092 - 2104 11 - Q 2104 - 2110 TOTALES
h
22 30 34 32 38 22 52 8 16 28 14 6
i i (%) 3.33 3.57 3.70 2.86 3.08 2.50 3.85 3.77 2.86 3.33 3.39 3.39
LONGITUD DE COMPAS 3.00 2.80 2.70 3.50 3.25 4.00 2.60 2.65 3.50 3.00 3.00 2.95
302
LONGITUD DE OBSERVACIONES TRAMO CURVA PUENTE ALCANTARILLA 660.66 1 840.34 1 918.92 1 1 1118.88 1 2 1233.77 1 2 880.00 1 1 1350.65 1 2 212.20 1 559.44 1 1 840.84 1 420.42 1 176.99
9213.11
Pendiente media (%) = 3.28 (%)
RUTA MARRON TRAMO: P-1 Aquí se llega al más baja del terreno pero con una pendiente de -0.77% ya que el abra se encuentra más baja que el punto de inicio hasta la cota de 2236 donde logramos pasar el abra. TRAMO: 1’–2’
En este tramo llegamos con un pendiente de 3.64% hasta llegar a la cota 2224 m.s.n.m. donde tratamos de descender. TRAMO: 2’-3’
Este es el tramo de mayor longitud que se ha realizado con una pendiente de 3.70%, que pasa por dos zonas malas para la construcción, así mismo pasa por dos zonas malas para la construcción, así mismo pasa por dos alcantarillas, llegando hasta la curva de volteo en la cota de 2150 m.s.n.m. TRAMO: 3’-4’
En este tramo pasamos la carretera por dos alcantarillas llegando a dar la curva de volteo en la cota 2120 m.s.n.m., donde se llega a esta cota con una pendiente de 3.23%. TRAMO: 4’-5’
En este tramo se llega con una pendiente de 3.23% pasando por una alcantarilla, llegando con una cota de 2094 m.s.n.m., donde se llego hace curva de volteo, donde también se hace un empate con la ruta rosada.
NOTA: Los siguientes tramos están ya descritos por la ruta rosada. A continuación se dará el cuadro de dicha ruta.
TRAMO
COTAS
P - 1' 2240 - 2236 1' - 2' 2236 - 2224 2' - 3' 2224 - 2150 3' - 4' 2150 - 2110 4' - 5' 2110 - 2090 5' - 7' 2090 - 2054 7. - 8 2054 - 2046 8 - 9. 2046 - 2062 9. - 10 2062 - 2090 10 - 11. 2090 - 2104 11. - Q 2104 - 2110 TOTALES
h
2 12 74 40 16 40 8 16 28 14 6
i i (%) 0.77 3.64 3.70 3.23 3.23 3.85 3.77 2.86 3.33 3.00 3.39
LONGITUD DE COMPAS 13.00 2.75 2.70 3.10 3.10 2.60 2.65 3.50 3.00 3.00 2.95
LONGITUD DE OBSERVACIONES TRAMO CURVA PUENTE ALCANTARILLA 259.74 1 1 329.67 1 2000.00 1 2 1238.39 1 2 495.36 1 1 1038.96 1 2 212.20 1 559.44 1 1 840.88 1 1 420.32 1 176.99
256
7571.95
Pendiente media (%) = 3.38 (%)
RUTA ANARANJADA TRAMO: 1-3 Estos tramos los mismos de la ruta rosada lo que se ha hecho en el punto 3 es solamente extendernos hacia la izquierda con el fin de ganar distancia y disminuir el número de vueltas llegando así hasta la cota 2162, donde se hace una curva de volteo; además diremos que se ha pasado por la zona mala del terre no llegando al punto 3’’. TRAMO: 3’’–4’’
Se ha recorrido esta pequeña distancia por motivo que hacia la derecha existe una zona mala para la construcción, así mismo se ha cruzado un alcantarilla, con pendiente del 3.7% llegando a la cota 2142 m.s.n.m. TRAMO: 4’’-5’’
Este trazo es similar que el anterior lo que varia es su pendiente que es de 3.92%, llegando a la cota 2126 m.s.n.m. TRAMO: 5’’-6’’
Este tramo similar al tramo anterior pero con pendiente de 3.3%, llegando a la cota 2108 m.s.n.m. TRAMO: 6’’-7’’
Tramos similares que los anteriores pero con solo una alcantarilla, con una pendiente de 3.3%, llegando a una cota de 2092 m.s.n.m. TRAMO: 7’’-8’’
En este tramo cruzaremos tres alcantarillas, con una pendiente de 3.70%, llegando hasta la cuota 2058 m.s.n.m. por donde vamos a cruzar el río Amazonas.
TRAMO: 8’’-10’’
En este tramo se ha enumerado así ya que en l a cota 2062 m.s.n.m. hacemos un empate con l a ruta rosada, no existe curva porque al punto 9 llegamos con pendiente 3.33% y seguimos con una pendiente hasta el punto 10, las características de la ruta serían las mismas que los de la ruta rosada.
NOTA: Los siguientes tramos no lo describimos porqué ya están descritos en la ruta rosada. A continuación se dará el cuadro de dicha ruta. TRAMO
COTAS
P-1 2240 - 2262 1 - 2. 2262 - 2232 2. - 3'' 2232 - 2162 3'' - 4'' 2162 - 2142 4'' - 5'' 2142 - 2126 5'' - 6'' 2126 - 2108 6''. - 7'' 2108 - 2092 7'' - 8'' 2092 - 2058 8'' - 10 2058 - 2090 10'' - 11 2090 - 2104 11''. - Q 2104 - 2110 TOTALES
h
22 30 70 20 16 18 16 34 32 14 6
i i (%) 3.33 3.57 3.70 3.73 3.92 3.33 3.30 3.70 3.33 3.33 3.39
LONGITUD LONGITUD DE DE OBSERVACIONES COMPAS TRAMO CURVA PUENTE ALCANTARILLA 3.00 660.66 1 2.80 840.34 1 2.70 1891.89 1 1 2.70 540.54 1 2 2.55 408.16 1 2 3.00 540.54 1 2 3.00 484.85 1 1 2.70 918.92 1 3 3.00 960.96 1 1' 3.00 420.42 1 2.96 176.79
278
7844.07
Pendiente media (%) = 3.20 (%)
EVALUACION DE RUTAS DE TRAZO Y SELECCIÓN DE LA MEJOR DE ELLAS En cuanto a la evaluación de las rutas de trazo se realizará de la siguiente manera: se aplicara el método de PESOS ABSOLUTOS.
CUADRO COMPARATIVO DE RUTAS CRITERIOS DE SELECCIÓN Distancia (km.) Subidas y bajadas (m.) Costo de construcción Derecho de Vía Longitud de puentes (m.) Enlace con otro ramal Número de curvas Pendiente media (%) Pendiente máxima (%)
TOTALES
RUTA ROSADA PESO VALOR 3 9213.11 3 302.00 1 1
1 1 2 2 1
15
20.00 10.00 3.28 3.86
RUTA MARRON PESO VALOR 2 7572.01 2 256.00 1 1
1 2 1 1 1
12
20.00 1.00 9.00 3.38 3.86
RUTA ANARANJADA PESO VALOR 1 7844.27 1 251.00 1 1
2 2 1 3 2
14
40.00 1.00 9.00 3.20 3.92
Según el método de evaluación podemos seleccionar como la mejor ruta la que tiene menor valor, por lo tanto la ruta seleccionada es la RUTA MARRON
DISCUSION DE RUTAS: -
Ninguna de las rutas utiliza pendientes Máximas, ni siquiera se plantea pendientes mayores a 5.2%. Son dos de las rutas que tienen pendientes menores del 3.8% solo la ruta anaranjada es la que tiene en un tramo una pendiente mayor del 3.8%.
PLANO EN PERFIL DE LAS RUTAS ESTUDIADAS A continuación se da el plano de perfil de las tres rutas estudiadas:
