Estudio Definitivo Para La Rehabilitación Y Mejoramiento De La Carretera Imperial - Mayocc - Ayacucho Tramo: Mayocc - Huanta

ESTUDIO DEFINITIVO PARA LA REHABILITACIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA IMPERIAL - MAYOCC - AYACUCHO TRAMO: MAYOCC - HUANTA INFORME Nº 3 VOLUMEN Nº 1: Memoria Descriptiva y Estudios Específicos 1.3 TOPOGRAFÍA, TRAZO Y DISEÑO VIAL

Lima, 06 de Diciembre de 2010

Av. Javier Prado 996, oficina 901. Distrito San Isidro. Lima. Tlf.: (51-1) 4420808 Fax 4220674

ESTUDIO DEFINITIVO PARA LA REHABILITACIÓN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA IMPERIAL - MAYOCC - AYACUCHO TRAMO: MAYOCC - HUANTA

CONTENIDO DEL INFORME 1.3.1

1.3.2

1.3.3

1.3.4

Generalidades...................................................... ................................................................. ....... 1

1.3.1.1

Ubicación y descripción del área de trabajo ..................................................... 1

1.3.1.2

Alcances del trabajo ......................................................... .......................................................................................... ................................. 1

Control Horizontal ....................................................................................................................... 2

1.3.2.1

Georeferenciación ............................................................ ............................................................................................. ................................. 3

1.3.2.2

Poligonal De Apoyo .......................................................... ........................................................................................... ................................. 7

Control Vertical .......................................................................................................... ................ 10

1.3.3.1

Control Vertical-Georeferenciación ................................................................ 10

1.3.3.2

Nivelación Geométrica ................................................................ .................................................................................... .................... 10

1.3.3.3

Levantamiento Topográfico ...................................................................... ............................................................................ ...... 11

Diseño Geométrico .................................................................................................... ................ 14

1.3.4.1

Objetivo ................................................................. ........................................................................................................... .......................................... 14

1.3.4.2

Características Técnicas del Diseño Geométrico....................................... Geométrico............................................. ...... 15

1.3.4.3

Trabajos de Gabinete .................................................................. ...................................................................................... .................... 23

1.3.4.4

Descripción ........................................................... ...................................................................................................... ........................................... 23

INFORME Nº 3


1.3.1 Generalidades El desarrollo de la topografía ha sido realizado considerando los términos de referencia. Para obtener la precisión necesaria, el levantamiento Topográfico se realizó a partir de las estaciones geodésicas de control, a fin de mantenerse dentro de los parámetros cartográficos establecidos. Los puntos observados en los Levantamientos topográficos para la generación de las curvas de nivel se han tomado cada 10 m, formando entre sí un reticulado de tal forma que permita tener la configuración exacta de los niveles del terreno, representadas por las curvas de nivel, así mismo, disponer de la “Raw Data”, suficiente para generar posteriormente los

perfiles y secciones de acuerdo a las necesidades del diseño del proyecto. 1.3.1.1

Ubicación y descripción del área de trabajo

La topografía por donde está definido el trazo de la carretera Imperial Mayocc – Ayacucho, tramo: Mayocc- Huanta, presenta una topografía moderada y las elevaciones de los cerros están comprendidas entre los 1,800 msnm. a 2,200 msnm los mismos que se encuentran emplazados en las Estribaciones Oriental de la Cordillera Occidental de los Andes Peruanos presentando una topografía medianamente escarpada desarrollada sobre formaciones volcánicas y sedimentarias, estando constituida por material suelto aluvional residual producto de la alteración de la roca volcánica presente en el área de emplazamiento de la carretera intercalada con material suelto coluvial de arrastre depositado en terrazas aluvionales de la cuenca del río Mantaro, asimismo se ha tenido en cuenta las variadas condiciones climáticas y geológicas presentes. 1.3.1.2

Alcances del trabajo

El Levantamiento Topográfico se realizó tomando los puntos de control horizontal y vertical, y a la toma de una cantidad adecuada de puntos de levantamiento a fin de representar fidedignamente el terreno existente en planos topográficos. El levantamiento de la poligonal ha sido realizado utilizando equipos de precisión como estaciones totales. Para el cálculo de las coordenadas de los vértices de la poligonal, se ha tomado como referencia los puntos de la poligonal básica.

INFORME Nº 3 VOLUMEN Nº 1: Memoria Descriptiva y Estudios Específicos 1.3 TOPOGRAFÍA, TRAZO Y DISEÑO VIAL 1


Las nivelaciones se han cerrado cada 500 m., con una precisión menor de 0.012 m/Km., y se han colocado puntos Bench-Mark (BM) debidamente monumentados con concreto y acero en lugares protegidos, fuera del área donde se desarrollarán los trabajos. La faja topográfica se levantó en un ancho no menor de 30 metros a cada lado del eje. 1.3.2 Control Horizontal Para el establecimiento del control Horizontal se estacionó el equipo GPS DIFERENCIAL PROMARK 500 (Base), como base ubicado en el punto del IGN de 1er Orden, Denominado AYACUCHO, Localizado en el Aeropuerto Coronel FAP Alfredo Mendivil Duarte, Localidad Ayacucho Provincia de Huamanga, Departamento de Ayacucho, con coordenadas establecidas en el sistema WGS 84, N=8 545 676.998, E = 586 011.570 y Altura Geoidal (EGM96) = 2744.66 msnm, y el otro receptor GPS PROMARK 500 (Rover), en la ciudad de Huanta, punto denominado Hostal Huanta, por un tiempo de 1 hora aprox. en líneas bases menores a 15Km. y para Líneas mayores a 15Km. un tiempo de 2 Horas de posicionamiento satelital, obteniendo mediciones con precisiones 3 mm + 1 ppm (x largo de la línea base) para doble frecuencia. Luego se hizo un cambio de estación, la base pasa al punto Hostal Huanta (ajustado), y el otro Rover continua hacia el punto GPS 338B, ubicado a la salida de la ciudad de Huanta, en el final del Tramo de la vía en estudio para luego ser la siguiente base e iniciar la colocación de los puntos pares a lo largo del Tramo comprendido del presente proyecto, siguiendo la misma secuencia. Las coordenadas de los puntos han sido obtenidas mediante el post proceso con el software GNSS solutions de la Información registrada en los equipos GPS durante las observaciones satelitales en cada punto. Se han obtenido las coordenadas geográficas y las coordenadas UTM con datum WGS84, con sus respectivas correcciones geodésicas de factor de escala y de reducción al nivel medio del mar las cuales se indican en la relación contenida en el Anexo adjunto. Cabe precisar que en la línea de Base del punto IGN al Hostal Huanta se realizó el post proceso tanto de ida y vuelta con resultados muy similares. En el anexo respectivo, se adjunta la información resultante del post proceso.



1.3.2.1

Georeferenciación

La ejecución del trabajo ha consistido en la georeferenciación, mediante uso de equipo GPS geodésico, de 16 puntos monumentados a lo largo de los tramos en estudio con una adecuada señalización o monumentación de las referencias. Aquellos monumentos que expresan las coordenadas en el plano, es decir, hitos o monolitos de la Poligonal Básica de Apoyo, que forman la Red Básica de Transporte de Coordenadas Planimétricas de Orden Secundario, son designados por la sigla GPS y fueron colocados en la etapa del presente Estudio Definitivo de Ingeniería. Los puntos GPS se establecieron por pares, ubicados aproximadamente cada 5 kilómetros. Puntos de control usados para el enlace de coordenadas:

Estación Base AYACUCHO (IGN) Latitud

:

13º 09' 15.09433" S

Longitud Altura Elipsoidal Datum

: : :

74º 12' 22.92503" W 2,779.8516 WGS-84

Coord. UTM

: : :

8 545 676.998 586 011.570 2744.66

N E Altura Geoidal Ort.

1.3.2.1.1

Equipo Geodésico Utilizado

Medición horizontal: •

Estación Máster 01 Receptor GPS L1 Y L2 PROMARK 500

•

Estación Rover 01 Receptor GPS L1 y L2 PROMARK 500



1.3.2.1.2

Especificaciones Técnicas

ESPECIFICACIONES GNSS 

Código GPS L1 C/A, Código L1/L2 P,



Código GLONASS L1 C/A, Código L2P, Portadora de ciclo completo L1/L2





Portadora de ciclo completo L1/L2

Soporta SBAS: WAAS/EGNOS/MSAS - Código y portadora Adquisición de baja señal y motores de seguimiento Para detección de señales en entornos difíciles



Medidas de fase y código totalmente independientes



Tecnología Magellan BLADE™ para un rendimiento óptimo



Avanzada tecnología de mitigación de error multipath



Velocidad de actualización: 10 Hz

PRECISIONES EN TIEMPO REAL (RMS)1-2 SBAS (WAAS/EGNOS/MSAS)     

Horizontal: < 3 m (10 ft) Posición DGPS en tiempo real: < 0.8 m (2.62 ft) Posición cinemática en tiempo real (modo fino) Horizontal ± 10 mm (0.033 ft) + 1 ppm Vertical ± 20 mm (0.065 ft) + 1 ppm

RENDIMIENTOS EN TIEMPO REAL 

Inicialización Instant-RTK®



Inicialización típica de 2 segundos para líneas de Base < 20 Km



Fiabilidad típica en la inicialización de 99,9%



Rango de inicialización RTK

> 40 Km

PRECISIONES EN POSPROCESO (rms) 1-2 

Levantamientos Estáticos y estáticos rápidos Horizontal ±5 mm + 0.5 ppm Vertical ±10 mm + 0.5 ppm



Levantamientos Estáticos largos3 Horizontal 3 mm + 0.5 ppm Vertical 6 mm + 0.5 ppm





Levantamientos Cinemáticos posprocesados Horizontal ±10 mm + 1 ppm Vertical ± 20 mm + 1 ppm

CARACTERISTICAS DE REGISTRO DE DATOS Intervalo de grabación: 0.1 - 999 segundos CARACTERISTICAS FISICAS Dimensiones: Unidad: 22,8 x 18,8 x 8,4 cm Peso: Receptor GNSS: 1.4 Kg Pantalla de seguimiento: Pantalla OLED gráfica MEMORIA 

Memoria interna de 128 MB (ampliable por USB)

Hasta 400 horas de datos GNSS brutos en función del registro de 18 satélites en intervalos de 15 segundos 

INTERFAZ E/S RS232, RS422, USB, Bluetooth PPS, Ext Event FORMATO DE DATOS 

RTCM 2.3, RTCM 3.1



CMR, CMR+



Magellan ATOM™



NMEA 0183 Protocolo NTRIP



Ashtech DBEN



OPERACION 

RTK Base/Rover, posprocesado



RTK solo Rover: VRS, FKP, MAC



Punto a Punto en modo Circuit Switched Data (GSM)

 

Punto a Punto utilizando software Real-Time Data Server RTDS (vía módem GPRS interno o teléfono móvil externo)



CARACTERISTICAS AMBIENTALES 

Temperatura de funcionamiento: De -30° a +55 °C (de -22° a +131 °F) Temperatura de almacenamiento: De -40° a +70 °C (De -40° a +158 °F)



Humedad: 100% con condensación Impermeable





Golpes: ETS300 019, caída de hasta 2 m Shock: ETS300 019, 2 m (6.56 ft) pole drop



Vibraciones: EN60945



CARACTERISTICAS DE ALIMENTACION 

Batería de litio-ion, 4400 mAh Tiempo de funcionamiento de la batería: > 6 horas (Receptor remoto UHF a 20ºC)



Entrada de alimentación externa de 6-28 VCC



COMPONENTES OPCIONALES DEL SISTEMA 

Módulo de comunicación - Magellan UHF - Pacific Crest UHF - GSM/GPRS/EDGE (clase 10) cuatribanda



Kits de transmisores - Magellan UHF - Pacific Crest UHF





Kit de batería recargable Kit de terminal de terreno con FAST Survey - MobileMapper CX - Allegro CX de Juniper



Paquete de software de oficina - GNSS Solutions



Funciones de software clave: - Posprocesado de red - Transformación y cálculos para el sistema de cuadrícula integrados - Datums predefinidos con capacidades definidas por el usuario - Planificación de la misión de levantamiento - Procesamiento automático de vectores - Ajuste de red por mínimos cuadrados - Herramientas de análisis de datos y control de calidad INFORME Nº 3 VOLUMEN Nº 1: Memoria Descriptiva y Estudios Específicos 1.3 TOPOGRAFÍA, TRAZO Y DISEÑO VIAL 6


- Transformaciones de coordenadas - Informes - Exportación - Geoid03 - Idiomas: Inglés, español, francés, alemán, portugués, italiano, ruso

1.3.2.2

Poligonal De Apoyo

1.3.2.2.1

Trabajos Desarrollados

El levantamiento de la poligonal se realizó utilizando equipos de precisión. Para el cálculo de las coordenadas de los vértices de la poligonal, se ha tomado como referencia los puntos de la poligonal básica. 1.3.2.2.2

Monumentación de Puntos de PA´s, y BM´s

Una adecuada señalización o monumentación de las referencias resulta indispensable en las distintas etapas de un estudio vial. La calidad de la monumentación, a fin de asegurar una clara definición e identificación del punto que se desea materializar, así como establecer las características físicas que proporcionen una razonable seguridad de inalterabilidad a lo largo del tiempo, será función de la importancia del elemento que se monumenta. Para los trabajos de topografía desarrollados en esta etapa, se distinguen los hitos o monumentos de los PA´s, y BM’s que se utilizan para materializar los sistemas de transporte

de coordenadas Planimétricas y altimétricas. Aquellos monumentos que expresan las coordenadas en el plano, es decir, hitos o monolitos de la Poligonal Básica de Apoyo, que forman la Red Básica de Transporte de Coordenadas Planimétricas de Orden Secundario, son designados por la sigla GPS y fueron colocados en la etapa del presente Estudio Definitivo de Ingeniería. 

Y aquellos monumentos o hitos que expresan las cotas altimétricas, es decir la nivelación absoluta, son designados por la sigla BM que a su vez forman la Red Básica de Transporte de Coordenadas Altimétricas. 

La ubicación de los hitos se determinó en función a las características del terreno; seleccionando los lugares más adecuados considerando: visibilidad, estabilidad general del terreno, facilidad para instalar los instrumentos de medición, posible 



interferencia con otros trabajos propios del proyecto o durante el período de la construcción y por último, la actividad general del área. Los monolitos o hitos fueron fabricados y colocados en el terreno con concreto y al centro de este hito se colocó una varilla de acero corrugado marcado con una cruz en el extremo libre para fijar un único punto de posición para el vértice de la poligonal. 

1.3.2.2.3

Medición de Ángulos y Distancias de las Poligonales

Partiendo de los puntos de control de la poligonal básica establecida en campo GPS 310-A y GPS 310 B, monumentados en concreto, ubicados cerca al poblado de Mayocc se inicia la toma de lecturas de ángulos y distancias, estacionando el Equipo en el puntos GPS 310 hacemos vista atrás al punto GPS 310B, obteniéndose así un azimut de salida, y a partir de este dato se inicia a tomar lecturas de ángulos y distancias entre cada punto monumentado, de las cuales se saca un valor promedio de los ángulos y distancias y así se obtienen los azimut para cada punto; datos que nos servirán para el cálculo de las coordenadas. Para el trabajo topográfico el proceso utilizado en terreno, los instrumentos usados, el cálculo y las correcciones, fueron tales, que se cumplió con las exigencias de precisión requeridas para el servicio. Con los datos obtenidos en campo se ha elaborado una serie de planillas que nos permiten hacer las compensaciones de coordenadas, ajustando el error de cierre que encontramos, por medio de la repartición proporcional del error, todo esto, referida a la distancia acumulada entre los puntos. Los cálculos para conversión de las mediciones locales a nivel del mar (del Perú), suponen un trabajo de posicionamiento satelital bien ejecutado con GPS de alta precisión. Es por esta razón que tanto las coordenadas y las elevaciones optométricas se consideran fijas para el cierre de poligonales. A continuación se indica el procedimiento, de compensación, ajuste y cierre utilizados en la conversión de coordenadas Primero verificamos q el error angular sea menor q la tolerancia angular con formulas. 

Poligonales principales

Ta= a√n INFORME Nº 3 VOLUMEN Nº 1: Memoria Descriptiva y Estudios Específicos 1.3 TOPOGRAFÍA, TRAZO Y DISEÑO VIAL 8


Poligonal secundarias

Ta= a√n+a

Donde: a=tolerancia angular. a = apreciación del instrumento. n=numero de vertices Hallamos el error angular que viene dado por la diferencia de acimut final, calculado a partir de acimut inicial conocido y de los ángulos medidos de los vértices de la poligonal. Luego calculamos las proyecciones de la poligonal. 



Aplicando las ecuaciones. ΔN1-2=D1-2*cosØ1-2 ΔE1-2=D1-2*cosØ1-2

Luego revisamos nuestro error de cierre q este dentro de nuestra tolerancia hacer corrección angular En donde: Ea=Øfc-Øf 





Ea =Error angular Øfc =acimut final calculado Øf =acimut final conocido Hallamos nuestro error de cierre lineal con las proyecciones εΔN=ΣΔN-S

ΔNIF

εΔE=ΣΔE-O

ΔEIF

Para hallar el error lineal usamosla sgte formulas. εL=√( εΔ N²+εΔE² )



Una vez hallado el error lineal procedemos a compensar. cpNi = (εΔN/ΣLi)Li cpEi = (εΔE/ΣLi)Li

En donde, cpNi = corrección parcial sobre la proyección norte-sur del lado i cpEi = corrección parcial sobre la proyección este-oeste del lado i Li =longitud del lado i Una vez compensada las proyecciones se procede al cálculo de las coordenadas de los vértices. Ni=Ni-1±ΔNi-1:i Ni=Ei-1±ΔEi-1:i 



1.3.3

Control Vertical

Con el objeto de tener puntos de control altimétrico para el trabajo topográfico, así como para permitir posteriores replanteos de las obras, se monumento una Red de Puntos de Referencia (BM), en promedio, cada 500 m. aproximadamente y de acuerdo a la topografía del camino. Esta gran cantidad de BM’s da origen a la Red Básica de Transpor te de Coordenada Altimétrica. 1.3.3.1

Control Vertical-Georeferenciación

La cota de referencia para el BM de inicio, se determinó como punto de referencia la cota de punto de control GPS 310, obtenida mediante el POST PROCESO de puntos de control GPS con modelo geoidal EGM 96, monumentado en concreto, ubicada al lado del hito kilométrico 310 de la carretera MAYOCC-HUANTA; cuya altitud o elevación GEOIDAL es de 2188.68 msnm.El transporte de la coordenada altimétrica a todo lo largo del proyecto, se ejecutó mediante nivelaciones geométricas cerradas entre BM’s. La nivelación se efectuó por el método de doble corrida de nivelación, los puntos de cambio se colocaron en lugares cuya estabilidad y solidez fueron confiables. La longitud de las visuales, tanto de vista atrás como vista adelante, fue la necesaria permitiendo leer el centímetro y apreciar con claridad los milímetros. Además, se nivelaron en forma geométrica y se ligó a la Red Básica de BM’s los

vértices que definen la Red Principal de Transporte de la Coordenada Planimétrica (GPS), Poligonales Básicas de Apoyo y Poligonales Auxiliares. Para la nivelación de estos elementos fueron válidas todas las consideraciones mencionadas en los párrafos anteriores. 1.3.3.2

Nivelación Geométrica

Con el objeto de tener puntos de control altimétrico para el trabajo topográfico, así como para permitir posteriores replanteos de las obras, se monumento una Red de Puntos de Referencia (BM), en promedio, cada 500 m. aproximadamente y de acuerdo a la topografía del camino. Esta gran cantid ad de BM’s da origen a la Red Básica de Transporte de Coordenada Altimétrica. El transporte de la coordenada altimétrica a todo lo largo del proyecto, se ejecutó mediante nivelaciones geométricas cerradas entre BM’s.



1.3.3.2.1

Parámetros de nivelación aplicados

Nivelación Técnica cerrada (para los puntos de III y IV orden) con máxima distancia entre punto de estación y mira de 40m. Modo de nivelación IDA – VUELTA Máximo error permitido según formula:        √ 

Donde: dKm representa la suma de distancias de puntos nivelados expresadas en kilómetros. 1.3.3.2.2

Equipo de nivelación utilizado

02 Niveles de precisión (marca TOPCON), 02 Miras plegables de madera de 4m (cada una con su nivel céntrico incorporado) 02 Cintas métricas de 50m, Fierros de ½” de longitud 30cm, (para los puntos de apoyo),

Combas de 4Lb. 1.3.3.3

Levantamiento Topográfico

1.3.3.3.1

Introducción

Los trabajos de levantamiento topográfico han sido desarrollados en concordancia con lo establecido en los Términos de Referencia Todas estas labores fueron concordadas con los especialistas de trazo, diseño vial y



señalización, Geología y Geotecnia, Hidrología y Drenaje, y de Suelos y Pavimentos. Toda la información de campo se encuentra debidamente registrada en libretas de campo y archivos electrónicos cuya edición impresa se presentan anexada al presente informe. 1.3.3.3.2

Trabajos Desarrollados

El levantamiento topográfico ha sido realizado utilizando equipos de precisión como estaciones totales. Se ha tomado como referencia los puntos de la poligonal básica. Para el desarrollo de estos trabajos de campo, se ha contado con brigadas de topografía, cada brigada ha utilizado equipos de topografía de última generación, tanto estación total como nivel. En el caso de la estación total la información almacenada ha sido volcada a PC’s para su procesamiento haciendo uso de software especializado.

El levantamiento del relleno topográfico, se realizó desde la Red Básica de Transporte de Coordenadas, Poligonales Básicas de Apoyo o Poligonales Auxiliares por medio de Estaciones Totales. La faja de levantamiento topográfico, abarca un ancho suficiente que ha permitido proyectar las obras de drenaje y obras de arte y realizar sus respectivos diseños. En el levantamiento se han considerado los siguientes puntos:



Eje de la calzada actual.



Bordes de caminos.



Bordes de veredas o calles en zonas urbanas. Obras de saneamiento.



Borde superior e inferior de cortes y terraplenes.







Puntos representativos del terreno en el área comprometida con obras de saneamiento y expropiaciones. En todas las alcantarillas se ha levantado un perfil transversal por el eje de esta y por su cauce con el máximo de detalles posible de manera que permite evaluar y diseñar las obras a realizar en ellas.



Se efectuó el levantamiento topográfico del trazo existente abarcando un ancho de levantamiento de 30 m a cada lado del eje, en escala 1:1000 Se realizo el levantamiento a través de una red de puntos, los cuales fueron levantados en toda la faja de topografía ubicándolos a una distancia entre si de no mayor a 10 metros, e incluso menores si existían variaciones del terreno. La Longitud total de levantamiento para el presente informe es de 29 Km aprox. A fin de contar con información básica para el desarrollo de la ingeniería de detalle, se predispuso a nuestro personal a desarrollar los siguientes trabajos de levantamientos topográficos complementarios:







Levantamiento de Zonas Urbanas. Levantamiento de Quebradas Mayores y Menores. Levantamiento de Emplazamientos de Estructuras



Levantamiento de Sectores Críticos Levantamiento de Canteras



Levantamiento de Depósitos de Material Excedente (DME)







Levantamiento de Accesos e Intersecciones Levantamiento de Terrenos y Viviendas Afectadas

La longitud promedia del levantamiento topográfico de detalle era entre 500 y 800 m por brigada. El equipo utilizado para el trabajo fue: 01 Estacion Total marca Leica, modelos FLEXLINE ULTRA con 1000 m. de alcance para medicion sin prisma (precisión +/- 2mm longitudinal y +/- 5” angular), prismas circulares marca Leica, y Trimble, con sus bastones respectivos accesorios varios (picos, lampas, combas, clavos, etc.) 1.3.3.3.3

Levantamiento de Zonas Urbanas

Las zonas urbanas fueron levantadas al detalle identificando instalaciones y objetos existentes cercanos y que atraviesan el trazo (inst. eléctricas, obras hidráulicas, obras de INFORME Nº 3 VOLUMEN Nº 1: Memoria Descriptiva y Estudios Específicos 1.3 TOPOGRAFÍA, TRAZO Y DISEÑO VIAL 13


telefonía, casas, terrenos de cultivos, puntos arqueológicos etc.); información que se utilizará en el estudio de afectación de predios. 1.3.3.3.4

Levantamiento de Estructuras Existentes

Para el levantamiento de las estructuras existentes se combinó la toma de detalles mediante la estación total y complementada con mediciones hechas con cintas métricas, con la finalidad de cuantificar los volúmenes de demolición de alcantarillas, muros, canales y pontones existentes. 1.3.3.3.5

Levantamiento de Quebradas Mayores

El levantamiento de las quebradas se efectuaron tomando detalles de pies y hombros de taludes, márgenes del río en una longitud requerida según términos de referencia. 1.3.4 Diseño Geométrico 1.3.4.1

Objetivo

El presente informe corresponde al capítulo de Trazo y Diseño Vial del Estudio Definitivo para la Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera Imperial - Mayocc – Ayacucho, tramo: Mayocc - Huanta de 28 km de longitud aproximadamente. El objetivo principal de esta especialidad fue de crear un diseño integral siguiendo las recomendaciones de las Normas de Diseño Geométrico DG-2001 del MTC, tratando de minimizar el movimiento de tierras y siguiendo en lo posible por la vía existente, para lo cual se ha tenido que realizar algunos cambios y mejoramientos en los alineamientos y radios de curvatura del camino existente. El tramo Mayooc – Huanta, es parte de la ruta nacional 3S, se inicia con la progresiva Km 0+000 (Hito km 310), ubicado en el salida del nuevo Puente Mayocc, sobre el río Mantaro y culmina en la localidad de Huanta. El tramo se ha dividido en 2 sub tramos caracterizado por la diferencia de trafico: Mayocc – Alcomachay y Alcomachay – Huanta.



1.3.4.2

Características Técnicas del Diseño Geométrico

A continuación se detalla las características técnicas para el estudio según las Normas de Diseño Geométrico DG-2001, en el tramo de la variante del sector Aserradero. 1.3.4.2.1

Clasificación de la Carretera Tabla 1.- Cuadro Clasificación de Carretera

Según su función

Red Vial Primaria (Sistema Nacional)

Según la demanda

2da. Clase (IMDA 400 y 2000 vehíc./día).

Según condiciones orográficas

Tipo 3 y 4

-

Por su función y Servicio:

La carretera Mayocc – Huanta ubicada en el centro sur del país, forma parte de la Red Vial Primaria y pertenece al Sistema Nacional, conformado por carreteras que unen las ciudades importantes con puertos y fronteras.

-

Por la demanda de Tráfico:

Según el Estudio de Tráfico realizado, habiéndose considerado el año horizonte del periodo de diseño de la carretera (20 años), el Índice Medio Diario Anual (IMDA), obtenido del Estudio de Tráfico, está en el rango de 400 y 2000 veh/día y por lo tanto la carretera se clasifica en Segunda Clase.

-

Por las condiciones orográficas:

De acuerdo al presente estudio y a lo verificado en el Campo, para el tramo desde Mayocc hasta Huanta, se tiene la topografía siguiente: Topografía accidentada: (Tipo 3 y 4).

1.3.4.2.2

Velocidad Directriz

La velocidad directriz viene a ser la máxima velocidad que se podrá mantener con seguridad sobre un sector determinado de la carretera.



En el presente proyecto, se ha adoptando una velocidad directriz de 40 km/hr. Una vez seleccionada la clasificación de la vía y determinada la velocidad directriz por tramos, podemos determinar las características geométricas de la carretera a adoptar. 1.3.4.2.3

Ancho de la Calzada

Según la tabla 304.01 de la DG-2001, y de acuerdo a la clasificación de la carretera según la demanda y orografía, se ha adoptado un ancho de calzada de 6.60 m. 1.3.4.2.4

Ancho de Bermas

Por considerarse una carretera que se encuentra en una zona de sierra, por lo que las condiciones orográficas son distintas a las de otra región, se considera para este proyecto una ancho de berma de 1.20 m. 1.3.4.2.5

Bombeo

Se ha considerado el bombeo para tramos en tangente de acuerdo a las Normas DG2001 (Tabla 304.03) lo cual permitirá una rápida evacuación del las aguas superficiales provenientes de las lluvias. Dependiendo de la precipitación de la zona (> 500 mm/año) y del tipo de superficie de rodadura, que en este caso es pavimento superior, el bombeo adoptado es de: b = 2.5 % Tabla 2.- Bombeos de la Calzada

Bombeo (%)

1.3.4.2.6

Tipo de Superficie

Precipitación: < 500 mm/año

Precipitación:> 500 mm/año

Pavimento Superior Tratamiento Superficial

2,0 2,5

2,5 2,5 3,0

Afirmado

3,0 3,5

3,0 4,0

–

–

–

Cunetas

Se ha previsto ubicar cunetas de sección triangular en los tramos definidos por la especialidad de Hidráulica. La profundidad adoptada de la cuneta medida desde el borde de la superficie de rodadura es de 0.30 m. El talud interior de cuneta se determina de acuerdo al IMD del tramo (tabla 304.12), siendo el talud adoptado para este proyecto de 1:2 (V:H).



1.3.4.2.7

Peralte

El peralte de las curvas tiene la función de contrarrestar la fuerza centrifuga, por lo que todas las curvas horizontales de la vía serán peraltadas. De acuerdo a las Normas DG-2001 (Tabla 304.04) y al tipo de condiciones orográficas de la zona (Tipos 3 y 4), el peralte máximo normal adoptado será de 8% aunque se permite hasta un máximo absoluto de 12%. Tabla 3.- Valores de Peralte Máximo

Peralte Máximo (p) Absoluto

Normal

Cruce de Áreas Urbanas

6,0 %

4,0 %

Zona rural (Tipo 1, 2 ó 3)

8,0 %

6,0 %

Zona rural (Tipo 3 ó 4)

12,0 %

8,0 %

Zona rural con peligro de hielo

8,0 %

6,0 %

Fuente: Tabla 304.04 de las Normas DG - 2001 del MTC

1.3.4.2.8

Radio Mínimo en Curvas Horizontales

El alineamiento horizontal, deberá permitir la operación ininterrumpida de los vehículos, tratando de conservar la misma velocidad directriz en la mayor longitud de la carretera que sea posible. Los radios mínimos a emplear para Área Rural (Tipo 3 ó 4), están en función de la velocidad directriz y del peralte máximo (12%). Tabla 4. Radios Mínimos y Peraltes Máximos para Diseño de Carreteras

Ubicación de la Vía Área Rural (Tipo 1,2 ó 3) Área Rural (Tipo 3 ó 4)

Velocidad de Diseño (Kph)

Þ máx%

Radio Mínimo (m)

30

8,00

30

40

8,00

50

50

8,00

85

30

12,00

25

40

12,00

45

50

12,00

70

Fuente: Tabla 402.02 de las Normas DG – 2001 del MTC



1.3.4.2.9

Radio en Curva de Vuelta

En la sección 402.09 de las Normas DG-2001, se trata sobre las Curvas de Vuelta, la cual nos indica que ésta quedará definida por el tipo de vehículo y los arcos circulares del radio interior y radio exterior. Según la Tabla 402.09 (Anexo A), estamos adoptando el radio interior de 12.0 m y para el paso de 2 vehículos tipo C2 simultáneamente. Esto quiere decir que el radio en el eje de la calzada resulta de 12.00 + 3.30 + 1.20 + 2.80 = 19.30 m, por lo que adoptamos como radio en curva de vuelta de 20.0 m como mínimo. 1.3.4.2.10

Curvas de Transición

Funciones Las curvas de transición tienen por objeto evitar las discontinuidades en la curvatura del trazo, por lo que, en su diseño deberán ofrecer las mismas condiciones de seguridad, comodidad y estética que el resto de los elementos del trazado. Tipo de espiral de transición Se ha adoptado como curva de transición la clotoide, cuya ecuación intrínseca es: R . L = A2 Siendo: R : radio de curvatura en un punto cualquiera L : Longitud de la curva entre su punto de inflexión (R = oe) y el punto de radio R A : Parámetro de la clotoide, característico de la misma

Según la norma del DG-2001 para radios mayores a 150m no es necesario curvas de transición, según se indica en la tabla:

Tabla 5a. Radios sobre los cuales se puede Prescindir de la Curva de Transición

Fuente: Tabla 402.08 de las Normas DG – 2001 del MTC



1.3.4.2.11

Sobreancho

Las secciones en curva horizontal, han sido provistas del sobreancho necesario para compensar el mayor espacio requerido por los vehículos. Los valores de sobreancho adoptados son múltiplos de 0.10 m y están en función de la velocidad directriz y del radio de cada curva horizontal. Los valores de sobreancho están indicados en la tabla 402.04 de las Normas DG-2001, Tabla 5. Valores del Sobreancho

V=30 KPH R

Calculo (m)

Redondeado (m)

25

2.78

2.80

28

2.50

2.50

30

2.35

2.40

35

2.05

2.10

37

1.95

2.00

40

1.82

1.90

45

1.64

50

V=40 KPH Calculo (m)

Redondeado

1.70

1.79

1.80

1.50

1.50

1.64

1.70

55

1.38

1.40

1.51

1.50

60 70

1.28 1.12

1.30 1.20

1.41 1.24

1.40 1.30

80

1.00

1.00

1.11

1.10

90

0.91

0.90

1.01

1.00

100

0.83

0.90

0.93

0.90

120 130

0.72

0.80

0.81

0.80

0.67

0.70

0.76

0.80

150

0.60

0.60

0.68

0.70

200

0.48

0.50

0.55

0.60

250

0.40

0.40

0.47

0.50

300 350

0.35

0.40

0.41

0.40

0.31

0.30

0.37

0.40

400

0.28

0.30

0.33

0.40

0.31

0.30

450 Fuente: Tabla 402.04 de las Normas DG

–

(m)

2001 del MTC



1.3.4.2.12

Pendiente Máximas

De acuerdo a las Normas DG-2001 (Tabla 403.01), la pendiente máxima normal que para una vía de Segunda Clase es de 8%, y excepcionalmente en zonas puntuales hasta un máximo de 10.35%. 1.3.4.2.13

Carril de Ascenso

La implantación de los carriles adicionales se diseñaron de acuerdo a los siguientes criterios de la DG-2001: 





1.3.4.2.14

Para carreteras de Calzada Única, se dispondrán carriles adicionales por la derecha de la calzada (carriles para circulación lenta). Los carriles adicionales tendrán el mismo ancho que los que constituyen la

calzada. Los tramos que se han proyectado para los Carriles de Ascenso son: 0+610 – 0+960, 2+070 – 2+480, 5+200 – 5+500.

Secciones Transversales

Las dimensiones para las secciones transversales típicas consideradas para este proyecto son: Ancho de la Calzada

:

6.60 m

Ancho de Bermas a cada lado:

1.20 m

Pendiente Máxima

:

8% Normal y excepcional 10.35%

Ancho de Cuneta

:

1.00 m

Altura de cuneta

:

0.30 m

Peralte Máximo

:

8%

Máximo Sobreancho

:

2.80 m



Bombeo de la calzada

:

2.5%

Velocidad Directriz

:

40 km/hr y 30 km /hr

Radio Mínimo

:

30 m (24.89 m. en curva de vuelta)

Sobreancho de compactación:

0.50 m (solo en el lado en relleno)



SECCION

TIPO

1

1 T

2.5%

2.5% b

b

0.15 0.15

1.5 1

INFORME Nº 3

VOLUMEN Nº 1: Memoria Descriptiva y Estudios Específicos 1.3 TOPOGRAFÍA, TRAZO Y DISEÑO VIAL 22


1.3.4.3

Trabajos de Gabinete

Procesamiento y Preparación de los Planos Topográficos y de Trazo La topografía se procesó a partir de las mediciones de campo hecho con las estaciones totales y usando el software Land Development, que es el módulo que permite crear un modelo basado en redes triangulares “TIN” (Triangulated Irregular

Network). Esto permite crear las curvas de nivel según las necesidades, es decir pueden ser cada 1 m y 5 m las curvas maestras ó cada 2 m y 10 m las curvas maestras. 1.3.4.4

Descripción

El área de estudio comprende la carretera que une los poblados de Mayocc y Huanta en Ayacucho, podemos distinguir dos zonas, de Mayocc hasta el Puente Alccomachay (0+000 – 8+500) y del Puente Alccomachay a Huanta. (8+500 – 27+535)El inicio del tramo. El trazo se inicia en el Km 0+000, en salida del puente Mayocc, sobre el fin de la losa del estribo derecho. Y prosigue por la margen derecha del Río Mantaro, hasta el Puente Allccomachay. El inicio coincide con el hito kilométrico 310. En las siguientes coordenadas: 566718 E, 8583356 N Y a una altitud de 2,228 msnm. En el Km 8+820 se ubica el Puente Allccomachay, en donde se ubica la Quebrada Huatuscalla, donde la topografía comienza a desarrollarse en forma ondulada entre el Km 9+000 y el Km 9+680. Presenta además pendientes ascendentes de 5% en promedio hasta el Km 10+190 El trazo concluye en la progresiva Km 28, en intersección con pista existente en la entrada del Poblado de Huanta, con pendiente pronunciada, que no supera el 8%.



1.3.4.5

Replanteo

Luego de procesado la topografía, y diseñado el trazo de la carretera, considerando no solo con los criterios del diseño vial, sino también en una continua interacción con las demás especialidades, se definió el eje de trazo, y posteriormente se procedió al replanteo en campo del eje estacando cada 20m en tangente y 10m en curva, así como los PIs y BM. Como se muestra en el anexo Nº2.2.3, el cual sirvió para la referencia y ubicación de datos en campo de las demás especialidades. Como se observa en el anexo Nº2.2.1, se realizó en campo la monumentación con hitos de concreto de los puntos GPS de la poligonal de apoyo, el cual tiene la información de coordenadas calculadas con los equipos de GPS y corregidas para obtener la precisión requerida para este tipo de poligonal, y han sido munumentados para hacerlos inamovible y ubicados estratégicamente a lo largo de la vía, para que facilite el replanteo del trazo en cualquier etapa de la construcción de la carretera. Los BMs, también fueron monumentados en campo para el replanteo vertical, como se observa en el anexo Nº 2.2.2.


Estudio Definitivo Para La Rehabilitación Y Mejoramiento De La Carretera Imperial - Mayocc - Ayacucho Tramo: Mayocc - Huanta

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