“Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

FACULTAD: INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL: INGENIERÍA CIVIL

Trazado de Rutas Preliminares por el Método Indirecto

CURSO:

Caminos

DOCENTE:

Ing. Gonzalo García Díaz

CICLO:

VI

ESTUDIANTE :

FERNANDEZ RIOS JIMMY

IntroducciónUna carretera o ruta es una vía de dominio y uso público, proyectada y construida fundamentalmente para la circulación de vehículos automóviles. Existen diversos tipos de carreteras, aunque coloquialmente se usa el término carretera para definir a la carretera convencional que puede estar conectada, a través de accesos, a las propiedades colindantes, diferenciándolas de otro tipo de carreteras, las autovías y autopistas, que no pueden tener pasos y cruces al mismo nivel. Las carreteras se distinguen de un simple camino porque están especialmente concebidas para la circulación de vehículos de transporte.Con la finalidad de obtener un conocimiento en cuanto al diseño geométrico acorde a la dinámica de crecimiento de las localidades de cualquier país o estado a nivel mundial, en el marco del Desarrollo Vial, Urbano, Humano y Profesional, se produjo la elaboración de este extracto de información para suministrar todo lo referente a "Investigación de conceptos", el cual conoceremos en este, cuyo principal objetivo reside en conocer, regular y facilitar para la formación de los estudiantes universitarios, con fines a la futura la ejecución de los trabajos respectivos al diseño geométrico de carreteras, tanto a las dependencias de la administración pública como a las empresas privadas.Enfocados en la necesidad de que produzcan construcciones de vías seguras, de rápida construcción y de alta calidad, surgen a su efecto los lineamientos a seguir por la humanidad con los fines antes mencionados.La organización y el control de todas las ciudades y todas sus zonas, están bajo los regimenes de seguridad, apoyo y uniformidad de las autoridades que rigen y velan por la calidad constructiva.Como forma de irnos introduciendo en los conceptos del diseño geométrico vial, estaremos viendo parte del grandioso mundo de las carreteras.

Durante el trazado y diseño de un proyecto vial se necesitan evalúar y demostar Ias posibles rutas que se pueden definir para comunicar dos puntos particulares primarios que se hagan necesarios, para el desarrollo económico, industrial, político de dos o varios puntos sociales entre si. De este modo en este informe se presenta Ia evaluación de tres posibles rutas que permitan comunicar Ias vías desde el punto de vista económico evaluando el movimiento de tierras que se hagan necesarias para que sea viable reconstrucción, mantenimiento y operación de Ia vía.

OBJETIVOS

elección de una ruta posibles que cumpla, requerimientos tales como movimiento de tierras mínimos compensaciones entre cortes y terraplenes y no exceder Ias pendientes máximas en lo mínimo posible, ara escoger Ia mejor alternativa e indicar cual se considera mejor teniendo en cuenta criterios establecidos de diseño geométrico vial.

MARCO TEORICO 

El Diseño geométrico de carreteras es la técnica de ingeniería civil que consiste en situar el trazado de una carretera o calle en el terreno. Los condicionantes para situar una carretera sobre la superficie son muchos, entre ellos la topografía del terreno, la geología, el medio ambiente, la hidrología o factores sociales y urbanísticos.1 El primer paso para el trazado de una carretera es un estudio de viabilidad2 que determine el corredor donde podría situarse el trazado de la vía. Generalmente se estudian varios corredores y se estima cuál puede ser el coste ambiental, económico o social de la construcción de la carretera. Una vez elegido un corredor se determina el trazado exacto, minimizando el coste y estimando en el proyecto de construcción el coste total, especialmente el que supondrá el volumen de tierra desplazado y el firme necesario.

El proceso de estudio del trazado de una carretera implica una búsqueda continua, una evaluación y selección de las posibles líneas que se pueden localizar en cada una de las fajas de terreno que han quedado como merecedoras de un estudio más detallado después de haber practicado los reconocimientos preliminares y la evaluación de las rutas. 

La finalidad de este estudio es la de establecer en dichas fajas la línea o líneas correspondientes a posibles trazados de la carretera. Para ello es necesario llevar a efecto un minucioso reconocimiento adicional sobre las rutas seleccionadas. Dos enfoques posibles para efectuar los reconocimientos de campo; el aéreo y el terrestre, utilizados por separado o conjuntamente. El método terrestre es aconsejable cuando, después de haber llevado a término los reconocimientos preliminares los posibles alineamientos del trazado han quedado bien definidos; asimismo, cuando el ancho de la faja de derecho de vía es reducido y cuando el uso de la tierra es escaso. El método aéreo, en cambio, es preferible cuando durante dichos reconocimientos no ha sido posible precisar los alineamientos del trazado; cuando el terreno es muy accidentado y cuando el uso de la tierra, es muy intenso. En última instancia, la selección del método a usar para el reconocimiento de campo deberá basarse en un análisis comparativo de los costos que origine cada una de las técnicas posibles y en la disponibilidad de tiempo acorde a las exigencias de cada una de ellas.

Los reconocimientos topográficos terrestres se realizan volviendo a recorrer cada una de las fajas definidas por los croquis y consideradas como posibles después de haber llevado a cabo los reconocimientos preliminares. Durante este recorrido se obtiene información adicional sobre la ruta y se establece en ella una línea o poligonal que constituye el trazado de la carretera, la cual debe seguir la dirección general de la vía entre sus extremos, adaptándose a las características topográficas de la ruta escogida. Esta línea es una primera aproximación del eje de la futura vía y referidos a ella, se anotan los datos que se obtienen durante el reconocimiento topográfico. 

Si todavía son varias las rutas por estudiar o si dentro de ellas hay posibilidades de varios trazados, las poligonales de estudio deberán levantarse con rapidez y la precisión exigida no será mucha, aunque sí la exactitud y veracidad de los datos. De haberse reducido las alternativas a una sola, se podría proceder a estudiar en ella la línea preliminar, la cual si es la poligonal base. A continuación se tratarán las poligonales de estudio para el caso de varias alternativas. La poligonal de estudio para los reconocimientos topográficos es una línea fácil de llevar. Puede levantarse de distintas maneras, según el número de zonas a estudiar, la rapidez y precisión requeridas, las características topográficas del terreno y la extensión del proyecto. La poligonal de estudio debe ser tal que recoja todos los detalles necesarios para que revele claramente cuál es la mejor línea o trazado. Generalmente, los lados de estas poligonales se miden con cinta o por medio de la taquimetría, los rumbos se determinan con brújula, las cotas con barómetro y las pendientes con nivel de mano o clisímetro. 

La construcción de carreteras requiere la creación de una superficie continua, que atraviese obstáculos geográficos y tome una pendiente suficiente para permitir a los vehículos o a los peatones circular. y cuando la ley lo establezca deben cumplir una serie de normativas y leyes o guías oficiales que no son de obligado cumplimiento. El proceso comienza a veces con la retirada de vegetación (desbroce) y de tierra y roca por excavación o voladura, la construcción de terraplenes, puentes y túneles, seguido por el extendido del pavimento. Existe una variedad de equipo de movimiento de tierras que es específico de la construcción de vías. Las antiguas superficies de carreteras, las vallas, y edificios en la traza necesitan ser eliminados antes de comenzar la construcción, lo que se denomina despeje. Las tuberías y conductos además requerirán un estudio especial pues generalmente no se conocen su posición exacta. Los árboles se deberían dejar para retener el agua o ser desplazados cuando impidan la visibilidad. Se debe evitar afectar al suelo circundante de los árboles que hemos protegido para que sigan sanos. El suelo vegetal debe retirarse de la construcción ya que no resiste las cargas de tráfico y afecta a la resistencia de la vía, a la operación de retirada de tierra vegetal se le denomina desbroce. Lo interesante será apartarlo y disponerlo posteriormente sobre los espaldones de los terraplenes para protegerlos de la erosión superficial. El proceso más largo viene dado por los movimientos de tierras para construir la superficie de la carretera. Las zonas donde se eleva el terreno serán los terraplenes y los tramos donde se rebaja el terreno son los desmontes. Según la dureza del terreno y los rendimientos que se interesen obtener se utilizará una determinada maquinaria para movimientos de tierra o si no fuera posible se utilizaría voladura. Al extendido de las capas le acompañará un proceso de compactación para aumentar la capacidad portante del terreno. El conjunto se nivelará y se refinará para extender encima la capa de explanada mejorada y de firme. La construcción termina con la colocación de la señalización vertical y horizontal. 

Diseño geométrico de vías 

El diseño geométrico es la parte más importante dentro de un proyecto de construcción o mejoramiento de una vía, pues allí se determina su configuración tridimensional, es decir, la ubicación y la forma geométrica definida para los elementos de la carretera; de manera que ésta sea funcional, segura, cómoda, estética, económica y compatible con el medio ambiente. El diseño geométrico es aplicable tanto a carreteras como a vías férreas e incluso a canales de navegación es decir que su construcción sea sostenible y los beneficios esperados sean mucho mayores que los costos. una vía resulta más sencillo abstraerse de su carácter tridimensional y asumir parejas bidimensionales que faciliten los cálculos y el entendimiento. Entonces se tienen: el diseño en planta, en el que la vía es vista “desde arriba” proyectando el eje de la misma sobre un plano horizontal, suprimiendo su dimensión vertical; el diseño vertical, o perfil longitudinal, tomando una de las dimensiones horizontales (longitud, por supuesto) y combinándola con la vertical (cota); y el diseño transversal, considerando el ancho de la vía y la dimensión vertical. En cada uno de ellos el estudiante tendrá la oportunidad de aprender a crear todos los elementos que componen el diseño geométrico de una carretera.  Finalmente se estudiarán algunos métodos para localizar los elementos diseñados, es decir, para materializar la vía en el terreno utilizando técnicas de topografía

GENERALIDADES.

Lo que se buscó en este trabajo, fue elaboración de rutas para un tramo definido por el docente. La elaboración de estas rutas debían

estar bajo lo indicado en la norma DG- 2001 y por los detalles dados por el docente. Se utilizó el método indirecto, llegamos a contar

con datos del relieve de la zona con la ayuda de un plano topográfico a curvas a nivel. Para la elaboración de mis rutas, se fue

encomendado trazar las dadas por los puntos 1 y 2 correspondiente al plano de curvas de nivel de la zona ya mencionada. Se consideró

el tipo de carretera con el que se iba a diseñar (tipo 2) , también se tuvo en cuenta la velocidad de diseño de la carretera, todos estos

datos los encontramos en las tablas proporcionadas por la norma DG-2001.

Para el trazo de las rutas se consideró una pendiente máxima de10% y 30KPH como velocidad de diseño como se muestra en las tablas

anexadas.

UBICACIÓN.

La zona donde se realizaría a cabo esta carretera corresponde a la ubicada en la zona de La Merced -, Prov. Santa, del depto. de

Ancash.

Los puntos con los que se trabajó para este trabajo fueron los puntos 1 y 2.

Coordenadas:

Punto 1 :

Este: 871415.269

Norte: 8924335.757

Punto 2:

Este: 872386.762

Norte: 8924090.000

TABLA DE VELOCIDADES DE DISEÑO.

EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE RUTAS

Gradiente Nº01 Azul

|1Cota

(msnm)Punto Final

Cota (msnm)

Distancia entre puntos (m)

∆h (m)

Pendiente % Lc (m)

Descripción

1 3804.00 1_01 3826.00 272.65022.0

0 8.07 24.79Punto Inicial

1_01 3826.00 1_02 3822.00 167.715 4.00 -2.39 83.86

1_02 3822.00 1_03 3834.00 246.78712.0

0 4.86 41.131_03 3834.00 1_04 3840.00 276.544 6.00 2.17 92.18

1_04 3840.00 1_05 3854.00 158.04314.0

0 8.86 22.581_05 3854.00 1_06 3862.00 262.335 8.00 3.05 65.58

1_06 3862.00 1_07 3874.00 429.51412.0

0 2.79 71.59

1_07 3874.00 1_08 3890.00 319.54016.0

0 5.01 39.94

1_08 3890.00 1_09 3890.00205.481

0.00 0.00#¡DIV/

0!2.00 3890.00 2.00 3888.00 109.977 2.00 -1.82 109.98 punto final

∑ = 2448.58594.0

0

S media% = 3.839 %

Gradiente Nº02 morado

Punto Inicial

Cota (msnm)

Punto Final

Cota (msnm)

Distancia entre puntos (m) ∆h (m)

Pendiente % Lc (m) Descripción

1 3804.00 1_01 3802.00 74.242 2.00 -2.69 74.24 Punto Inicial1_01 3802.00 1_02 3808.00 74.696 6.00 8.03 24.901_02 3808.00 1_03 3816.00 119.917 8.00 6.67 29.981_03 3816.00 1_04 3824.00 197.004 8.00 4.06 49.251_04 3824.00 1_05 3840.00 123.786 16.00 12.93 15.471_05 3840.00 1_06 3840.00 123.728 0.00 0.00 0.001_06 3840.00 1_07 3840.03 43.367 0.03 0.07 2891.131_07 3840.03 1_08 3852.00 118.826 11.97 10.07 19.851_08 3852.00 1_09 3856.00 94.244 4.00 4.24 47.12

3 3856.00 1_10 3848.00 129.933 8.00 -6.16 32.481_09 3848.00 1_11 3856.00 123.045 8.00 6.50 30.761_10 3856.00 1_12 3866.00 129.005 10.00 7.75 25.801_11 3866.00 1_13 3870.00 85.112 4.00 4.70 42.561_12 3870.00 1_14 3876.00 191.636 6.00 3.13 63.881_13 3876.00 1_15 3872.00 89.788 4.00 -4.45 44.891_14 3872.00 1_16 3869.05 87.137 2.95 -3.39 59.081_15 3869.05 1_17 3864.00 82.023 5.05 -6.16 32.48

2 3864.00 1_18 3888.00 231.809 24.00 10.35 19.32 punto final

∑ = 2119.298 128.00Smedia

%= 6.040 %

Gradiente Nº03 Naranja

Punto Inicia

l

Cota (msnm

)

Punto

Final

Cota (msnm

)

Distancia entre puntos

(m)∆h (m)

Pendiente %

Lc (m)

Descripción

13804.0

0 1_013808.0

0 285.675 4.00 1.40142.8

4Punto Inicial

1_013808.0

0 1_023812.0

0 158.311 4.00 2.53 79.16

1_023812.0

0 1_033828.0

0 346.710 16.00 4.61 43.34 Abra

1_033828.0

0 1_043840.0

0 142.230 12.00 8.44 23.71

1_043840.0

0 1_053851.0

0 135.361 11.00 8.13 24.61

1_053851.0

0 1_063850.0

0 280.281 1.00 -0.36 0.00

1_063850.0

0 1_073860.0

0 218.903 10.00 4.57 43.78

1_073860.0

0 1_083871.0

0 128.774 11.00 8.54 23.41

1_083871.0

0 1_093862.0

0 237.809 9.00 -3.78 52.85

1_093862.0

0 1_103872.0

0 159.679 10.00 6.26 31.94

1_103872.0

0 1_113878.0

0 119.763 6.00 5.01 39.92

1_113878.0

0 1_123882.0

0 183.380 4.00 2.18 91.69

2.003882.0

0 1_133888.0

0 148.730 6.00 4.03 49.58

∑ = 2545.606104.0

0

S media% = 4.085 %

SELECCIÓN DE LA MEJOR RUTA

Método de Pesos Absolutos

DescripciónRuta 01 morada Ruta 02 naranja Ruta 03 azulValor Peso Valor Peso Valor Peso

1 Long. Ruta 2249.757 1 2598.104 3 2480.442 2

2 Pendiente Media 6..040 3 4.085 2 3.380 1

3 Pendiente Máxima 12.93 3 8.44 1 8.86 2

4 Longitud de Puentes 0 1 0 1 0 1

5 Nº de Alcantarillas 2 1 3 3 2 1

6 Nº de Curvas de vuelta 14 3 9 2 8 1

TOTAL _____ 12 ______ 12 ___ 8

}

CÁLCULO Y COMPENSACIÓN DE LA POLIGONAL DEL EJE

Método de Pesos Relativos

DescripciónRuta 01 Ruta 02 Ruta 03

Valor Peso Valor Peso Valor Peso1 Long. Ruta 2249.757 0.866 2598.104 1 2480.442 0.955

2 Pendiente Media 1.988 1 2.378 1.1962 2.224 1.1184

3 Pendiente Máxima 4.09 1.1890 5.34 1.5523 3.44 1

4 Longitud de Puentes 0 1 0 1 0 1

5 Nº de Alcantarillas 3 1 3 1 3 1

6 Nº de Curvas de vuelta 0 1 0 1 0 1

TOTAL _____ 6.0549 ______ 6.7485 ___ 6.0731

CARRETERA:SEGUNDA CLASE

PTOS: 1 - 2

LUGAR:Merced -, Prov. Santa, del depto. de

Ancash.

N° LADOS POLIGONAL: 8

DATOS: ESTE NORTE

COORDENADA INICIAL: 871415.269 8924335.757COORDENADA DE

CONTROL 872386.762 8924090.000

GRAD MIN SEG

AZIMUT INICIAL 35 46 52COORDENADA FINAL

CALC. 872386.762 8924090.000

CUADRO DE COORDENADAS

LADO LONGITUD AZIMUT PROYECCIONES PROY. ABS. ACUMULADAS

COORDENADAS

POLIGONAL LADOS GRAD MIN SEG ESTE NORTE ESTE NORTE ESTE NORTEPOLIGONA

LKM-00 PI - 1 179.731 35 46 52 105.087 145.808 0.000 0.000 871415.269 8924335.757PI - 1 PI - 2 146.787 1 37 36 4.167 146.728 105.087 145.808 871520.356 8924481.565PI - 2 PI - 3 276.544 323 5 31 -166.074 221.125 109.254 292.536 871524.523 8924628.293PI - 3 PI - 4 158.096 352 21 26 -21.026 156.692 275.327 513.660 871358.449 8924849.417PI - 4 PI - 5 262.355 115 8 54 237.487 -111.491 296.354 670.352 871337.423 8925006.109PI - 5 PI - 6 429.514 92 36 53 429.067 -19.594 533.840 781.843 871574.909 8924894.618PI - 6 PI - 7 319.540 123 16 25 267.155 -175.312 962.907 801.438 872003.976 8924875.024PI - 7 FINAL 205.481 103 36 23 199.714 -48.340 1230.062 976.749 872271.131 8924699.712

FINAL 1429.776 1025.089 872470.845 8924651.372

DATOS:VELOCIDAD DIRECTRIZ, KM/H : 30 Km/hANCHO FAJA DE RODADURA: 3.5 Mts.BOMBEO FAJA RODADURA: 2 %NUMERO DE CARRILES: 1 CarrilLONGITUD DE EJES VEHICULO: 6 Mts.

CURVA A N G U L O I SEN RADIO TANGENTELONG. CURVA CUERDA

EXTERNAmetros

FLECHA L O N G I T U D E S A L

N° GRAD MIN SEG TIDO metros metros metros metros metros PC PI PTCURVA -

1 38 32 5 D 100.000 34.956 67.256 65.995 5.933 5.601 193.156 228.111 260.411CURVA -

2 29 15 55 I 100.000 26.109 51.078 50.524 3.352 3.243 487.177 513.286 538.254CURVA -

3 122 47 28 D 35.000 64.183 75.009 61.456 38.106 18.243 1002.853 1067.035 1077.861CURVA -

4 22 32 1 I 120.000 23.906 47.194 46.891 2.358 2.313 1501.638 1525.544 1548.832CURVA -

5 30 39 32 D 130.000 35.636 69.563 68.736 4.796 4.625 2028.834 2064.470 2098.397CURVA -

6 19 40 2 I 130.000 22.533 44.624 44.405 1.938 1.910 2389.224 2411.757 2433.847CURVA -

7 43 23 44 D 100.000 39.790 75.740 73.942 7.626 7.085 2744.498 2784.288 2820.238

3183.173