TRABAJO ESCALONADO - Avance 1 Del Final Caminos

UNICA – FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA DE ICA” FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

CURSO:

Caminos I TEMA:

Proyecto Preliminar

DOCENTE:

Ing. Eduardo Injante Lima ALUMNO:

Arturo Quispe Guillén

CICLO: VII

“B” – TARDE

ICA – PERU 2012 CAMINOS I – AVANCE DEL TRABAJO ESCALONADO

1


DEDICATORIA

Quiero dedicarle este trabajo A Dios que me ha dado la vida y fortaleza para terminar este proyecto de investigación, investigación, A mis Padres por estar ahí cuando más los necesité; necesité; a mis maestros por enseñarme el amor al estudio Gracias!!

CAMINOS I – AVANCE DEL TRABAJO ESCALONADO

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INTRODUCCION El diseño geométrico es la parte más importante del proyecto de una carretera, estableciendo con base en los condicionantes o factores existentes, la configuración geométrica definitiva del conjunto tridimensional que supone, para satisfacer al máximo los objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad, la seguridad, la comodidad, la integración en su entorno, la armonía o estética, la economía y la elasticidad. La funcionalidad vendrá determinada por el tipo de vía a proyectar y sus características, así como por el volumen y propiedades del tránsito, permitiendo una adecuada movilidad por el territorio a los usuarios y mercancías a través de una suficiente velocidad de operación del conjunto de la circulación. La seguridad vial debe ser la premisa básica en cualquier diseño vial, inspirando todas las fases del mismo, hasta las mínimas facetas, reflejada principalmente en la simplicidad y uniformidad de los diseños. La comodidad de los usuarios de los vehículos debe incrementarse en consonancia con la mejora general de la calidad de vida, disminuyendo las aceleraciones y, especialmente, sus variaciones que reducen la comodidad de los ocupantes de los vehículos. Todo ello ajustando las curvaturas de la geometría y sus transiciones a las velocidades de operación por las que optan los conductores a lo largo de los alineamientos. La armonía o estética de la obra resultante tiene dos posibles punto de vistas: el exterior o estático, relacionado con la adaptación paisajística, y el interior o dinámico vinculado con la comodidad visual del conductor ante las perspectivas cambiantes que se agolpan a sus pupilas y pueden llegar a provocar fatiga o distracción, motivo de peligrosidad. Hay que tener un diseño geométrico conjunto que ofrezca al conductor un recorrido fácil y agradable, sin sorpresas ni desorientaciones. La economía o el menor costo posible, tanto de la ejecución de la obra, como el mantenimiento y la explotación futura de la misma, alcanzando siempre una solución de compromiso con el resto de objetivos o criterios. La elasticidad suficiente de la solución definitiva para prever posibles ampliaciones en el futuro.


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TRAZO DE LINEA GRADIENTE

La línea gradiente es el trazo del eje posible de la carretera y esta se comprende desde el punto de salida hasta el punto de llegada, teniendo en cuenta muchos factores, unos de ellos el tipo de terreno y su topografía ya que en base a ello debemos dar una pendiente tentativa para que la gradiente circule con facilidad y tratando de que sea lo linealmente posible y evitando su recorrido en sit sat y tramos cortos, ya que al trazar nuestra poligonal esta no se encuentre muy alejada de ella y no allá problemas ya que la línea de gradiente es el trazo tentativo más favorable en donde pueda proyectarse el diseño.



Pendiente: 5%

           Este trazo de línea gradiente lo ubicamos en el plano de curvas de nivel.


4


PERFIL LONGITUDINAL DE LA LINEA DE GRADIENTE Este perfil longitudinal servirá de apoyo para el futuro replanteo de la obra. Este perfil se mostrara en unos de los planos del avance del proyecto entregado.

TRAZO POLIGONAL Una poligonal es una serie de líneas consecutivas cuyas longitudes y direcciones se han determinado a partir de mediciones en el campo. El trazo de una poligonal, que es la operación de establecer las estaciones de la misma y hacer las mediciones necesarias, es uno de los procedimientos fundamentales y más utilizados en la práctica para determinar las posiciones relativas de puntos en el terreno Hay 2 tipos básicos de poligonales: 

Poligonal cerrada: Las líneas regresan al punto de partida formado asi un polígono (geométrica y analíticamente) cerrado.



Poligonal Abierta: Terminan en otra estación que tiene una exactitud de posición igual o mayor que la del punto de partida.

Las poligonales cerradas proporcionan comprobaciones de los ángulos y de las distancias medidas, consideración en extremo importante. Se emplean extensamente en levantamiento de control, para construcción, de propiedades y de configuración. Una poligonal abierta (geométrica y analíticamente), cosiste en una serie de líneas unidad, pero que no regresan al punto de partida, ni cierran en un punto con igual o mayor orden de exactitud. Las poligonales abiertas se usan en los levantamientos para vías terrestres, pero, en general, deben evitarse porque no frecen medio alguno de verificación por errores y equivocaciones. En las poligonales abiertas deben repetirse las medidas para prevenir las equivocaciones. A las estaciones se les llama a veces “Vértices o puntos de ángulo”, por medirse generalmente en cada una de ellas un ángulo o cambi o

de dirección. CAMINOS I – AVANCE DEL TRABAJO ESCALONADO

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ESTACADO

Como nota importante antes de estacar se deberá verificar si dicho trazo de la carretera obedecerá la seguridad para su recorrido, de no ser así se deberá acudir de todas maneras a las Normas de Diseño de Carreteras (diseño geométrico) ya que en ella se encuentran paso a paso todo lo que se debe hacer para realizar y replantear un diseño que cumpla con todos los requerimientos necesarios para una buena circulación. El estacado se realizara para los alineamientos a cada 20 metros y para las curvas horizontales de la poligonal se realizara a cada 10 metros desarrollando así una mejor curva horizontal. La Nomenclatura del estacado se determinará de la siguiente manera:  Si

es en los alineamientos.

Si cada estaca se encuentra a cada 20 metros el primer estacado será con una progresiva: 2+00, si fuera 153.48 metros la progresiva será: 14+13.48 y así sucesivamente



Si es en las Curvas Horizontales Si cada estaca se encuentra a cada 10 metros el primer estacado será con una progresiva de 0+10, si fuera 37.8 metros la progresiva será: 20+17.80 y así sucesivamente.

El estacado nos proporciona las nivelaciones (cotas), ubicadas en las curvas de nivel.


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NIVELACION

Se da el nombre de nivelación al conjunto de operaciones por medio de las cuales se determina la elevación de no o más puntos respecto a una superficie horizontal de referencia dada o imaginaria la cual es conocida como superficie o plano de comparación. El objetivo primordial de la nivelación es referir una serie de puntos a un mismo plano de comparación para poder deducir los desniveles entre los puntos observadores. Se dice que 2 o más puntos están a nivel cuando se encuentran a la misma cota o elevación respecto al mismo plano de referencia, en caso contrario se dice que existe un desnivel entre estos puntos. La siguiente taba es la planilla de nivelación de mi proyecto preliminar.


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UNICA – FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL PLANILLA DE NIVELACION

56 + 00

108 + 00

COTA

56 + 10

110 + 00

0 + 00

58 + 00

110 + 1.9

2 + 00

58 + 10

4 + 00

60 + 00

6 + 00

60 + 10

8 + 00

62 + 00

10 + 00

62 + 10

12 + 00

64 + 00

14 + 00

64 + 10

16 + 00

66 + 00

18 + 00

66 + 10

20 + 00

68 + 00

22 + 00

68 + 10

PC1 = 22 + 18.65

70 + 00

24 + 00

70 + 10

24 + 10

72 + 00

26 + 00

72 + 10

26 + 10

74 + 00

28 + 00

PT2 = 74 + 6.15

28 + 10

76 + 00

30 + 00

78 + 00

30 + 10

80 + 00

32 + 00

82 + 00

32 + 10

84 + 00

34 + 00

86 + 00

34 + 10

88 + 00

36 + 00

PC3 = 88 + 5.19

36 + 10

88 + 10

38 + 00

90 + 00

38 + 10

90 + 10

40 + 00

92 + 00

40 + 10

92 + 10

42 + 00

94 + 00

42 + 10

94 + 10

PT1 = 42 + 19.06

96 + 00

44 + 00

96 + 10

46 + 00

98 + 00

48 + 00

98 + 10

50 + 00

100 + 00

52 + 00

PT3 = 100 + 9.73

PC2 = 52 + 18.58

102 + 00

54 + 00

104 + 00

54 + 10

106 + 00

PROGRESIVA


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PERFIN LONGITUDINAL DE LA LINEA DE GRADIENTE

Es el desarrollo sobre un plano de la sección obtenida empleando como plano de corte una superficie reglada cuya directriz es el eje longitudinal de la carretera, empleando una recta vertical como generatriz. En esta vista se sintetiza gran parte de la información necesaria para la construcción de la carretera, expresada tanto de forma grafica como numérica. El perfil longitudinal está formado por la rasante constituida por una serie de rectas enlazadas por arcos verticales parabólicos, a los cuales dichas rectas son tangentes. Para fines de proyecto, el sentido de las pendientes se define según el avance del Kilometraje, siendo positivas aquéllas que implican un aumento de cota y negativas las que producen una pérdida de cota Este se hace en papel milimetrado, en escalas 1:2000 horizontal y 1:200 vertical. Esta relación de escala facilita la visualización de los datos del perfil. En estos planos se dibujará el perfil del terreno deducido de las curvas de nivel de la planimetría, indicando todos los detalles importantes de la topografía del terreno, quiebres del mismo, quebradas, ríos, rumbos obligados, etc.


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TRAZADO DE SECCIONES TRANSVERSALES

Los datos de las secciones transversales se utilizan para dibujar el perfil del terreno, en dirección transversal a la poligonal base, y para dibujar las curvas de nivel en el plano de planta. Para el dibujo de los perfiles transversales se usan las escalas 1:100 ó 1:200.

Se obtiene seccionando la vía mediante un plano perpendicular a la proyección horizontal del eje. En el se definen geométricamente los diferentes elementos que conforman la sección transversal de la vía: taludes de desmonte y terraplén, cunetas, aceras, pendientes o peraltes.


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CALCULO DE LA LONGITUD PARA LAS DIFERENTES TIPOS DE SECCIONES

MEDIA LADERA:

L3 

L1  L2 2

A  A2 V  ( 1 )  D 11 29.6 L3  2

L3  10 .3mts .

CORTE:

L1  2 B  2C  C . R

L1  (2)(1.20 )  (2)(1)  (6.6) L1



11mts.

RELLENO:

L2  2 B  2e  C . R L2  (2)(1.20 )  (2)(0.30 )  (6.6) L2



9.6mts.


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METRADO DE AREA Y METRADO DE VOLUMENES

Las áreas serán calculadas en el esquema de secciones transversales. Las áreas se dividen en 2: 

Área de relleno



Área de Corte


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Los volúmenes serán calculados de la siguiente manera: 

Será entre 2 cuando ambos términos de las áreas sean diferentes de cero.

A  A2 V  ( 1 )  D 2



Será entre 4 cuando uno de los términos de las áreas sean igual a cero.

A1  A2 ( )  D V  4 A  A2 V  ( 1 )  D 2 Los Volúmenes se dividen en 2: 

Volumen de Corte



Volumen de Relleno

La siguiente tabla se muestra los cálculos volumétricos de todas las secciones transversales que he obtenido de mi proyecto preliminar.


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DATOS PARA DISEÑO

I.

VELOCIDAD DIRECTRIZ:

II.

TRAFICO: 20 veh/hora.

III.

TIPO DE TERRENO:

IV.

50 Km/hora.

251 – 250 mts

Tierra Suelta

251 – 500 mts

Tierra Compactada

501 a más

Roca Fija

CLIMA:

Muy Lluvioso


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CLASIFICACION DE ACUERDO A LA DEMANDA

CARRETERAS DE 2DA. CLASE

Son aquellas de una calzada de dos carriles (DC) que soportan entre 2000-400 veh/día. CLASIFICACIÓN SEGÚN CONDICIONES OROGRÁFICAS

CARRETERAS TIPO 2

Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir sus velocidades significativamente por debajo de las de los vehículos de pasajeros, sin ocasionar el que aquellos operen a velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, varía entre 10 y 50%. RELACIÓN ENTRE CLASIFICACIONES

La Tabla 101.01 se entrega la relación entre clasificaciones de la Red Vial con la velocidad de diseño. TABLA 101.01 CLASIFICACIÓN DE LA RED VIAL PERUANA Y SU RELACION CON LA VELOCIDAD DEL DISEÑO


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CALZADA DE DOS CARRILES

Mediante la tabla 304.01 de la “NORMAS PERUANAS PARA EL DISEÑO DE CARRETERAS” determinamos el ancho de nuestra calzada.

Entonces de acuerdo a los datos anteriormente obtenidos por tabla y datos del diseño, nuestro calzada tendrá un ancho de 6.60 metros.


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BERMA

La berma es esa zona que se encuentra en la parte exterior de la vía, donde los vehículos pueden detenerse o ubicarse en caso de problemas. En la Tabla 304.02, se indican los valores apropiados del ancho de las bermas. El dimensionamiento entre los valores indicados, para cada velocidad directriz se hará teniendo en cuenta los volúmenes de tráfico y el costo de construcción

Para nuestro caso una carretera de 2da. Clase y de tipo 2; y para una velocidad de diseño de 50 KPH, según tabla el ancho de la berma será de 1.20 mts.


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CUNETAS

Son canales abiertos construidos lateralmente a lo largo de la carretera, con el propósito de conducir los escurrimientos superficiales y sub-superficiales procedentes de la plataforma vial, taludes y áreas adyacentes a fin de proteger la estructura del pavimento. La sección transversal puede ser triangular, trapezoidal o rectangular. Existen diversas formas para construir las cunetas, en la actualidad las más comunes son las triangulares, como se muestra a continuación:


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TALUD INTERIOR DE CUNETAS:

La inclinación del Talud dependerá, por condiciones de seguridad, de la velocidad y volumen de diseño de la carretera o camino. Sus valores se presentan en la Tabla 304.12. El valor máximo correspondiente a velocidades de diseño <70 Km/h. (1:2) es aplicable solamente a casos muy especiales, en los que se necesite imprescindiblemente una sección en corte reducida (terrenos escarpados), la que contará con elementos de protección (Guardavías). Inclinaciones fuera de estos mínimos deberán ser justificadas convenientemente y se dispondrán de los elementos de protección adecuados.


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UNICA – FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL PROFUNDIDAD DE LA CUNETA:

La profundidad será determinada, en conjunto con los demás elementos de su sección, por los volúmenes de las aguas superficiales a conducir, así como de los factores funcionales y geométricos correspondientes. En caso de elegir la sección triangular, las profundidades mínimas de estas cunetas será de 0.20 m para regiones secas, de 0.30 m para regiones lluviosas y de 0.50 m para regiones muy lluviosas. |

De acuerdo a datos: TRAFICO  20 veh.

dia

 20 veh.   24 hora   x    hora   dia 

TRAFICO  

TRAFICO 480 veh.

dia

De acuerdo a la tabla anteriormente dada para una velocidad menor a 70 km/hora


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UNICA – FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL NOTA: Como la zona donde se realizara el diseño es una zona muy lluviosa

la profundidad mínima para la cuneta será de 0.50 mts.; así lo establece la Norma Peruana para el Diseño de Carretera. Por lo tanto, la longitud de la cuneta será:

Long .Cuneta  0.5 / 1 : 2 Long .Cuneta  1mt .  longitud

1. Calculo del Radio: 

Por Deslizamiento: 2

R

V

127 ( f  p ) 2

V

R 127 ( f  p ) son necesarios los siguientes Para determinar el radio por deslizamiento datos: CAMINOS I – AVANCE DEL TRABAJO ESCALONADO

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P = 8%



V = 50 km/hr

f=?

Calculando fricción:

 )     ( 

Determinando el radio por deslizamiento:

     



Por Volcamiento:

 b   h  . p   2    b  127   h. p   2  2

V

R

2

V Para determinar el radio por volcamiento son necesarios los siguientes R datos: 127 ( f  p ) P = 8%

V = 50 km/hr

h = 2.5m

b = 2.6m

             

Por Visibilidad de Parada:

2

 D p     (a  b) 2  1.7 2 2   R  2(a  b  1.7) CAMINOS I – AVANCE DEL TRABAJO ESCALONADO 2

V

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Dp 

vxt 3.6



(v / 3.6) 2 2 g (Ur  i)

Para determinar el radio por visibilidad de parada son necesarios los siguientes datos: Ur = 0.6 (0.2 a 0.8)

t = 2.5seg

a = CR + B + Cuneta = 5.5

b = 0.8 (Sin flujo de peatones) i = -0.0628 (Mayor pendiente para obtener un mayor Radio)



Calculando Distancia de visibilidad:

           

Determinando el Radio por Visibilidad de Parada:

          Por lo tanto el radio para el proyecto será el mayor de todos: R = 82.02m.


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2. Longitud de transición de curvatura

            3. Elementos de Curvatura Desarrollaremos los elementos de las curvas con las siguientes formulas y los siguientes datos:

 I  T  R.tag    2 

Lc 

. I .R



180

I   E  R  Sec( )  1 2  

Datos: R = 82.02m



I1=140°

I2=145°

I3=87°

Curva 1:  T1 = 225.35m

 E1 = 157.79m

 Lc1 = 200.41m



Curva 2:  T2 = 260.13m


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UNICA – FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL  E2 = 190.74m

 Lc2 = 207.57m



Curva 3:  T3 = 77.83m

 E3 = 31.05m

 Lc3 = 124.54m

4. Sobreancho:

S  (n)( R  R  L )  2

2

v 10 R

     √  

5. Calculo de Distancia de Seguridad, Dp y Dvsobrepaso. 1. Distancia de Seguridad:

    Datos: V = 50km m = 15km 2. Distancia de Visibilidad de parada: Calculado anteriormente para determinar el radio de Visibilidad de parada Dp=53.024m CAMINOS I – AVANCE DEL TRABAJO ESCALONADO

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3. Distancia de Visibilidad de Sobrepaso:



Dvsp 

d 1  d 2  d 3

Dvsp 

d 1  d 2  d 3

d1 =

(V-m) x t1 = 87.5m

d2 =

   

Hallando T2 :

t 2 

14 .4 s

Dvsp 

a d 1  d 2  d 3

a = 2.88 para una velocidad de 50km/hr

d3 =



    

D = 87.5 + 116.36 + 122.08 = 325.94m

4. CALCULO DE PC, PT Y PI 

Curva 1:



PI1 = P0 + L1 PI1 = 0+00 + 464 PI1 = 46 + 4


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UNICA – FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL 

PC1 = PI1 - T1 PC1 = 464 – 225.35 PC1 = 22 + 18.65



PT1 = PC1 + Lc1 PT1 = 238.65 + 200.41 PT1 = 42 + 19.06



Curva 2:



PI2 = PT1 + L2 - T1 PI2 = 439 + 585 – 225.35 PI2 = 78 + 18.71



PC2 = PI2 – T2 PC2 = 798.71 – 260.13 PC2 = 52 + 18.58



PT2 = PC2 + Lc2 PT2 = 538.58 + 207.57 PT2 = 74+ 6.15



Curva 3:



PI3 = PT2 + L3 – T2 PI3 = 746.15 + 477 - 260.13 PI3 = 96+ 3.02



PC3 = PI3 – T3 PC3 = 963.02 – 77.83 PC3 = 88 + 5.19



PT3 = PC3 + Lc3 PT3 = 885.19 + 124.54


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UNICA – FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL PT3 = 100 + 9.73 

Ultima estaca: Pu = PT3 + L4 – T3



Pu = 1009.73 + 170 – 77.83 Pu = 110 + 1.9



COMPROBANDO: Pu = ƸL - 2ƸT + ƸLc

ƸL =

L1+ L2+ L3+ L4 = 464 + 585 + 477 + 170 = 1696

ƸT =

T1 + T2 + T3 = 225.35 + 260.13 + 77.83 = 563.31

ƸLc =

Lc1 + Lc2 + Lc3 = 200.41 + 207.57 + 124.54 = 532.52

Pu =1696 – 2 (563.31) + 532.52 = 1101.9 = 110 + 1.9 (CORRECTO). Cuadro de elementos


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