UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZAN”UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZAN”

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN Y

PROFESIONALIZACIÓN

DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERASDISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS

Carretera Dual o MulticarrilCarretera Dual o Multicarril

Curso : Taller de Obras VialesDocente : Ing. Edgar Matto PabloPresentado por : Elmer J. Sánchez Ramos

Javier D. Fernández LuichoLucio R. Huaras LimaJuan C. O’Besso MazuelosJuan A. Lupaca Marca

HUÀNUCO - PERÙ2005

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INTRODUCCION

Ante la necesidad que tienen las ciudades de Tacna (Perú) y Arica (Chile), de contar con

una vía que reúna condiciones óptimas de transitabilidad, seguridad y comodidad para los

usuarios que permanentemente se movilizan por la zona se ha elaborado el proyecto de

la carretera Tacna - Arica, la cual será una vía clasificada, según su demanda, como Vía

Multicarril. Sin embargo el sector de la carretera materia del presente estudio, se

encuentra ubicado íntegramente en Tacna.

Esta vía permitirá, además, incentivar el desarrollo comercial y principalmente turístico de

las ciudades de Tacna (Perú) y de Arica (Chile), constituyéndose en un proyecto de gran

importancia al vincular dichas ciudades fronterizas y de este modo permitir el acceso de la

ciudad de Tacna a la ciudad de Arica y viceversa.

En la elaboración de este proyecto se ha tenido como soporte técnico el Manual de

Diseño Geométrico de Carreteras DG-2001, el cual presenta las técnicas de diseño vial, a

través de la normalización de las características geométricas de nuestras carreteras y un

análisis detallado de los fundamentos de estas normas, en conjunto con la presentación

de recomendaciones de diseño.

En este proyecto se ha desarrollado un tramo de dicha carretera que tiene como inicio en

el Complejo Fronterizo Santa Rosa desde el km 00+000 ubicado hasta el km 1+450.

En este contexto, se enmarca la población beneficiada tanto de la ciudad de Tacna con

277,684 habitantes y de la ciudad de Arica con 178,457 habitantes.

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MEMORIA DESCRIPTIVA

1.0 DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO

El presente proyecto contempla el diseño de un tramo de la carretera Tacna –

Arica, el cual parte desde el Complejo Fronterizo Santa Rosa, Provincia y

Departamento de Tacna.

Según su demanda, dicha carretera tiene una clasificación según su demanda

como RED VIAL PRIMARIA, por su demanda se clasifica como CARRETERA

MULTICARRIL y cuenta con dos calzadas separadas. Según las condiciones

orográficas corresponde a una CARRETERA TIPO 1, ya que su trazo se ubica en

un terreno plano ligeramente ondulado, con una pendiente promedio de 3.5% y la

inclinación transversal del terreno normal al eje de la vía es menor de 10%.

El tramo de carretera comprende una longitud de 1.45 km, teniendo como inicio el

Km 0+000 hasta el Km 1+450 en el Complejo Fronterizo Santa Rosa. Cada

calzada tiene un ancho de 7.20 m, cuenta además, con un ancho de berma de 2 m

y un separador central de 6 m.

Para llevar a cabo el trazado de la vía se ha realizado un levantamiento

topográfico, buscando en el terreno el sendero más conveniente para ubicar el eje

geométrico, y de este modo sustentar las características técnicas que debe tener

una carretera acorde con las exigencias de las normas.

2.0 CARACTERISTICAS TÉCNICAS DEL PROYECTO

Con la finalidad de que la interpretación de los términos sea uniforme se formulará

un vocabulario en el que figuran términos que pueden tener distintas

interpretaciones en el lenguaje común.

En tal sentido, se darán a conocer los términos comúnmente utilizados en el

presente trabajo.

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AUTOPISTA

Carretera de calzadas separadas, con un mínimo de dos carriles por sentido, con

limitación o control total de accesos a las propiedades colindantes.

BERMA

Franja longitudinal, pavimentada o no, comprendida entre el borde exterior de la

calzada y la cuneta o talud.

BOMBEO

Pendiente transversal de la plataforma en tramos en tangente.

CALZADA

Parte de la carretera destinada a la circulación de vehículos. Se compone de un

cierto número de carriles.

CAMION

Vehículo autopropulsado con llantas simples y duales, con dos o más ejes,

diseñado para el transporte de carga, incluye camiones, tractores, remolques y

semiremolques.

CARRETERA DUAL

Es aquella que consta de calzadas separadas para corrientes de tránsito en

sentido opuesto.

CARRIL

Franja longitudinal en que está dividida la calzada, delimitada o no por marcas

viales longitudinales, y con ancho suficiente para la circulación de una fila de

vehículos.

CORONA

Superficie de la carretera terminada comprendida entre los bordes exteriores de

las bermas.

CURVA DE TRANSICIÓN

Curva en planta que facilita el tránsito gradual desde una trayectoria rectilínea a

una curva circular, o entre dos circulares de radio diferente.

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CURVA VERTICAL

Curva en elevación que enlaza dos rasantes con diferente pendiente.

DERECHO DE VÍA

Faja de ancho variable dentro de la cual se encuentra comprendida la carretera y

todas sus obras accesorias.

La propiedad del terreno para Derecho de Vía será adquirido por el Estado,

cuando ello sea preciso, por expropiación o por negociación con los propietarios.

DESPEJE LATERAL

Explanación necesaria para conseguir una determinada distancia de visibilidad.

DISTANCIA DE ADELANTAMIENTO

Distancia necesaria para que, en condiciones de seguridad, un vehículo pueda

adelantar a otro que circula a menor velocidad, en presencia de un tercero que

circula en sentido opuesto. En el caso más general es la suma de las distancias

recorridas durante la maniobra de adelantamiento propiamente dicha, la maniobra

de reincorporación a su carril delante del vehículo adelantado, y la distancia

recorrida por el vehículo que circula en sentido opuesto.

DISTANCIA DE PARADA

Distancia total recorrida por un vehículo obligado a detenerse tan rápidamente

como le sea posible, medida desde su situación en el momento de aparecer el

objeto u obstáculo que motiva la detención. Comprende la distancia recorrida

durante los tiempos de percepción, reacción y frenado.

EJE

Línea que define el trazado en planta o perfil de una carretera, y que se refiere a

un punto determinado de su sección transversal.

INDICE MEDIO DIARIO ANUAL (IMDA).

El volumen de tránsito promedio ocurrido en un período de 24 horas promedio del

año.

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OMNIBUS

Vehículos autopropulsados, para transporte de personas, con capacidad para diez

o más pasajeros sentados.

PASO A NIVEL

Cruce a la misma cota entre una carretera y una línea de ferrocarril.

PAVIMENTO

Es la estructura construida sobre la subrasante, para los siguientes fines.

(a)   Resistir y distribuir los esfuerzos originados por los vehículos

(b)   Mejorar las condiciones de comodidad y seguridad para el tránsito.

PENDIENTE

Inclinación de una rasante en el sentido de avance.

PERALTE

Inclinación transversal de la plataforma en los tramos en curva.

PLATAFORMA

Ancho total de la carretera a nivel de subrasante.

RASANTE

Línea que une las cotas de una carretera terminada.

SECCIÓN TRANSVERSAL

Corte ideal de la carretera por un plano vertical y normal a la proyección horizontal

del eje, en un punto cualquiera del mismo.

SEPARADOR CENTRAL

Franja longitudinal situada entre dos plataformas separadas, no destinada a la

circulación.

SUBRASANTE

Superficie del camino sobre la que se construirá la estructura del pavimento.

TERRAPLÉN

Parte de la explanación situada sobre el terreno original.

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TRAMO

Con carácter genérico, cualquier porción de una carretera, comprendida entre dos

secciones transversales cualesquiera.

Con carácter específico, cada una de las partes en que se divide un itinerario, a

efectos de redacción de proyectos. En general los extremos del tramo coinciden

con puntos singulares, tales como poblaciones, intersecciones, cambios en el

medio atravesado, ya sean de carácter topográfico o de utilización del suelo.

VEHÍCULO

Cualquier componente del tránsito cuyas ruedas no están confinadas dentro de

rieles.

VEHÍCULO COMERCIAL

Omnibuses y Camiones

VEHICULO LIGERO

Vehículo autopropulsado diseñado para el transporte de personas, limitando a no

más de 9 pasajeros sentados incluye taxis, camionetas y automóviles privados.

2.1 ESTUDIO HIDROLÓGICO DE LA ZONA

GENERALIDADES

Para el Estudio de Hidrología se asumieron los datos con fines académicos

conforme a la Norma de Diseño Geométrico.

De esta manera se han dimensionado las obras de drenaje necesarias para que

garanticen la vida útil y seguridad de la carretera a ejecutar, permitiendo la

escorrentía, sin problemas, de la creciente de las quebradas en épocas de

avenida.

Para el diseño del sistema de drenaje, mediante una evaluación hidrolólogica de

las cuencas comprometidas en dicha zona, se calculan las máximas crecientes y

se determinan las obras de drenaje requeridas, de tal manera que operen

correctamente y se mantengan en buen estado durante un largo período.

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HIDROLOGÍA

INFORMACION METEOROLOGICA – HIDROLOGICA

El clima de la zona es cálido (ente el km 0+000 y el km 1+450 de la carretera

Tacna - Arica), con ausencia de lluvias, observándose un terreno árido. La

temperatura máxima es de 25 a 30 ºC y la mínima de 15 a 7 ºC.

Las precipitaciones pluviales se presentan entre los meses de Agosto hasta

Octubre, siendo el promedio anual del orden de 500 mm.

OBJETIVO

El objetivo del presente estudio es establecer los requerimientos de obras de

arte y drenaje a lo largo de la vía.

CONSIDERACIONES EN EL DISEÑO

Se ha definido para las cunetas, una sección triangular de 100 x 20 cm (ancho x

altura). Para prever la seguridad de los usuarios, se está considerando el uso de

señales preventivas para indicar la presencia de la cuneta.

SISTEMA DE DRENAJE

CUNETAS

En este sector se han proyectado cunetas triangulares de concreto de f’c = 175

Kg/cm2 de 1.00 m de ancho interior y 0.20 m de altura interior y 0.10 m de

espesor, esto con la finalidad de evitar los efectos negativos del escurrimiento

superficial por lluvias.

Como medida de seguridad vial, en este sector y para evitar que los vehículos se

aproximen peligrosamente al borde interno de la cuneta triangular, se ha

implementado la colocación de Tachas Delineadoras (de color amarillo),

espaciadas entre sí como máximo 3 metros.

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Las cunetas revestidas serán construidas con juntas de construcción de ½” de

espesor cada 3 m como máximo y las juntas consistirán en mortero asfáltico.

Los espacios ocasionados por la construcción, se rellenarán, compactarán y

perfilarán permitiendo el acceso de aguas superficiales.

Para el cálculo de la sección de la cuneta se ha empleado el Método de la

Precipitación, para lo cual se calcula el caudal de diseño con la siguiente fórmula

(Burkli-Ziegler):

Q = 0.022 C A h (s / A) ^ (1/4)

Donde:

Q : el caudal de diseño en metros cúbicos por segundo.

h : la precitación en centímetros por hora correspondientes al aguacero más

intenso durante diez minutos.

C : un coeficiente de escurrimiento que depende de la naturaleza del terreno.

A : las hectáreas tributarias y

s : la pendiente del terreno en metros por kilómetro.

Para el uso correcto de esta fórmula es indispensable elegir con criterio los

coeficientes y además tener datos sobre las precipitaciones. Estas se calculan de

acuerdo con los datos sobre lluvias de que se disponga.

La siguiente tabla da los valores del coeficiente “C” para usarse en la fórmula de

Burkli-Ziegler.

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COEFICIENTES DE ESCURRIMIENTO PARA LA FÓRMULA DE

BURKLI-ZIEGLER.

(Sistema métrico decimal)

NATURALEZA DEL TERRENO COEFICIENTE

Calles pavimentadas y zonas comerciales 0.750

Calles en zonas residenciales 0.625

Calles con macadam y jardines 0.300

Terrenos de cultivo 0.250

Terrenos montañosos 0.180

Luego de haber hallado el Q (Caudal de diseño) se verifican las pendientes y

velocidades máximas permisibles (de acuerdo a la norma) de la sección de la

cuneta.

El dimensionamiento de las cunetas se elabora de acuerdo a lo estipulado en la

Norma de Diseño Geométrico de Carreteras.

Teniendo el dato del caudal de diseño Q se calcula pendientes y velocidades con

la fórmula de Manning:

Q = A R2/3 S1/2 / n

Donde:

Q : Caudal de diseño (m3/s)

A : Area mojada de la sección (m2)

R : Radio Hidráulico (m)

S : Pendiente (%)

n : Coeficiente de rugosidad

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2.2 ESTUDIOS DE TRÁFICO Y DISEÑO GEOMETRICO

ESTUDIO DE TRÁFICO

OBJETIVOS Y ALCANCES

El presente estudio de tráfico se realiza como parte del presente informe para

el tramo de la carretera Tacna - Arica desde el Complejo Fronterizo Santa

Rosa (Tacna) (km 0+000 - km 1+450). Esta vía, que en su totalidad, vincula las

ciudades de Tacna y Arica permite el acceso de la ciudad de Tacna a la ciudad

de Arica. Sin embargo el sector de la carretera materia del presente estudio, se

encuentra ubicado íntegramente en Tacna.

La vía materia del presente estudio tiene una clasificación, según se demanda,

como Vía Multicarril. El valor de IMDA (Intensidad Media Diaria Anual) son de

4500 veh/día.

DISEÑO GEOMETRICO

DISEÑO GEOMETRICO

Diseño Geométrico en Planta

El eje trazado directamente en el terreno se ha concebido aplicando una

velocidad directriz de 100 km/hr, para una carretera Multicarril (MC) y de Tipo 1

según clasificación orográfica de las normas en donde se permite llegar hasta

una pendiente de 5%.

Las distancias de tangentes intermedias tienen como mínimo una longitud de

278 metros entre curvas de sentido contrario y 140 metros entre curvas de

mismo sentido justificada por los enlaces de transición en peraltes y

sobreanchos y además de una rigorosa señalización y elementos de

seguridad, conforme a lo indicado en las Normas de Diseño Geométrico.

Dentro de las características geométricas se tiene lo siguiente:

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Clasificación según su demanda Multicarril (MC)

Clasificación según su orografía Tipo 1

Velocidad directriz 100 km/h

Número de calzadas 2 calzadas

Ancho de calzada 7.20 metros

Ancho de Separador Central 6.00 metros

Ancho de bermas 2 metros

Bombeo de calzada 2%

Pendiente mínima 0.50%

Pendiente máxima 5%

Peraltes máximo 8%

Sobreanchos 2.00 metros

Cunetas Triangulares 1.00 x 0.20 metros

Los peraltes y sobreanchos están calculados de acuerdo a las normas y se

indican en los planos de planta junto al cuadro de elementos de curvas.

La longitud total obtenida en todo el trazo es como sigue:

Km. 0+000 al Km. 1+450 = 1450 metros

Puntos de inicio y final del Tramo.

El inicio del estudio del presente tramo principal se ubica en el kilómetro

0+000, y finaliza en el Km 1+450.

Diseños del Perfil Longitudinal

El perfil longitudinal del terreno se ha obtenido aplicando una nivelación

geométrica cerrada de ida y vuelta, con controles cada 500 metros y con una

precisión de 0,02 metros por kilómetro nivelado. La zona en estudio es plana

ligeramente ondulada en todo su recorrido, obteniendo en uno de los tramos

una pendiente de 5%, acorde con las exigencias de la norma.

Para el diseño del perfil se ha tomado en cuenta la distancia mínima de 200

metros que indican las normas entre PI verticales.

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En cuanto a las pendientes de diseño estas han llegado hasta 5% en tramos

que no pasan los 200 metros. La sustentación de esta pendiente se ubica en la

Tabla 403.01 de la Norma de Diseño Geométrico según la clasificación de la

carretera.

Diseño de Secciones Transversales

Los elementos de la sección transversal adoptada para este proyecto son de

dos calzadas de ancho de 7.2 metros (Dos carriles de 3.5 metros por calzada),

un separador central de 6.0 metros, bermas de ancho de 2.0 metros y cunetas

en los tramos de talud de 1.0 metro, acorde con la clasificación de la vía y la

velocidad elegida, esta sección ha sido tomada para las cajas, que según el

tipo de pavimento diseñado se ha encontrado el ancho de plataforma a

excavar o rellenar, de tal forma que los planos de secciones transversales se

presentan con la caja a nivel de subrasante en donde se ha obtenido todo el

movimiento de tierra que se presenta en este informe.

Las cunetas son triangulares de 1.00 m en horizontal y 0.20 m en vertical con

taludes de acuerdo a la clasificación de materiales que se han evaluado.

El bombeo de la plataforma es de 2%.

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2.3 ESTUDIO DE IMPACTO SOCIO AMBIENTAL

OBJETIVO

El EIA de la Carretera Tacna – Arica (tramo Km. 0+000 al Km. 1+450), tiene como

objetivos: identificar, predecir, interpretar y comunicar los posibles impactos

ambientarles que el Proyecto podría ocasionar en los componentes del medio

ambiente; así como, el impacto del mismo sobre el proyecto, proponiendo las

medidas correctivas apropiadas a la zona a fin de evitar que la ocurrencia de

impactos ambientales perjudique tanto al entorno ambiental, así como la salud y

bienestar de las personas.

UBICACION

El área de estudio se encuentra ubicada en la Provincia de Tacna.

Derecho de vía del proyecto.- se ha considerado que la vía tendrá un ancho de

24.4 m aproximadamente y el derecho de vía será de 30 m aproximadamente.

Es importante mencionar que en el área que comprende el tramo de vía, no se ha

encontrado indicios de zonas arqueológicas.

DESCRIPCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

Este capítulo comprende una evaluación sistémica global de los recursos naturales

y medio ambiente; estableciéndose una síntesis del diagnóstico del estado actual

de los ecosistemas, los recursos naturales, las especies y el hombre sobre la base

de la información existente y reconocimiento de campo.

RECURSO AIRE :

Clima

El clima de la zona en estudio es variable, con precipitaciones pluviales

moderadas durante los meses de Agosto a Octubre.

Temperatura

Las temperaturas son templadas (16º a 25º C)

Precipitación

La precipitación total anual registrada para esta estación varia, siendo el

promedio anual del orden de 500 mm

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2.4 RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES

La norma trabaja en el cálculo del sobreancho con vehículos tipo C2 lo que podría ser no conveniente ya que el parque automotor del Perù supera esta expectativa. Tabla 402.04; sin embargo para equipos en pendiente considera camión tipo semitrailer de 150 kg/HP neto.

Los ábacos de pendiente sostenida o longitud crítica de pendiente son calculados en función a la velocidad de operación. Las ábacos de pendiente sostenida o longitud crítica de pendiente son calculadas en función a velocidad de operación. Para este dato la norma no precisa un método de cálculo analítico por lo que es un dato que debe ser sometido a estudios para su obtención, otras normas consideran este calculo en función a la velocidad de marcha.

La norma cubana trabaja con velocidad de marcha, un dato ya estimado en la norma peruana. Vh = 0.9 Vd. Se debe indicar el manejo de la figura 403.04, por ejemplo “la longitud critica para una pendiente determinada puede obtenerse como la diferencia al inicio de la pendiente menos 15 %........en comparación con la norma de diseño geometrico de carreteras de Guatemala”.

No existe formula para calculo de valores de sobreancho de una curva espiral-circular-espiral.

Desarrollo de sobreancho, acápite 402.07.07, longitud normal para desarrollo del sobreancho será de 40 m. En bibliografía colombiana se considera el desarrollo del sobreancho en un 70% a lo largo de la curva de transición.

En la guía la formula debe ser

.

Para cálculos de sobreanchos debe existir L equivalentes para equipos con remolque, combinación de camiones para poder aplicar la formula de sobreancho.

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BIBLIOGRAFIA

NORMAS DE DISEÑO GEOMETRICO 2001

GUIA DE DISEÑO GEOMETRICO 2001

DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS JAMES CARDENAS GRISALES BOGOTA DC. AGOSTO 2004

TRAZO Y DISEÑO DE UNA OBRA COMPLEJA DANTE HUAMANI RAMOS PROPOF 2003 – HUANUCO PERU

RECOMENDACIÓNES DE ACTUALIZACION DE ALGUNOS ELEMENTOS DEL PROYECTO GEOMETRICO DE CARRETERAS SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE MEXICO 2004

NORMAS DE DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS DE GUATEMALA 2004

MANUAL DE CAMINOS VECINALES CENTRO REGIONAL DE AYUDA TECNICA AGENCIA PARA EL DESARROLLO INTERNACIONAL (AID)

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