Reconocimieto de Las Rutas Para Una Carretera
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
CAMINOS I ING. BENJAMIN TORRES TAFUR
RECONOCIMIETO DE LAS RUTAS PARA UNA CARRETERA
I) INTRODUCCIÓN
Las carreteras forman parte importante de la comunicación
dentro de nuestra sociedad, puesto que son considerados como
uno de los factores primordiales en el desarrollo de los pueblos,
ya que permiten así el enlace para la coordinación e integración
de éstos en la vida moderna que exige el rápido transporte de
personas y mercancías de forma segura, cómoda y económica.
Es importante que el ingeniero civi l, esté en condiciones de
poder dar solución a cualquier dificultad que se le presente en
el trazado de la carretera como el encontrarse ante una
pendiente demasiado elevada, o frente al cause de un río, que
obligarán a realizar una curva de volteo o a la construcción de
un puente, a los que llamamos puntos de control.
En el arte de la construcción de una carretera se debe considerar
las Normas Peruanas DG-2001 (manual de diseño geométrico de
carreteras) y las EG-2000 (especificaciones técnicas generales
para la construcción de carreteras), en las cuales se encuentran
especificadas las dimensiones de cada parámetro de una
carretera; sin embargo estas dimensiones pueden ser cambiadas
con criterios razonables y con una justificación expuesta dentro
del proyecto.
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II) OBJETIVOS
a) Real izar el diseño de la carretera por el método
topográfico, teniendo en cuenta , para cada parámetro, el
cumpl imiento de las Normas Peruanas de Diseño de
Carreteras.
b) Determinar y justi f icar los puntos de control por donde
pasará la posible o posibles rutas.
c) Real izar el trazo de la l ínea de gradiente de tres rutas
posibles existentes.
d) Evaluar y determinar la ruta óptima de l as di ferentes rutas
trazadas en el plano topográfico, teniendo en cuenta
diversos cri terios de selección (longitud total , pendiente
máxima, número de puentes, número de alcantaril las, t ipo
de topografía, número de curvas de vol teo, etc.).
III) CARACTERÍSTICAS LOCALES
1) TOPOGRAFÍA: Para determinar el tipo de topografía se deben de
hacer por lo menos 20 trazos en el plano a curvas de nivel , luego de
el lo, se mide la distancia horizontal a la esca la, se determina el
desnivel y se calcula el ángulo del terreno ta l y como se puede
apreciar en la f igura
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Con la distancia horizontal y la di ferencia de cotas se real iza el s iguiente
cálculo:
Angulo de incl inación:
ha = arctan
DH
Donde:
DH = Distancia de cotas a escala (metros).
h = Diferencia de alturas.
La topografía y orografía se evalúa mediante la siguiente tabla
INCLINACIÓN TOPOGRAFÍA OROGRAFÍA
0° - 10° Llana 1
10° - 20° Ondulada 2
20° - 30° Accidentada 3
30° - a más Montañosa o mas
acc identada 4
La zona de estudio t iene una topografía accidentada, encontrándose en
la parte baja zonas con pendientes de 15% hasta 35%, en la parte a lta
de la zona encontramos pendientes hasta de 50%, la zona de estudio se
encuentra entre los 3318 m.s.n.m. y 3102 m.s.n.m.
Para realizar el diseño de una carretera se tiene como un aspecto
importante en el reconocimiento, el estudio de la topografía de la
zona entre los puntos que se desean unir. Estos estudios rev elan
DH
3710
3720
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generalmente las posibles rutas que pueden seguirse permitiendo
también evadir los obstáculos que se presentan.
Se cuenta con un plano topográfico al t imétrico a una escala
de 1/ 2000, cuyas curvas de nivel t ienen 2 m. de equidistancia, en
el cual se deberá unir los puntos asignados: punto inicial de cota
3318 m.s.n.m., punto final de cota 3102 m.s.n.m.
Para unir estos puntos se tienen que sobrepasar varias
di f icul tades entre la cuales observamos que estos puntos se
encuentran separados por un río y una divisoria, además en este
plano se cuenta con varias quebradas las cuales alimentan a este
río.
Para definir exactamente el t ipo de topografía que tiene
nuestro plano, se han realizado cortes en di ferentes partes del
plano, en función del ángulo tangente, de esa forma se va a
determinar la topografía del terreno. Los cortes real izados se
evaluaron de acuerdo al siguiente cuadro:
TIPO DE TOPOGRAFIA
PENDIENTE
PLANA i < 10%
ONDULADA 10% < i < 45%
ACCIDENTADA 45% < i <100%
MUY
ACCIDENTADA i > 100%
Haciendo uso de la siguiente fórmula hal lamos la pendiente:
Pendiente (%):
100 * tg i% 100 *L)(h / i%
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Donde: %i = Pendiente.
L = Distancia horizontal de l ínea de corte (metros). h = Diferencia de cotas.
= Ángulo de inclinación.
Teniendo en cuenta los cortes realizados en el plano en
planta y las di ferencias de cotas obtendremos la pendiente
del terreno y clasi ficaremos el t ipo de terreno, así como se
muestra a continuación:
Corte Distancia horizontal
Cotas Diferencia de cotas
Pendiente %
Topograf ía Inicial Final
A-A 24 m. 3140 3150 10 41.6 Ondulada
B-B 19 m. 3150 3256 6 52.6 Accidentada
C-C 24 m. 3300 3310 10 30.0 Ondulada
D-D 20 m. 3230 3236 6 62.06 Accidentada
E-E 29 m. 3200 3218 18 33.3 Ondulada
F-F 18 m. 3320 3310 10 55.5 Accidentada
Real izando el análisis correspondiente de los dos cuadros
presentados se l lega a la conclusión de que la topografía
del terreno es ACCIDENTADA por motivos de seguridad
escogeremos este tipo. .
De acuerdo a las curvas de nivel podríamos decir que la
carretera es de tipo 3
IV) METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTO:
1) DETERMINACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PUNTO INICIAL,
FINAL Y DE PASO OBLIGADOS.
Se elig ieron los puntos obligados de paso para cada ruta, y
lo s puntos inicia l y fina l fueron des ignados por el docente.
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A) Punto inicial: Se encuentra a una altura de 3318 m.s.n.m..
B) Puntos de paso obligados. En este caso ser ian las Abras y lo s
diferentes Puentes que ut ilicemos.
C) Punto final. Está representado por el número 21 en el plano, y
se encuentra a una altura de 3102 m. s.n.m..
2) TIPO DE CARRETERA:
Para la selección del tipo de carretera se debe contar con el
estudio socioeconómico de la ruta en estudio, otra de las
consideraciones a tomar en cuenta es el t ipo de topografía.
También es importante saber que la clasi f icación de las
carreteras de acuerdo a su jurisdicción, pertenece a las del
sistema departamental , las cuales están bajo la dirección de
los gobiernos regionales, y que de acuerdo a su servicio
también se puede saber el tipo de carretera, la cual est a
l igada al número de vehículos por día que pasan por dicha
carretera y que las que modulan el volumen de tránsi to
conocido como Índice Medio Diario (IMD).
Por lo tanto la carretera es del tipo Regional de SEGUNDA
CLASE, con un IMD que está entre 400 a 200 vehículos por
día.
3) PARÁMETROS DE DISEÑO
A) Velocidad directriz
Como contamos con una topografía accidentada, para una
carretera de SEGUNDA CLASE-TIPO 3, el reglamento nos sugiere
una velocidad directriz de 50 Km. / h a 70 km/h, escojemos 60
km/h.
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B) Vehículo de Diseño:
Después de real izado en estudio económico, de topogr afía, clase
de carretera se optó por escoger el s iguiente vehículo de diseño,
el cual servirá a los pobladores para el transporte de sus
productos.
C3
Camión de tres ejes.
Longitud total de 12.30 metros.
Peso bruto máximo de 25 tn.
C) Radio de curvatura Mínima:
Teniendo en cuenta la clasi ficación de nuestra carretera y
según las normas DG-2001, para una velocidad de 60 k/m el
radio de curvatura mínima es de 125m.:
D) Ancho de calzada:
De acuerdo con las Normas Peruanas DG-2001, de la tabla
304.01 el ancho de calzada de nuestra vía sería 6.6 m.
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CLASI F I CA CI Ó N SUPERI O R PRI ME RA
CLASE SEGU N DA
CLASE TER CERA
CLASE VEH/ DI A (1 ) > 40 00 40 00 - 2 00 1 20 00 -4 00 < 40 0
CARA CTE RÍ STI CA S A P ( 2 ) MC DC DC DC
OR OG RAFÍ A T I PO 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
VELO CI DA D DE DI SEÑ O: 30 KP H
6, 00
6, 00
40 KP H
6, 60
6, 60
6, 60
6, 00
50 KP H
7, 00
7, 00
6, 60
6, 60
6, 60
6, 60
60 KP H
7, 20
7, 20
7, 00
7, 00
7, 20
7, 20
7, 00
7, 00
7, 00
7, 00
6, 60
6, 60
6, 60
6, 60
70 KP H
7, 2
0 7, 2
0 7, 2
0 7, 2
0 7, 0
0 7, 0
0 7, 2
0 7, 2
0 7, 0
0 7, 0
0 7, 0
0 7, 0
0 7, 0
0 7, 0
0 80 KP H 7, 2
0 7, 20
7, 20
7, 20
7, 20
7, 20
7, 20
7, 20
7, 20
7, 20
7, 20
7, 00
7, 00
7, 00
E) Pendiente máxima:
Basándonos en los valores recomendados en la DG -2001 la
pendiente máxima será de 8%.
CLASI F I CA CI Ó
N SUPERI O R PRI ME RA CLASE
SEGU N DA CLASE
TER CERA CLASE
TRAFI CO VEH/ DI A (1 ) > 40 00 40 00 - 2 00 1 20 00 -4 00 < 40 0
CARA CTE RÍ STICAS AP (2 ) MC DC DC DC
OR OG RAFÍ A T I PO 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
VELO CI DA D DE
DI SEÑ O: 30 KP H
10. 0
0 120
40 KP H
9 ,00
8. 00
9. 00
10, 00
50 KP H
7. 00
7. 00
8 .00
9, 00
8, 00
8, 00
60 KP H
6 . 0
0 6 .0
0 7 .0
0 7. 00
6 .00
6. 00
7, 00
7, 00
6. 00
7. 00
8, 00
9, 00
8, 00
8, 00
70 KP H
5 .00
5. 00
6, 00
6, 00
6, 00
7, 00
6, 00
6, 00
7, 00
7, 00
6, 00
7, 00
7, 00
7, 00
80 KP H 5, 00
5, 00
5, 00
5, 00
5, 00
5, 00
6, 00
6, 00
6, 00
6, 00
6, 00
6, 00
6, 00
7, 00
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Sin embargo para efectos del estudio prel iminar en el trazo de la
gradiente se tomará como pendiente máxima al valor obtenido de
la siguiente fórmula:
P máx. T r azo= (P máx. /2)+1
P máx. T r azo= (12%/2)+1
P máx. T r azo=7%
F) Peralte máximo:
De acuerdo con la tabla 402.02 de las normas DG-2001, para
una velocidad de diseño de 60 km/h y a la clasi ficación de la
carretera le corresponde un peral te máximo normal de 8%.
G) Ancho de Berma:
Tomando en consideración los valores de la norma DG -2001 el
ancho de la berma es igual a 1.20 m.
H) Ancho de la subrasante:
La subrasante tendrá el ancho necesario para recibir sobre el la
las capas integrantes del pavimento. Debe tenerse en cuenta
que su ancho será mayor que el de la superficie f inal de la
calzada, en función del talud y del espesor del pavimento.
I) Cuneta:
Las cunetas tendrán en general sección tr iangular y se
proyectarán para todos los tramos en laderas y corte cerrado.
Sus dimensiones serán fi jadas de acuerdo a las condiciones
pluviométricas. El ancho es medido desde el borde de la
subrasante hasta la vertical que pasa por el vértice inferior. La
profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de
la subrasante hasta el fondo o vértice de la cuneta.
Según las N.P.DG-2001 tenemos:
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Región Profundidad (m) Ancho (m)
Seca 0.2 0.5
Lluviosa 0.3 0.5
Muy l luviosa 0.5 1
J) Alcantaril las:
Dimensiones Mínimas: La dimensión mínima interna de las
alcantari l las (tubular) deberá ser la que permite su l impieza,
conservación, teniendo en cuenta el caudal a el iminarse, la
naturaleza y la pendiente del cauce, y el costo con relación a la
disponibil idad de los materiales.
K) Taludes:
Los taludes para las secciones en cor te varían de acuerdo a la
estabi lidad de los terrenos en que están practicados, la al tura
admisible del talud y su incl inación se determinaran en lo
posible, por medio de ensayos y cálculos, aún aproximados.
Taludes en corte (relación H:V)
Clases de terreno
Roca fija
Roca suelta
Material suelto
Suelos gravosos
Suelo limoarcilloso
o arcillo
Suelos arenosos
Alt
ura
de
co
rte
Menor de 5 m
1:10 1:6 - 1:4
1:1 – 1:3 1:1 2:1
5 – 10 m
1:10 1:4 - 1:2
1:1 1:1 -
Mayor de 10 m
1:8 1:2 - - -
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V) PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
1) ESTUDIO Y TRAZO DE RUTAS.
Una vez determinados los puntos obligados de paso, se
determinó la abertura de compás para cada ruta, así como las
pendientes y longitudes de t ramos, cuyas caracter íst icas se
presentan a cont inuación. Tablas 5.4.a, 5.4.b y 5.4.c.
Tabla 5.4.a
Característ icas de la Ruta Azul
RUTA NEGRA
TRAMO LONG
TRAMO
COTA
I.
COTA
F. ΔH i %
L
compás
(cm)
Nºcomp
azadas Obras de arte Curvas
de
vuelta
Observaci
ones Puente Alcant
ari l la
A - ABRA 496.8 3318 3346 28 6.6 1.52 14 - - 1
ABRA – 1 1268.6 3346 3284 62 6.2 1.61 31 - 4 4
1 – 2 815.8 3284 3254 30 3.8 2.63 15 - 2 1
2 – 3 1054.4 3254 3208 46 4.8 2.08 23 - 1 2
3 - 4 2524 3208 3110 98 4.0 2.5 49 - - 3 1 i=1.78%
4 - 5 846 3110 3076 34 4.2 2.38 17 - - 1
5 – 6 289.8 3076 3096 10 3.8 2.63 5 - - 2 1 i=2.63%
6 – B 150 3096 3102 6 4.0 2.5 3 1 - - Pu e n t e= 6 0 m
TOTAL 6945.4
Tabla 5.4.b
Característ icas de la Ruta Verde
RUTA VERDE
TRAMO LONG
TRAMO
COTA
I.
COTA
F. ΔH i %
L
compás
(cm)
Nºcomp
azadas Obras de arte Curvas
de
vuelta
Observaci
ones Puente Alcant
ari l la
A – 1 523 3318 3340 22 5.4 1.85 11 - - 2
1 - ABRA 235.2 3340 3348 8 3.4 2.94 4 - - -
ABRA – 2 1490.8 3348 3290 58 4.2 2.38 29 - 2 3 1 i=3.6&
2 – 3 2620 3290 3198 92 3.6 2.78 46 - 6 4 1 i= 4%
3 - 4 482 3198 3180 18 4 2.5 9 - - 2
4 - 5 2094.4 3180 3084 96 4.8 2.08 48 - - 2
5 – 6 222.4 3084 3076 08 3.6 2.78 4 - - -
6 – B 770
3076 3102 26 4 2.5 13
1 2 2 Lon g
puente= 5 6 m
TOTAL 8437.8
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Tabla 5.4.c
Característ icas de la Ruta Roja
RUTA ROJA
TRAMO LONG
TRAMO
COTA
I.
COTA
F. ΔH i %
L
compás
(cm)
Nºcomp
azadas Obras de arte Curvas
de
vuelta
Observaci
ones Puente Alcant
ari l la
A - ABRA 460.8 3318 3342 24 5.2 1.92 12 - - -
ABRA – 1 3596 3342 3176 166 5 2.00 83 - 6 5
1 – 2 521.2 3176 3158 18 3.6 2.78 9 - 1 1
2 – 3 396 3158 3146 12 3 3.3 6 - - 1
3 - 4 288.8 3146 3136 10 4.2 2.38 5 - - 1 i = 2.74%
4 - 5 786 3136 3114 22 2.85 3.5 11 - - 2
5 – 6 820 3114 3094 20 2.4 4.1 10 - - 1
6 – B 448 3096 3102 6 1.47 6.8 3 1 - - Pu e n t e= 4 0 m
TOTAL 7316.8
2) EVALUACIÓN DE LAS RUTAS Y SELECCIÓN DE LA
MEJOR RUTA
La evaluación de las rutas para seleccionar la mejor de
ellas se hizo mediante dos métodos: Método de los pesos
abso lutos y Método de los pesos relat ivos. Tabla 5.5.a. y 5.5.b.
Tabla 5.5.a
Evaluación de la mejor ruta por el método de Pesos Absolutos
CARACTERÍSTICA RUTA NEGRA RUTA VERDE RUTA ROJA
Valor Peso Valor Peso Valor Peso
Longi tud tota l (m) 6945.4 3 8437.8 1 7316.8 2
Pendiente media (%) 5.2 1 4.4 2 3 .3 3
Pendiente máxima (%)
6.6 1 5.4 2 5 .2 3
Pendiente mínima (%)
3.8 1 3.4 2 1 .47 3
Longi tud de puentes (m.)
60 1 56 2 40 3
Nº de a l cantari l las 7 2 10 1 7 2
Nº de curvas de vuelta
14 2 15 1 11 3
PUNTAJE TOTAL 11 11 19
Según el método de los Pesos Absolutos, la ruta
seleccionada es la Verde, por obtener el menor puntaje.
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Tabla 5.5.a
Evaluación de la mejor ruta por el método de Pesos Relativos
CARACTERÍSTICA RUTA AZUL RUTA VERDE RUTA ROJA
Valor Peso Valor Peso Valor Peso
Longi tud tota l (m) 11255 1.09 10310 1.00 10917 1.06
Pendiente media (%) 2.59 1.00 2.83 0.92 2.75 0.94
Pendiente máxima (%)
2.79 1.00 2.86 1.02 2.93 1.05
Pendiente mínima (%)
2.55 1.02 2.50 1.00 2.63 1.05
Longi tud de puentes (m)
1(36) 1 .13 1(34) 1 .06 1(32) 1 .00
Nº de a l cantari l las 15 1.50 10 1.00 11 1.10
Nº de curvas de vuelta
10 1.11 15 1.11 9 1.00
PUNTAJE TOTAL 7.76 7.20 7.23
Según el método de los Pesos Relat ivos, la ruta
seleccionada es la Verde, por obtener el menor puntaje.
Por lo tanto, la mejor ruta resulta ser la Verde, ya que las
selecciones hechas por ambos métodos coinciden.
VI) CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Dentro de todo estudio, es necesario tener una idea clara de
l ínea de gradiente, es decir los cambios de pendiente deben
estar bien fundamentados, si con la l ínea de poligonal nos
vamos a ajustar a una l ínea de gradiente mal e jecutada, el
error sería muy grande.
Se concluyó que la mejor ruta es la RUTA VERDE.
La topografía que más incide en el terreno es accidentada.
Se recomienda tener mucho cuidado al realizar las
compasadas para no sal tearnos curvas de nivel .