Trabajo 2-de-caminos DISEÑO GEOMÉTRICO DE EJES DEL CAMINO EN PLANTA DE LA CARRETERA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL

DE INGENIERIA CIVIL

INFORME

DISEÑO GEOMÉTRICO DE EJES DEL CAMINO EN PLANTA DE LA

CARRETERA

INTEGRANTES

Álvarez Sifuentes Ángelo

Gaitan Elías Anthony

CHIMBOTE-PERU

2015

INGENIERÍA CIVIL

ANTHONY AND ANGELO 2

INTRODUCCION

Una carretera es una infraestructura de transporte especialmente acondicionado dentro de

toda una faja de terreno denominada derecho de vía, con el propósito de permitir la

circulación de vehículos de manera continua en el espacio y en el tiempo, con niveles

adecuados de seguridad y comodidad.

En el proyecto integral de una carretera, el diseño geométrico es parte más importante ya que

a través de él se establece configuración geométrica tridimensional, con el propósito de que la

vía sea funcional, segura, cómoda, estética y compatible con el medio ambiente.

Una vía será funcional de acuerdo a su tipo, características geométricas y volúmenes de

tránsito, de tal manera que ofrezca una adecuada movilidad a través de una suficiente

velocidad de operación.

La geometría de la vía tendrá como premisa básica la de ser segura, a través de un diseño

simple y uniforme

La vía será cómoda en la medida que se disminuya las aceleraciones de los vehículos, lo cual se

lograra ajustando las curvas de la geometría y sus transiciones a las velocidades de operación

por las que optan los conductores a lo largo de tramos rectos.

La vía será estética al adaptarse a l paisaje permitiendo generar visuales agradables a la

perspectiva cambiante, produciendo en el conductor un recorrido fácil.

La vía será económica, cuando cumpliendo con los demás objetivos, ofrece el menor costo

posible tanto en su construcción como en su mantenimiento.

Finalmente la vía deberá ser compatible con el medio ambiente, adaptándose en lo posible a la

topografía natural, a los usos de suelo y al valor de la tierra, y procurando mitigar o minimizar

los impactos ambientales

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ÍNDICE INTRODUCCION ............................................................................................................................2

I MARCO TEORICO ........................................................................................................................4

1.1 ESTUDIO DE RUTAS PARA EL TRAZADO DE VÍAS. ....................................................................4

1.2 CONTROLES PARA LOCALIZAR UNA CARRETERA. ...................................................................4

1.2.1 LA TOPOGRAFÍA...............................................................................................................4

1.3 ELABORACIÓN DE LOS CROQUIS. ...........................................................................................4

1.4 LONGITUD APROXIMADA DE LA RUTA. ..................................................................................5

1.4.1 LÍNEA DE VUELO ..............................................................................................................5

1.4.2 PENDIENTE MEDIA DE LA VÍA ..........................................................................................5

1.5 RUTAS Y LÍNEAS DE PENDIENTE..............................................................................................6

1.5.1 SELECCIÓN DE RUTAS. .....................................................................................................6

1.6 EVALUACIÓN DEL TRAZADO DE RUTAS. .................................................................................6

1.7 LÍNEA DE PENDIENTE O DE CEROS..........................................................................................7

1.8 TRAZADO DE UNA LÍNEA DE PENDIENTE ................................................................................7

II MARCO METODOLÓGICO ..........................................................................................................9

2.1. OBJETIVOS .............................................................................................................................9

2.1.1 OBJETIVO PRINCIPAL .......................................................................................................9

2.1.2 OBJETIVO SECUNDARIO ...................................................................................................9

2.2 DIFICULATES ENCONTRADAS..................................................................................................9

2.3 MATERIALES, HERRAMIENTAS, INSTRUMENTOS UTILIZADOS ...............................................9

2.4 DETERMINACION DE ANGULOS DE LA POLIGONAL ..............................................................10

2.5 CALCULOS DE LAS COORDENAS DE LOS "Pi" (Puntos de intersección) .................................11

2.6 CUADRO DE LADOS DE LA POLIGONAL (aprox. A metros) ....................................................12

2.7 CUADRO DE ELEMENTOS DE CURVAS HORIZONTALES .........................................................12

2.8 CUADROS DE ESTACADOS ....................................................................................................13

RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS ........................................................................................14

CONCLUSIONES ..........................................................................................................................15

BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................16

ANEXOS ......................................................................................................................................17

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I MARCO TEORICO

1.1 ESTUDIO DE RUTAS PARA EL TRAZADO DE VÍAS. Se entiende por ruta a la faja de terreno, de ancho variable, que se extiende entre los puntos

terminales e intermedios por donde la carretera debe obligatoriamente pasar y dentro de la

cual podrá localizarse el trazado de la vía.

1.2 CONTROLES PARA LOCALIZAR UNA CARRETERA.

1.2.1 LA TOPOGRAFÍA. La topografía es uno de los factores principales en la localización de una carretera. El

ingeniero examina una faja de terreno buscando las características topográficas que

restringen el trazo; estos controles pueden ser naturales o hechos por el hombre.

Generalmente afecta a los alineamientos, pendientes, visibilidad y secciones

transversales de la vía.

Montañas, valles, colinas, pendientes escarpadas, ríos y lagos imponen limitación en la

localización y son, por consiguientes, determinantes durante el estudio de las rutas.

1.3 ELABORACIÓN DE LOS CROQUIS. El estudio inicial de las rutas se realiza, generalmente, sobre una carta, o sobre fotografías de

la región. Es sabido que una y otras son una representación del terreno, obtenidas por

proyección sobre un plano, de una parte de la superficie esférica de la tierra.

El relieve del terreno puede aparecer representado en la carta de muy diversas maneras

La más usual es por medio de curvas de nivel que enlazan puntos del terreno situados a la

misma cota.

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1.4 LONGITUD APROXIMADA DE LA RUTA. La longitud de una carretera está en relación directa con su alineamiento; muchas veces, esta

longitud se ve incrementada, tanto por los desarrollos como por los puntos de control,

alejándose de la línea recta entre los puntos terminales de la carretera.

El cálculo de la longitud aproximada depende del tipo de terreno donde se efectúa el estudio y

se puede determinar:

1.4.1 LÍNEA DE VUELO Se llama línea de vuelo a la línea que une los puntos terminales de una carretera y por

lo tanto es la distancia más corta entre estos puntos; en la práctica, la longitud de la

carretera será mayor que esta línea ideal, puesto que el trazo se ira acomodando a la

topografía del terreno. Por esta razón, la longitud aproximada se determina

aumentando a la línea de vuelo un porcentaje de longitud que depende del tipo de

topografía del terreno. Así, si el terreno es ondulado se le aumenta un 30 a 40%, si el

terreno es accidentado, se le aumenta un 80%. En casos especiales, este aumento

puede llegar hasta el 100% o más.

Expresado en una formula se tiene:

Longitud aproximada = Línea de vuelo x c

c = Constante que depende del terreno y varia de 1,4 a 2.

1.4.2 PENDIENTE MEDIA DE LA VÍA Se calcula la longitud aproximada, determinando la diferencia de nivel entre los

puntos terminales y las cotas de los puntos más altos o más bajos que constituyen los

puntos de control.

La sumatoria de las diferencias de nivel (desnivel acumulado, de los diferentes puntos)

dará la altura total por vencer para ejecutar el trabajo.

H = Sumatoria (h1 + h2 + h3 + h4 +h5 +......)

Se expresará en la siguiente formula:

L = H

p (%)

Dónde:

L = Longitud aproximada de la ruta en m

p = Pendiente media considerada

Ej. Para una ruta con H = 240m y p = 3%

Se tiene: L = 240 / 0,03 = 8 000 m

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1.5 RUTAS Y LÍNEAS DE PENDIENTE

1.5.1 SELECCIÓN DE RUTAS. Se entiende por ruta aquella franja de terreno, de ancho variable, comprendida entre

dos puntos obligados extremos y que pasa a lo largo de puntos intermedios, dentro de

la cual es factible realizar la localización del trazado de una vía. Los puntos obligados

son aquellos sitios extremos o intermedios por los que necesariamente deberá pasar la

vía, ya sea por razones técnicas, económicos, sociales o políticas; como por ejemplo:

poblaciones, áreas productivas, puertos, puntos geográficos como valles y

depresiones, etc.

La identificación de una ruta a través de estos puntos obligados o de control primario y

su paso por otros puntos intermedios de menor importancia o de control secundario,

hace que aparezcan varis rutas alternas. Son ejemplo de puntos de control secundario:

caseríos, cruces de ríos y cañadas, cruces con otras vías, zonas estables, bosques, etc.

Para todas las rutas alternas, es necesario llevar a cabo la actividad denominada

selección de ruta, la cual comprende una serie de trabajos preliminares que tienen que

ver con acopio de datos, estudio de planos, reconocimientos aéreos y terrestres,

poligonales de estudio, etc.

1.6 EVALUACIÓN DEL TRAZADO DE RUTAS. La mejor ruta entre varias alternas, que permita enlazar dos puntos extremos o terminales,

será aquella que de acuerdo a las condiciones topográficas, geológicas, hidrológicas y de

drenaje, ofrezca el menor costo con el mayor índice de utilidad económica, social y estética.

Por lo tanto, para cada ruta será necesario determinar, en forma aproximada, los costos de

construcción, operación y conservación de la futura vía a proyectar, para así compararlos con

los beneficios probables esperados.

Existen varios métodos de evaluación de rutas y trazados alternos, con los cuales se podrá

hacer la mejor selección, Dentro de estos métodos, se encuentra el de Bruce, en el cual se

aplica el concepto de longitud virtual. Compara, para cada ruta o trazado alterno, sus

longitudes, sus desniveles y sus pendientes, tomando en cuenta únicamente el aumento de

longitud correspondiente al esfuerzo de tracción en las pendientes. Se expresa así:

𝑿𝟎 =𝑿+𝒌 ∑ 𝒚

Dónde: X0 = Longitud resistente (m) X = Longitud total el trazado (m) ∑y = desnivel o suma de desniveles (m) K = Inverso del coeficiente de tracción.

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1.7 LÍNEA DE PENDIENTE O DE CEROS. Es aquella línea que, pasando por los puntos obligados del proyecto, conserva la pendiente

uniforme especificada y que de coincidir con el eje de la vía, este no aceptaría cortes ni

rellenos, razón por la cual también se le conoce con el nombre de línea de ceros.

1.8 TRAZADO DE UNA LÍNEA DE PENDIENTE En la isometría del terreno natural con curvas de nivel cada cinco (5) metros, ilustrada en la

figura, considérese los puntos A y B sobre las curvas de nivel sucesivas 205 y 210. La pendiente

de la línea recta AB, que los une, es:

Pendiente de AB = tang α = 𝐵𝐶

𝐴𝐶

Luego, se quiere mantener una línea de pendiente uniforme igual a tang α, la distancia

horizontal necesaria de una curva de nivel a otra será:

AC = 𝐵𝐶

𝑡𝑎𝑛𝑔 𝛼

Dónde:

AC = Distancia horizontal entre curvas de nivel sucesivas o abertura del

compás.

BC = Diferencia de nivel entre curvas o equidistancia.

Tang α = Pendiente de la línea recta AB. Pendiente de la línea de ceros.

Por lo tanto, también puede decirse que:

a = 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎

𝑝

Donde, a es la abertura del compás y p es la pendiente uniforme de la línea de

ceros.

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De esta manera, la distancia AC o a, en metros, reducida a la escala del plano, se podrá trazar

con un compás de puntas secas a partir del punto inicial, materializándose así una serie de

puntos sobre curvas sucesivas, cuya unión constituye la línea de ceros, tal como se muestra en

la figura

En términos generales, en el trazado de una línea de ceros, se pueden presentar dos casos: el

primero, consiste en llevar desde un punto inicial una línea de ceros de pendiente uniforme sin

especificar el punto final o de llegada. El segundo, consiste en trazar una línea de ceros a

través de dos puntos obligados. En este último caso será necesario estimar la pendiente

máxima que une los dos puntos, la cual deberá ser comparada con la pendiente máxima

permitida por la normas. Mediante el ejemplo 2 y el problema 2 se podrá ejercitar el trazado

de líneas de ceros según estos dos casos.

La línea de ceros en el terreno se lleva marcándola en la dirección general requerida, pasando

por los puntos de control y por los lugares más adecuados. Para tal efecto, se emplean miras,

jalones y clisímetros (niveles de mano Locke o Abney).

Figura 2

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II MARCO METODOLÓGICO

2.1. OBJETIVOS

2.1.1 OBJETIVO PRINCIPAL Trazar tres vías o carreteras para unir los puntos 3 y 4 en el plano de curvas de

nivel, de equidistancia de 50m.

2.1.2 OBJETIVO SECUNDARIO

Aplicar los conocimientos adquiridos sobre trazado de carreteras

Evaluar y seleccionar la ruta más óptima de acuerdo a las condiciones

topográficas, geológicas, hidrológicas y de drenaje, ofrezca el menor costo con

el mayor índice de utilidad económica, social y estética.

2.2 DIFICULATES ENCONTRADAS

Identificación del lugar por donde ira el trazado en el plano de curvas de nivel.

Sobrepasar los límites de pendiente máxima en lugares donde la topografía es

muy accidentada.

Aplicación la constante(c=1.4-2), para hallar la distancia aproximada.

2.3 MATERIALES, HERRAMIENTAS, INSTRUMENTOS UTILIZADOS Compas

escalimetro

lápiz

calculadora

papel

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2.4 DETERMINACION DE ANGULOS DE LA POLIGONAL

DETERMINACION DE ANGULOS DE LA POLIGONAL

vertice Valores de calculo

metodo empleado valor del angulo sentido

a(cm) c(cm)

PI 1 2 1.2 cuerda 34°54' D

PI 2 2 2.8 cuerda 88°51' D

PI 3 2 1.7 cuerda 50°18' D

PI 4 2 1.7 cuerda 50°18' I

PI 5 2 2.4 cuerda 73°44' I

PI 6 2 2.5 cuerda 77°21' D

PI 7 2 2.5 cuerda 77°21' I

PI 8 2 1.5 cuerda 44°2' I

PI 9 2 0.6 cuerda 17°15' I

PI 10 2 3.5 cuerda 122°5' D

PI 11 2 1.9 cuerda 56°43' D

PI 12 2 1.9 cuerda 56°43' I

PI 13 2 1 cuerda 28° I

PI 14 2 3.8 cuerda 143°36' I

PI 15 2 0.9 cuerda 26°0' D

PI 16 2 3.7 cuerda 135°20' D

PI 17 2 1.4 cuerda 40°58' D

PI 18 2 1.7 cuerda 50°18' I

PI 19 2 1.2 cuerda 34°54' I

PI 20 2 1.8 cuerda 53°29' D

PI 21 2 0.8 cuerda 23°4' D

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2.5 CALCULOS DE LAS COORDENAS DE LOS "Pi" (Puntos de

intersección) CALCULOS DE LAS COORDENAS DE LOS "Pi" (Puntos de intersección)

PI Tramo Long(m) Ángulos I Azimut(z) Proyecciones Coordenadas

Valor Sentido P(X) Sen θ P(Y) Cos θ Este (x) Norte (y)

I 799943.00 8900250.00

I - PI 1 135 173° 16.45 -133.99 799959.45 8900116.01

PI 1 34°54' D

PI 1 - PI 2 110 138°6' 73.46 -81.87 800032.91 8900034.14

PI 2 88°51' D

PI 2 - PI 3 112 49°15' 84.85 73.11 800117.76 8900107.25

PI 3 50°18' D

PI 3 - PI 4 80 358°57' -1.47 79.99 800116.29 8900187.24

PI 4 50°18' I

PI 4 - PI 5 160 49°15' 121.21 104.44 800237.50 8900291.68

PI 5 73°44' I

PI 5 - PI 6 146 122°58' 122.49 -79.45 800359.99 8900212.23

PI 6 77°21' D

PI 6 - PI 7 170 45°37' 165.87 118.91 800525.86 8900331.14

PI 7 77°21' I

PI 7 - PI 8 156 122°58' 130.88 -84.89 800656.74 8900246.25

PI 8 44°2' I

PI 8 - PI 9 130 167° 29.24 -126.67 800685.98 8900119.58

PI 9 17°15' I

PI 9 - PI 10 128 184°15' -9.49 -127.65 800676.49 8899991.93

PI 10 122°5' D

PI 10 - PI 11 64 62°10' 56.59 29.88 800733.08 8900021.81

PI 11 56°43' D

PI 11 - PI 12 176 354°31' -16.82 175.19 800716.26 8900197.00

PI 12 56°43' I

PI 12 - PI 13 140 51°14' 109.16 87.66 800825.42 8900284.66

PI13 28° I

PI 13 - PI 14 54 79°14' 53.05 10.09 800878.47 8900294.75

PI 14 143°36' I

PI 14 - PI 15 160 222°50' -108.78 -117.33 800769.69 8900177.42

PI 15 26°0' D

PI 15 - PI 16 168 196°32' -47.81 -161.05 800721.88 8900016.37

PI 16 135°20' D

PI 16 - PI 17 50 61°32' 43.95 23.83 800765.83 8900040.20

PI 17 40°58' D

PI 17 - PI 18 116 339°25' -40.78 108.59 800725.05 8900148.79

PI 18 50°18' I

PI 18 - PI 19 264 29°43' 130.87 229.28 800855.92 8900378.07

PI 19 34°54' I

PI 19 - PI 20 80 64°37' 72.28 34.29 800928.20 8900412.36

PI 20 53°29' D

PI 20 - PI 21 240 11°9' 46.41 235.47 800974.61 8900647.83

PI 21 23°4' D

PI 21 - PI 32 144 348°4' 58.72 131.42 801033.33 8900779.25

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2.6 CUADRO DE LADOS DE LA POLIGONAL (aprox. A metros) CUADRO DE LADOS DE LA POLIGONAL (aprox. A metros)

Tamo Long. Lados(m)

I - PI 1 135

PI 1 - PI 2 110

PI 2 - PI 3 112

PI 3 - PI 4 80

PI 4 - PI 5 160

PI 5 - PI 6 146

PI 6 - PI 7 170

PI 7 - PI 8 156

PI 8 - PI 9 130

PI 9 - PI 10 128

PI 10 - PI 11 64

PI 11 - PI 12 176

PI 12 - PI 13 140

PI 13 - PI 14 54

PI 14 - PI 15 160

PI 15 - PI 16 168

PI 16 - PI 17 50

PI 17 - PI 18 116

PI 18 - PI 19 264

PI 19 - PI 20 80

PI 20 - PI 21 240

Long. Total 2839

2.7 CUADRO DE ELEMENTOS DE CURVAS HORIZONTALES CUADRO DE ELEMENTOS DE CURVAS HORIZONTALES

N° de curva

Io Radio (m)

Tangente (m)

Long. Curva (m)

Cuerda (m)

Externa (m)

Flecha (m)

C1 34°54' 60 18.86 36.55 35.88 2.89 2.76

C2 88°51' 30 29.4 46.52 41.999 12.01 8.57

C3 50°18' 30 14.08 26.34 25.499 3.14 2.84

C4 50°18' 30 14.08 26.34 25.499 3.14 2.84

C5 73°44' 40 29.996 51.48 47.996 9.998 7.999

C6 77°21' 40 32.02 54 49.99 11.23 8.77

C7 77°21' 30 22.497 40.5 37.494 7.89 6.58

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2.8 CUADROS DE ESTACADOS CUADROS DE ESTACADOS

Punto Tramo Longitud Progresivas

1 0.00.00 km 0+00+00

1 - PI 1 135

PI 1 135 km 0+12+15

T 1 18.86

PC 1 116.14 km 0+10+16.14

LC 1 36.55

PT 1 152.69 km 0+14+12.69

PT 1 - PI 2 91.14

PI 2 243.83 km 0+24+03.83

T 2 29.4

PC 2 214.43 km 0+20+14.43

LC 2 46.52

PT 2 260.95 km 0+26+00.95

PT 2 - PI 3 82.6

PI 3 343.55 km 0+34+03.55

T 3 14.08

PC 3 329.47 km 0+32+09.47

LC 3 26.34

PT 3 355.81 km 0+34+15.82

PT 3 - PI 4 65.92

PI 4 421.73 km 0+42+01.73

T 4 14.08

PC 4 407.65 km 0+40+07.65

LC 4 26.34

PT 4 433.99 km 0+42+13.99

PT 4 - PI 5 145.92

PI 5 579.91 km 0+56+19.91

T 5 29.996

PC 5 549.914 km 0+54+09.14

LC 5 51.48

PT 5 601.394 km 0+60+01.394

PT 5 - PI 6 116.004

PI 6 717.398 km 0+70+17.398

T 6 32.02

PC 6 685.378 km 0+68+05.378

LC 6 54

PT 6 739.378 km 0+72+19.378

PT 6 - PI 7 137.98

PI 7 877.358 km 0+86+17.358

T7 22.497

PC 7 854.861 km 0+84+14.861

LC 7 40.5

PT 7 895.361 km 0+88+15.361

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RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS

Parte más estrecha en el cauce de un rio, especial para la ubicación de un

puente.

Abra más baja y más amplia que permite mejor visibilidad y lograr un trazo en

forma diagonal.

Para el trazo de curvas de volteo se debe buscar las distancias entre curvas más

amplias o llanas posibles.

Con el propósito de realizar una evaluación preliminar más precisa, es

necesario elaborar un perfil longitudinal de las rutas.

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CONCLUSIONES

Para la selección final de una rauta aplicamos todos los procedimientos que

brindo nuestro profesor.

Es importante evaluar y seleccionar la ruta más óptima de acuerdo a las

condiciones topográficas, geológicas, hidrológicas y de drenaje, ofrezca el

menor costo con el mayor índice de utilidad económica, social y estética.

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BIBLIOGRAFÍA

Carreteras (Diseño moderno), de José Céspedes Abanto

Diseño Geométrico de carreteras(Upload By Belorofonte), James Cardenas

Crisales

Trazado de carreteras, Prof. Josep Pedret Rodés

Diseño Geométrico de vías, de Pedro Antonio Chocontá Rojas

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ANEXOS

Trabajo 2-de-caminos DISEÑO GEOMÉTRICO DE EJES DEL CAMINO EN PLANTA DE LA CARRETERA

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