DISEO GEOMTRICO: TRAZO DE LNEA DE GRADIENTE
Lnea de gradiente
NDICE
OBJETIVOS4OBJETIVOS DEL PROYECTO5OBJETIVO GENERAL5I.ESTUDIOS
PRELIMINARES71.UBICACIN DEL PROYECTO72.IDENTIFICACIN72.1 Diagnstico
de la situacin actual72.1.1 rea de influencia de la carretera72.1.2
Aspectos Geogrficos72.1.3 Poblacin82.1.4 Servicios sociales102.1.5
Actividad Econmica102.1.6 Sistema de transporte112.1.7
Turismo11II.ESTUDIO DE TRAZO Y DISEO VIAL121.INTRODUCCIN121.TRAZADO
DE LNEAS DE GRADIENTE EN EL PLANO TOPOGRFICO132.TRAZADO LNEA DE
GRADIENTE EN EL TERRENO133.1 CONSIDERACIONES SOBRE LOS
TRAZADOS15III. PROCEDIMIENTO DE
TRAZO191.DATOS192.CONSIDERACIONES19IV. CLCULO DE DATOS201.
DATOS:201.1. RUTA 01202.2.RUTA 02221.3. RUTA 0323V.CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES25VI. ANEXOS26
4
OBJETIVOS
El trazado directo de una poligonal, como eje preliminar con
cotas que configuran una pendiente constante, hasta alcanzar un
punto referencial de destino.
El estudio consistir en establecer el eje de la va tratando de
aprovechar al mximo la plataforma vial existente, e identificar
todos los problemas, sus soluciones, medidas de mitigacin
ambiental, diseos definitivos, cantidades, proceso constructivo,
costos necesarios, etc. que pudiera encontrarse para la ejecucin de
las obras, ubicndose con precisin los tramos crticos para formular
las soluciones correspondientes en forma integral.
OBJETIVOS DEL PROYECTO
PROBLEMA CENTRAL OBJETIVO CENTRALMejorar el nivel de
transitabilidad de pasajeros y productos en beneficio de la
integracin econmica de los centros poblados adyacentes a la
carretera con los corredores econmicos dinmicos de la
zonaDeficiente nivel de transitabilidad de pasajeros y productos
que perjudican la integracin econmica de los centros poblados
adyacentes a la carretera con los corredores econmicos dinmicos de
la zona.
Objetivo central o propsito del proyecto: El Objetivo central
del presente proyecto consiste en Mejorar el nivel de
transitabilidad de pasajeros y productos en beneficio de la
integracin econmica de los centros poblados adyacentes a la
carretera con los corredores econmicos dinmicos de la zona.Dicho
objetivo se enmarca en el objetivo general de la Poltica de Gestin
del Gobierno Regional de Lima, la Construccin para el mediano
plazo, referente a promover e impulsar el ordenamiento territorial
y el desarrollo econmico sostenible, fortaleciendo el Sistema
Urbano y rural de los distritos y la comunicacin entre ellos en un
marco de gestin eficiente y eficaz.OBJETIVO GENERALVista la
problemtica, el objetivo que plantea el proyecto es:
Mejorar el nivel de transitabilidad de pasajeros y productos en
beneficio de la integracin econmica de los centros poblados
adyacentes a la carretera con los corredores econmicos dinmicos de
la zona
Medios para alcanzar el Objetivo Central Medios FundamentalesLos
medios necesarios para alcanzar el objetivo son: Implementacin de
un sistema de Gestin Vial a nivel de Red. Mejoramiento de la
superficie de rodadura en funcin de los volmenes de trfico. Poltica
de intervencin coordinada, planificada y por etapas.
Medios de primer nivel Va en buenas condiciones de
transitabilidad.
I. ESTUDIOS PRELIMINARES
1. UBICACIN DEL PROYECTO
Se encuentra ubicado en el distrito de Huaral, de la provincia
de Huaral del departamento de Lima, carretera que partiendo de la
ciudad de Huaral se dirige a la Irrigacin Santa Rosa, comprende la
Ruta Vecinal N 561 (discurre paralelamente a la Panamericana Norte,
en el tramo Chancay - Ro Seco),.2. IDENTIFICACIN
2.1 Diagnstico de la situacin actual
La situacin actual de la carretera:HUARAL-IRRIG. SANTA ROSAEste
tramo actualmente se encuentra a nivel de trocha carrozable, la
topografa es plana. La carretera es una va donde el material que
conforma la superficie de rodadura es material propio, en el cual
se ha proyectado trabajos de perfilado.2.1.1 rea de influencia de
la carreteraLa carretera Huaral - Irrigacin Santa Rosa es una va de
importancia para los pobladores de la Irrigacin Santa Rosa y de
Huaral as como para los centros poblados y unidades agropecuarias
que utilizan esta va entre ellos: Santa Ins Retes Las Casuarinas La
Esperanza Baja, Tupac Amaru, Huacho Chico, La Villa, 9 de Octubre,
La Merced; asimismo las granjas avcolas ubicadas en la Pampa de los
Perros; las mismas que poseen un gran potencial agropecuario y
comercial.
2.1.2 Aspectos GeogrficosEl rea del estudio presenta una
topografa plana, caracterizada por sus quebradas amplias y un rea
desrtica conocida como Pampa de los Perros, presenta un clima muy
hmedo y semi-clido en la Costa, con temperaturas que bordean los
30C en verano y que fluctan entre 15.9C y 19.9C en invierno. El
tipo de suelo es aluvinico en el tramo Huaral hasta el cruce de
Huacho Chico, y el suelo es arenoso en el tramo de la Pampa de los
Perros; ambos tramos son aptos para la agricultura, siendo el valle
de Chancay frutcola por excelencia.
La provincia de Huaral esta ubicado al norte de la Regin Lima,
ocupando prcticamente con la Cuenca del Ro Chancay. Esta situado en
diversos pisos ecolgicos: Costa, Yunga, Quechua, Suni y Puna, los
cuales ocupan una franja territorial de 3,655 Km2, entre los valles
de Huaura y Chilln.
2.1.3 PoblacinLa poblacin para el rea de influencia del
proyecto, el distrito de Huaral, segn datos estimados por el
Instituto Nacional de Estadstica e Informtica (INEI) para el ao
-2005, es de 86,333 habitantes. La tasa de crecimiento poblacional
anual estimada por el INEI es del 1.004%. Ver cuadro 1.
CUADRO 1POBLACIN DE LA PROVINCIA DE HUARAL POR
DISTRITOSDistritoPoblacin TotalPoblacin Total
2004 2005
Huaral8547586333
Atavillos Alto21472217
Atavillos Bajo20842127
Aucallama1419414445
Chancay3868439101
Ihuar38363961
Lampian873889
Pacaraos20312101
San Miguel de Acos884900
Santa Cruz de Andamarca11291188
Sumbilca1961.2024,
Veintisiete de Noviembre950
TOTAL154275156261
FUEFuente INEI PERU
La poblacin beneficiaria total estimada para el proyecto es de
22,085 personas, el detalle de los mismos se encuentra en el cuadro
2. La mejora de la carretera beneficiar con reduccin de los costos
por transporte y el tiempo de desplazamiento.
CUADRO 2 POBLACIN BENEFICIARIA DEL PROYECTODescripcinN FamiliasN
Personas
I Pobladores del Eje Retes - La Esperanza Baja1,8009,000
Transportistas (En promedio 897 carros / choferes
diarios)8974,485
Pobladores de Irrigacin Santa Rosa 1,60080,001
Propietarios y trabajadores de granjas120600
Total4,41722,085
2.1.4 Servicios socialesSegn el Mapa de la Pobreza 2000 de
FONCODES, los habitantes del distrito de Huaral se encuentran en la
clasificacin regular, el ndice de pobreza de la provincia de Huaral
es del 30.00 Dadas las caractersticas socio econmicas imperantes en
el eje Retes - La Esperanza, se puede considerar que se encuentra
en una clasificacin de muy pobres, el eje retes - La Esperanza es
parte de la zona urbano marginal, no tienen servicio de agua
potable, utilizan el agua de pozos artesianos, tampoco tienen
servicio de alcantarillado, utilizan pozos spticos construidos
artesanalmente.Los servicios de atencin mdica son deficientes en
calidad y cobertura, existe un centro de salud del Ministerio de
Salud en Las Esperanza Baja y otro Centro de Salud San Jernimo en
El Ahorcado.En la Provincia de Huaral, segn datos proporcionados
por la Encuesta Nacional de Infraestructura Social Econmica
Distrital 1999, existen: 488 Organizaciones Sociales con un total
de 30434 beneficiarios (20,5'%), 73 clubes de madres con 7518
beneficiarios, 349 Comits de Vasos de Leche con16736 beneficiarios,
45 comedores populares con. 6023 beneficiarios y 21 Wawa Wasi con
157 beneficiarios.
2.1.5 Actividad EconmicaEl total de la PEA (poblacin ocupada de
15 y ms aos) de la 'provincia de Huaral, segn datos proporcionados
por el INEI de los censos nacionales de 1993, es de 44 508
trabajadores, de los cuales el 32 465 son hombres y 12 043 son
mujeres. La principal actividad de los pobladores es la
agricultura, seguida de los servicios
El valle de Chancay es frutcola por excelencia. Produce frutas
que se cemercializan tanto en el mercado nacional como el mercado
internacional. Huaral es la nica provincia que cuenta con un
Mercado Mayorista de frutas, esto por la gran cantidad y
variedad de frutas que se producen en el valle alto andino y de la
costa.
2.1.6 Sistema de transporte Para llegar a Huaral, existen 4 vas:
la primera va, es la que llega desde Lima a travs del Serpentn y la
variante de Pasamayo; la segunda va es la que llega desde Chancay y
que da acceso a los vehculos que llegan del Norte y Sur a travs de
la Panamericana Norte; la tercera va es la que llega desde los
distritos alto andinos y Huando; y, la cuarta va es la que se
encuentra en estudio por la necesidad de mejoramiento de la misma,
que llega desde Santa Rosa pasando por La Esperanza Baja y Retes,
esta va en un 60% de su tramo est clasificada como una trocha
carrozable. Esta ruta es utilizada para el transporte de pobladores
de la zona y carga tanto de frutas como las procedentes de las
granjas avcolas.
2.1.7 TurismoEn general tiene una riqueza turstica an por
develar, sobre todo en el campo arqueolgico, pues en este
territorio se encuentran los principales asentamientos de la
cultura de los Atahuallos, empezando por el magnfico Rpac y los no
menos sorprendentes Chprac y Aay.
II. ESTUDIO DE TRAZO Y DISEO VIAL
1. INTRODUCCIN
De acuerdo a lo indicado en los trminos de referencia del
estudio definitivo de ingeniera para el mejoramiento de la
Carretera Huaral-Irrig. Santa Rosa, el Estudio se ha diseado
tratando de mantener en lo posible el alineamiento actual de la
carretera, introduciendo mejoramientos y rectificaciones de trazo,
a fin de aprovechar las obras de arte existentes, y la menor
afectacin de terrenos rurales y urbanos de propiedad privada.El
levantamiento topogrfico de la poligonal de apoyo, fueron
efectuados con estacin total. Para el diseo geomtrico se ha
considerado la aplicacin del Manual de Diseo Geomtrico de
Carreteras (DG-2001), los parmetros de diseo recomendados en el
Estudio de Pre-factibilidad y supletoriamente lo indicado en las
Normas de Diseo AASHTO. En el diseo geomtrico de carreteras es la
parte ms importante ya que nos dar una idea concreta del diseo de
una carretera .Se debe tomar muy en cuenta el tipo de topografa del
terreno porque de esta se determinara su funcionalidad, su costo,
su seguridad y otros aspectos importantes. La gua principal para
desarrollar los proyectos de carreteras es el Manual de diseo
geomtrico de carreteras (DG-2001).
1. TRAZADO DE LNEAS DE GRADIENTE EN EL PLANO TOPOGRFICO
1. Considerando dos puntos a y b colocados sobre dos curvas de
nivel sucesivas, la pendiente de la lnea que los une es: Dv:
intervalo de nivel i : Pendiente (%)Dh: distancia horizontal
i =Dv/Dh2. Por lo tanto si se desea hallar la distancia
necesaria para pasar de un punto situado sobre una curva de nivel a
otro sobre una curva de nivel siguiente, - ms arriba o ms abajo,
con una pendiente determinada se tiene que:E: Equidistancia i :
Pendiente (%)Ac: Abertura de comps
Ac=E/i
2. TRAZADO LNEA DE GRADIENTE EN EL TERRENO
Cuando no se dispone de planos topogrficos o simplemente se
desea localizar la lnea de gradiente directamente en el terreno es
necesario el uso de un nivel Abney (Figura - 05) o de pendiente y
una mira. La pendiente a utilizar se puede determinar por tramos y
para calcularse se debe estimar la distancia a recorrer y la
diferencia de altura entre los puntos extremos de cada tramo. El
procedimiento, apoyado en la Figura - 06, es el siguiente: Se fija
en el nivel Abney la pendiente deseada para la lnea de gradiente.
Se ubica el nivel a una altura determinada y apropiada para el ojo
sobre un jaln. En el terreno se ubica el punto o puntos que tengan
una lectura de mira igual a la altura del Abney sobre el jaln. La
superficie del terreno en la direccin observador menos lectura de
mira tendr entonces una pendiente igual a la marcada en el nivel
Abney.
Figura 05 Nivel Abney
Figura 06 Lnea de pendiente uniforme
El procedimiento anterior es vlido en terrenos muy regulares,
pero en terrenos irregulares al ir ubicando los puntos que cumplan
la altura de mira buscada probablemente se obtendrn direcciones que
generen alineamientos errneos o defectuosos. Para evitar este
problema el procedimiento a seguir es el siguiente: Se definen
ciertos lmites para corte y para relleno a lo largo de la lnea a
trazar. Teniendo en cuenta el valor del corte o lleno estimado en
un punto cualquiera la lectura de la mira ser variable de modo que
la direccin general que debe llevar el alineamiento es ms fcil de
controlar. Con el valor ledo en la mira se puede calcular la altura
del relleno o del corte (Figura - 07).En la Figura - 07 se tiene el
punto A con un corte establecido Ca y una altura del ojo Ho y con
la pendiente definida fija en el nivel Abney se obtiene una lectura
en la mira en el punto B de Mb. Para calcular la altura de corte Cb
en el punto B se tiene:Cb = Ca + Ho MbSi la mira se ubica en el
punto C donde se presenta un relleno, la altura de este sera:LLc =
Ca + Ho McEl valor para Cb es positivo mientras que el obtenido
para LLc es negativo, significa que la expresin general para
calcular el corte o relleno de un punto 2 a partir de un punto 1
es:(Corte o relleno)2 = Altura Ojo (Corte o relleno)2 Lectura
MiraFigura 07 Lnea de pendiente con cortes o rellenos
Al igual que el trazado en planos, la localizacin directa en el
terreno puede presentar diferentes casos y situaciones lo que
obliga a realizar diferentes tanteos con el fin de obtener la lnea
de gradiente ms apropiada. Esta serie de tanteos, ajustes y
correcciones en el campo representan, adems de un alto costo, una
gran demora en el estudio de la lnea de gradiente, por lo tanto es
recomendable, principalmente cuando se tienen terrenos muy
irregulares o trazados relativamente largos, obtener la topografa
de la franja o franjas de las diferentes rutas que se quieren
estudiar. La obtencin de est topografa aunque tambin puede
representar un alto costo es indispensable para desarrollar un buen
estudio de alternativas y adems ser de mucha ayuda para las
siguientes etapas dentro del trazado y diseo de la va.3.1
CONSIDERACIONES SOBRE LOS TRAZADOS
El estudio de una lnea de pendiente en terreno montaoso puede
presentar una gran variedad de situaciones con diferentes
soluciones. A continuacin se presentan los casos ms comunes en el
enlace de dos puntos. Los dos puntos estn en el fondo del mismo
valle.
El fondo de un valle es a veces poco aconsejable para
desarrollar el trazado de una va, siendo preferible llevarlo a cabo
sobre los flancos de este. Si los puntos estn situados a lados
distintos de una corriente de agua, se debe buscar el sitio
adecuado para atravesar este. Se debe seleccionar un punto tal que
considere no solo el aspecto geomtrico sino tambin el estructural,
geolgico, hidrulico y geotcnico.En algunas ocasiones las zonas ms
cercanas al cauce presentan una pendiente transversal muy alta por
lo que es recomendable ascender, siempre y cuando no sea demasiado,
hasta una zona ms plana y luego volver a descender para llegar al
punto final. Esto evita pendientes transversales fuertes que
implican grandes movimientos de tierra (Figura - 08).Puede ocurrir
tambin que uno de los lados presenta una pendiente transversal ms
alta (ruta a) por lo que es recomendable cruzar la lnea hacia la
otra margen (ruta b), si se requiere, lo ms pronto posible (Figura
- 09).Figura 08 Trazado en el fondo de un valle
Cuando se debe atravesar un ro o corriente profunda, no se
requiere definir la lnea de ceros hasta el borde de esta, es decir,
cortar todas las lneas de nivel hasta llegar al borde de la
corriente. En este caso se debe atravesar una lnea recta desde una
curva de nivel hasta la misma curva u otra cercana de la otra
margen, esto se puede observar en la parte final de la ruta a de la
Figura - 09. La curva de nivel seleccionada debe ser la que se
encuentre cercana a un cambio fuerte en la pendiente transversal de
la corriente o donde se considere que la obra a proyectar no este
demasiado elevada con respecto al nivel del agua o borde de la
corriente. Los dos puntos estn sobre una misma falda o ladera.
Si la pendiente no es muy alta la lnea recta podra ser la
solucin, mientras si esta es considerable se debe recurrir a
alargar el recorrido generando algunas vueltas con cambios de
direccin. Estos cambios de direccin es preferible realizarlos en
las zonas ms planas y distanciados lo ms que se pueda para que
luego no se presente un alineamiento horizontal muy forzado o
deficiente (Figura - 10).Figura 09 Trazado en el fondo de un valle
con cruce de margen
Figura 10 Trazado entre dos puntos sobre una ladera
En algunas ocasiones cuando se asciende o desciende sobre una
ladera y se presentan cambios de pendiente fuerte es recomendable
modificar la pendiente de la lnea de gradiente con el fin de evitar
las zonas con altas pendientes transversales. Los dos puntos estn
sobre vertientes opuestas de una misma hoya
Figura - 11. En este caso el trazado ms evidente sera la lnea
recta A B, pero se puede observar que esta solucin es inadecuada ya
que se requiere de un relleno demasiado alto o un puente muy largo.
Otra solucin podra ser la ruta A C B, siguiendo casi la misma curva
de nivel. Aunque esta solucin presenta una pendiente longitudinal
muy suave arroja una longitud excesiva. La opcin ms adecuada sera
una intermedia, partiendo de A y bajando hasta el fondo del valle,
pasando por D, para luego ascender hasta llegar al punto B, con una
pendiente que no sobrepase la mxima permitida. Los dos puntos se
encuentran sobre vertientes opuestas del mismo contrafuerte.
Figura - 12. Esta situacin es muy similar al caso anterior, solo
que ac primero se asciende y luego se desciende. La lnea A B
significa un corte muy alto, mientras que la direccin A C B
representa un recorrido excesivo e innecesario. La solucin ms
prctica es entonces la lnea intermedia ascendiendo y descendiendo
con una pendiente adecuada.Figura 11 Trazado entre dos puntos
opuestos de una vertiente
Figura - 12 Trazado entre dos puntos opuestos de un
contrafuerte
III. PROCEDIMIENTO DE TRAZO1. DATOSCLASIFICACIN DE LA RED VIAL
SEGN SU FUNCIN Red vial secundaria o de segundo orden
SEGN EL TIPO DE TERRENO Carretera de terreno plano.
En el anexo se muestra el plano a la escala dada, con curvas de
nivel de equidistancia 5m, sobre el cual se identifican dos puntos
A y B.
2. CONSIDERACIONES
1. Describir y leer correctamente el plano del trabajo2.
Calcular correctamente longitudes de comps en funcin de las
pendientes.3. Unir los puntos encontrados especificando las cotas
que les corresponde a cada punto PI(punto inicial) y PT(punto
final).
IV. CLCULO DE DATOS1. DATOS: - Curvas de nivel cada 5m.1.1. RUTA
01Ver figura 1 - (Anexo).
E: Equidistancia (m)i : Pendiente (%)Ac: Abertura de comps
(cm)
PENDIENTE 1 = 6.25%
TRAMO A-a y TRAMO s-B
Ac = Ac =Ac = 0.8cm (en escala)
En el terreno:
= 40 m
TRAMO a-b, b-c,, h-i
Ac = Ac =Ac = 1.6cm (en escala)
En el terreno:
= 80 m
PENDIENTE 1.1 = 5%TRAMO i-j,j-k,,r-s
Ac = Ac =Ac = 2cm (en escala)
En el terreno:
= 100 m
RUTAiPUNTOSABCISASCOTAS
RUTA 01i (1)AK0+000.00362.50
aK0+040.00360.00
bK0+120.00355.00
cK0+200.00350.00
dK0+280.00345.00
eK0+360.00340.00
fK0+440.00335.00
gK0+520.00330.00
hK0+600.00325.00
i (i)K0+680.00320.00
i (2)jK0+780.00315.00
kK0+880.00310.00
lK0+980.00305.00
mK1+080.00300.00
nK1+180.00295.00
oK1+280.00290.00
pK1+380.00285.00
qK1+480.00280.00
rK1+580.00275.00
sK1+680.00270.00
BK1+960.00262.50
2.2. RUTA 02
E: Equidistancia (m)i : Pendiente (%)Ac: Abertura de comps
(cm)
TRAMO A-a y TRAMO s-B
i-1 = 7.14%:
Ac = Ac =Ac = 0.7cm (en escala)
En el terreno:
= 35 m
TRAMO a-b, b-c,, r-s
i-1 = 7.14%:
Ac = Ac =Ac = 1.4cm (en escala)
En el terreno:
= 70 m
RUTAPUNTOSABCISASCOTAS
RUTA 03AK0+000.00362.50
aK0+035.00365
bK0+105.00360
cK0+175.00355
dK0+245.00350
eK0+315.00345
fK0+385.00340
gK0+455.00335
hK0+525.00330
iK0+595.00325
jK0+665.00320
kK0+735.00315
lK0+805.00310
mK0+875.00305
nK0+945.00300
oK1+015.00295
pK1+085.00290
qK1+155.00285
rK1+225.00280
sK1+295.00275
tK1+365.00270
uK1+435.00265
BK1+470.01262.5
1.3. RUTA 03
Ver figura 3 - (Anexo).E: Equidistancia (m)i : Pendiente (%)Ac:
Abertura de comps (cm)
TRAMO A-a y TRAMO s-B
i-1 = 6.25%:
Ac = Ac =Ac = 0.8cm (en escala)
En el terreno:
= 40 m
TRAMO a-b, b-c,, r-s
i-1 = 6.25%:
Ac = Ac =Ac = 1.6cm (en escala)
En el terreno:
= 80 m
RUTAPUNTOSABCISASCOTAS
RUTA 03AK0+000.00362.50
aK0+040.00360.00
bK0+120.00355.00
cK0+200.00350.00
dK0+280.00345.00
eK0+360.00340.00
fK0+440.00335.00
gK0+520.00330.00
hK0+600.00325.00
iK0+680.00320.00
jK0+760.00315.00
kK0+840.00310.00
lK0+920.00305.00
mK1+000.00300.00
nK1+080.00295.00
oK1+160.00290.00
pK1+240.00285.00
qK1+320.00280.00
rK1+400.00275.00
sK1+480.00270.00
tK1+560.00265.00
BK1+600.00262.50
V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La ruta finalmente escogida es la RUTA 03, ya que su distancia
en el diseo geomtrico alcanza una distancia de 1560 km, y vista
desde un punto confortable y seguro para el conductor vehicular,
esta ruta cumple con las normas bsicas de diseo. Con la realizacin
de unanlisisdetallado del trfico al que va estar sometido una
carretera, este nos permitir conocer la seccin transversal de la va
y a su vez su importancia econmica. La realizacin de un trazado
idneo segn las condiciones topogrficas, traer consigo
unahorroconsiderable en la construccin de la carretera, ya que los
movimientos de tierra sern mnimos. Los estudios bsicos e
indispensables que se deben lleva a cabo para realizar una
carretera demostrarn la viabilidad y necesidad del proyecto.
VI. ANEXOS
