Aza Jimenez Maje Paez Proyecto Final

AZA CRISTIAN MARTNEZ 1101358 JIMENEZ OVIEDO 1101611

MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645

PROYECTO FINAL INGENIERIA DE VAS

VA LA MESA- MESITAS CUNDINAMARCA

INTRODUCCIN

En el presente proyecto se analiza informacin sobre la parte vial desde diferentes especialidades de

la ingeniera civil, para un tramo escogido de 2 kilmetros, que se encuentra en la va la mesa-

mesitas cuya longitud como va secundaria es de 8 kilmetros.

Lo que se busca especficamente es reflejar la implementacin de los conocimientos que se han

adquirido durante el desarrollo profesional y en especial en la asignatura de ingeniera de vas; al

poner en prctica esto se logra medir la capacidad de comprensin que se ha logrado y al mismo

tiempo mejorar el criterio para tomar las decisiones ms apropiadas para dar solucin a los

problemas que se pueden desencadenar al encontrar una va en mal estado que requiere de una

mejora en infraestructura para mejorar las condiciones socioeconmicas.

Para seguir adelante, se requiere de mucha informacin tcnica del tramo vial escogido, pues se

requiere evaluar informacin geolgica, geotcnica, socioeconmica y ambiental, atmosfrica; as

como identificar los municipios involucrados directa e indirectamente con la ejecucin de la obra al

realizar un anlisis de informacin socioeconmica de los mismos en comparacin con el flujo de

transito que tiene la va actualmente y el que tendra de ser mejorada la va, debido al mejoramiento

de la va desde la subase, subrasante, diseo de estructuras de drenaje y puente vial, con el fin de

mejorar las condiciones mencionadas.

Para el desarrollo del proyecto fue recurrir a datos confiables de las alcaldas, dado que el tramo

seleccionado pertenece a la frontera entre dos municipios, el ideam no posee informacin

hidrometereologica de la zona seleccionada. Lo ms cercano y confiable resulto ser estudios de

zonas cercanas y estudiaos realizados por otras entidades interesadas en diferentes aspectos de la

zona. Es importante hacer nfasis en como este informe de proyecto permite desarrollar criterio para

solucionar problemas que requieren tanto de bases fundamentadas en teoras como en la experiencia

lo cual desarrolla una caracterstica fundamental en el desarrollo profesional de todo ingeniero.



1.UBICACIN GEOGRFICA DETALLADA DEL TRAMO DE ESTUDIO.

La va seleccionada, corresponde a la va que comunica el municipio de la mesa con municipio El Colegio. Razn por la cual el nombre con el que se conoce la va es El colegio. La Mesa es un municipio del departamento de Cundinamarca en Colombia, ubicado en la Provincia del Tequendama a 62 km al suroeste de Bogot, la capital colombiana. Su nombre deriva del enclavamiento que tiene la zona urbana, en una meseta de 4 km en medio de las montaas de la cordillera oriental, uno de los tres ramales en que se divide la cordillera de los Andes cuando ingresa por el sur en territorio colombiano. (1)

La va el colegio, atraviesa Cachipay, Betulia y cruza una seccin del rio Bogot. La coordenadas de latitud y longitud ms cercanas de la va al municipio de la mesa son respectivamente 43711.77N y 742811.55O y las coordenadas de latitud y longitud ms cercanas al municipio El colegio son 4355.42N y 742637.21O. El tramo escogido para el desarrollo del proyecto final tiene una longitud de 8 km y corresponde a la red vial secundaria de Colombia. Lo anterior se ilustra en las

siguientes imgenes, en la imagen 1 se muestra la ubicacin de la va en Colombia y su trazado. En la imagen 2 se muestra la topografa de la zona y el perfil de la va en la imagen 3 se muestra un trazado ms general que permite entender el mapa topogrfico.

IMAGEN 1. UBICACIN Y TRAZADO DE LA VA.



IMAGEN 2. TOPGRAFA DE LA ZONA

IMAGEN 3. TRAZADO DE LA VA



2. Informacin socioeconmica bsica: regin, municipios y poblacin (habitantes

directamente beneficiados, cuantificacin de las principales actividades econmicas

que se ven favorecidas por el proyecto.)

REGIN

La poblacin de La Mesa se encuentra 65 kilmetros distante de la capital de la Repblica,

Bogot, sus fuentes hdricas de mayor cauce son los Ros Bogot, y el Apulo, en el Rio

Bogot desembocan las quebradas de Patio Bonito, San Andrs, San Agustn, Las Fortunas,

La Negra, La Guayacana, Las Totumas y Zapata. En el Rio Apulo desembocan las

quebradas Quipilita, La Chambat, el Calicha, La Carbonera, Rio Curi, Rio Bahamon,

Quebrada El Tigre, y otras menores. Esta hidrografa ayuda al riego agrario y alimentan los

sistemas para la generacin de acueductos veredales.

El municipio de La Mesa, cuenta con 20 barrios en el sector urbano, 3 Inspecciones (San

Joaqun (10 Veredas), San Javier (7 Veredas) y La Esperanza (8 Veredas).

Limita al norte con los municipios de Quipile, Cachipay y Zipacn, por el este con Bojac y

Tena, por el sur con El Colegio y Anapoima y por el oeste con Anapoima y Quipile.

TABLA 1. POBLACIN

Urbana 12.692

Rural 12.692

Insp. La Esperanza 1.159

Insp. San Javier 735

Insp. San Joaqun 1.470

Total 30.250

Extensin total: 148 Km2

Extensin rea urbana: 2.75 Km2

Extensin rea rural: 145 Km2

Altitud de la cabecera municipal

(metros sobre el nivel del mar): 1200

media

Temperatura media: 22 C

ECONOMA

Su principal fuente econmica es la agricultura, los das mircoles y domingos se renen los

campesinos de las diferentes veredas de La Mesa como de otros municipios para

comercializar sus productos de: Agricultura, ganadera y turismo.

VAS DE COMUNICACIN

La comunicacin con el Municipio de La Mesa desde la capital de la Republica se hace

desde el occidente por una carretera totalmente pavimentada que cuenta con dos peajes,

saliendo por Fontibn, conectando los municipios de Mosquera, Anapoima, Apulo y

Tocaima para llegar hasta Girardot. La Mesa tiene comunicacin con los municipios de San


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 Antonio del Tequendama, Tena, El Colegio, Cachipay, Anapoima y Viota, por carreteras

totalmente pavimentadas lo cual favorece ampliamente el comercio en el municipio.

MESITAS DEL COLEGIO

El municipio de mesitas del colegio maneja un plan de desarrollo en el que establece

diferentes ejes, como una forma de organizar las acciones programticas que seguir la

administracin, donde la intencin es lograr el desarrollo integral del ser humano, con el

concurso de la participacin comunitaria, la integracin regional y asumiendo el municipio

como una empresa; los ejes que es eligieron son:

1. Desarrollo Humano Sostenible

2. Desarrollo Econmico

3. Desarrollo institucional

4. Desarrollo De La Infraestructura

5. Desarrollo Ambiental

6. Integracin Regional

Dentro de las estrategias utilizadas se encuentra realizar alianzas con entidades

privadas, pblicas y Ongs del nivel pblico y privado para ejecutar proyectos dirigidos

a crear ambientes desde la concepcin de desarrollo integral de la poblacin. Esto con la

finalidad de impulsar el desarrollo econmico del municipio, promoviendo la

competitividad y las potencialidades del municipio para mejorar los canales de

comercializacin.

Tambin manejan el desarrollo de

infraestructura, en el cual tienen en cuenta

los factores ambientales, donde manejan la

optimizacin de los recursos financieros del

municipio con financiacin de proyectos

gestionados a nivel departamental, nacional

e internacional, de la mano de entidades

tanto pblicas como privadas, teniendo

presente la unin con las Ongs ambientales,

con el objetivo de manejar y sostener

campaas de preservacin y recuperacin de

los recursos naturales que son viables

dentro del municipio sin verse afectados

ante cambios generados por el desarrollo

de los proyectos manejados dentro del

municipio.

Imagen 4. Inspecciones del municipio.



Sistema de transporte

Operan el municipio varias empresas de transporte terrestre entre otras La Macarena,

Velosiba, Cootrafusa, Cooveracruz, Coomofu. Y el servicio especial de taxis de la empresa

local Cointranscol Ltda.

Divisin Poltica

Cuenta con aproximadamente 20 barrios, en la jurisdiccin del municipio, hay tres

importantes centros poblados que tiene la categora de inspecciones municipales, como

lo son:

- Inspeccin del triunfo

- Inspeccin de Padilla

- Inspeccin de la victoria

rea Rural

Dentro del sector rural se encuentra organizado en 40 veredas representadas por sus

respectivas juntas de accin comunal:

Imagen 4. Ubicacin del municipio respecto a Bogot.



3. CARACTERIZACIN DEL TRAMO DE CARRETERA EN TRMINOS DE FLUJOS

DE TRNSITO (TPD).

El tramo de estudio el cual es la va que conecta los municipios de El Colegio con La Mesa es la

informacin de los puntos que marcan la ruta las cuales son: El colegio Te del salto, Mondoedo y

La mesa pero para objetos de estudio se tomara la informacin de los puntos de Te del salto y de

Mondoedo ya que son el tramo que conecta directamente Al colegio Con La Mesa como se puede

observar en la imagen.

Ilustracin 1 Tramo de estudio, Volmenes de transito Invias

Para lo cual se toma la informacin de la estacin 1170 la cual presenta un TPDS de 4773 de

vehculos de los cuales el 56% corresponde a vehculos livianos, el 7% de buses y el 37% de camiones

para el ao 2011 ya que es el ltimo ao del cual se tienen registros por parte de Invias.

Teniendo en cuenta el nivel de trfico que pasa por la va corresponde a un tipo T4 la cual segn el

manual de diseo en vas de concreto de Invias pertenece a una va tipo (Vp) o va principal de dos

direcciones (CC) con calzada ancha (A) de tipo autopistas (AP) multicarril (MP).

Del 37% de camiones pesados que pasan por el tramo de estudio son pasados a ejes equivalentes de

8.2 Ton como lo dicta la norma Invias con lo que se tiene un TPDS total de 12215 vehculos de los

cuales el 19% o 2327 camiones son del tipo C- 2P los cuales corresponden a camiones pequeos de

dos ejes, el 39.93% o 4877 los cuales son del tipo C-2G los cuales son camiones de dos ejes grandes

que en el caso particular del tramo de estudio son los que ms transitan por el mismo, por otra parte

hay un 15.82% o 1867 de camiones tipo C3-C4 que corresponde a camiones de 3 y 4 ejes, 6.64% o

811 vehculos del tipo C3 -S2 que corresponde a camiones de 5 ejes y por ultimo un 19.10% o 2333

vehculos de tipo C3-S4 los cuales corresponden a camiones de 6 ejes o ms.

4. Propuesta detallada de mejoramiento de subrasante de un sector del tramo de carretera

en estudio (1 a 2 km, incluido costos).



El tramo selecciona para el mejoramiento de subrasante es desde el kilmetro 2,4 al kilmetro 4,4 de

la va la Mesa Mesitas. En el tramo se pretende mejorar el nivel de servicio y operacin de la va

que comunica los municipios mencionados. El tramo se muestra en la siguiente imagen, tambin se

indica el perfil topogrfico y caracterstica importante como la inclinacin, mxima mnima y

promedio del tramo vial seleccionado.

Estado actual de la via

Todos estos daos a la estructura de la va pueden ser provocados por los cambios de volumen ya

que se tiene suelo expansivo (presencia de arcillas). Otras posibles causas de los inconvenientes de la

va (Daos de la superficie) es uso de agregados ptreos con tamao inadecuado y distribucin

granulomtrica deficiente; (deterioros de la estructura) juntas longitudinales de construccin

trabajada inadecuadamente, bases granulares de mala calidad, reflejo de fisuras en bases

estabilizadas.

Imagen 4.1. Tramo para mejoramiento de subrasante.


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 Como hay poca informacin de la va se tuvo en cuenta el tipo de suelo de la zona anteriormente

presentada y se evalu para el mejoramiento de la subrasante. Para la

clasificacin del suelo se tomo el grupo MH (limos inorgnicos o limos o arenas finas de tipo mica y

limos elsticos)4, el cual tiene un lmite liquido mayor que el 50%.

Estabilizacin del tramo vial

Dependiendo de las siguientes tablas se ha escogido que mtodo se debe seleccionar para mejorar la

subrasante.

Con procedimientos qumicos (estabilizaciones):

Proceso para el mejoramiento de la resistencia del suelo mediante la reduccin de su susceptibilidad

a la influencia del agua y condiciones del trnsito en un periodo de tiempo razonable. Los

estabilizadores qumicos generalmente caen dentro de una de tres categoras:

1. Pueden utilizarse para cubrir e impermeabilizar los granos del suelo y proveer fuerza cohesiva.

2. Un segundo grupo se usa para formar una adhesin cementante entre las partculas del suelo,

proporcionando fuerza y durabilidad.

3. Un tercer grupo realmente interacta con suelos tipo arcilla para alterar la naturaleza del sistema

agua - arcilla, baja la plasticidad, el potencial de cambio de volumen, forma uniones cementantes y

aumenta la resistencia



Figura 9.Guia para la seleccin del aditivo (US AIR FORCE)

En los siguientes casos pueden justificar una estabilizacin con cal:

a) Un suelo de sub rasante desfavorable, o muy arenoso, o muy arcilloso.

b) Materiales para base o sub base en el lmite de especificaciones.

c) Condiciones de humedad.

d) Cuando se necesite una base de calidad superior, como en una autopista.

e) Para el aprovechamiento de los materiales existentes del lugar de construccin de la obra

Se selecciono adicionar a la subrasante cal debido a lo anterior y tambin a que se ahorra tiempo, y

dinero eso es exactamente lo que se est buscando para una va secundara. La utilidad de la cal es

para aquellos casos en los que no se necesite pronta resistencia. Este aglomerante es muy adecuado

para bajar la plasticidad de los suelos plsticos o para contrarrestar el alto contenido de humedad en

terraceras, bases, sub bases o sub rasante, siempre que stas no sean muy arenosas. Como norma

general, se puede sealar que, para que la estabilizacin con cal sea eficaz, los suelos deben ser

plsticos, y en este sentido se considera que, a partir de un ndice de Plasticidad, IP, igual o mayor


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 de 10, el suelo es adecuado para reaccionar satisfactoriamente a su estabilizacin con cal, ya que esto

es la clave para las reacciones qumicas que proporcionan mejoras en las propiedades del suelo de

forma inmediata y a largo plazo, y no contar con ms del 1% de materia orgnica; esto porque suelos

que contengan cantidades superiores al 1% de materia orgnica puedan requerir porcentajes de cal

adicional considerables y/o procedimientos de construccin especiales.

Tratamientos de suelos con cal

El secado, la modificacin y la estabilizacin propiamente dicha.

Secado de suelos: En el caso de suelos arcillosos con exceso de humedad, la adicin de cal viva o cal hidratada disminuye el contenido de agua por la accin combinada de: a) aporte de producto seco,

b) consumo del agua necesaria para hidratarse y formar hidrxido clcico,

c) y evaporacin de agua debida a la reaccin anterior, fuertemente exotrmica. De esta forma, el aporte de un 1 % de cal viva puede disminuir el contenido de humedad del suelo en un 4 5 %. Si a ello le sumamos el efecto de aireacin y mezclado del material, el valor de la disminucin puede llegar al 7 %.

Mejora por modificacin: Se trata de una modificacin inmediata de las propiedades geotcnicas, reduciendo en un corto periodo de tiempo (minutos/horas) la cantidad de agua retenida por la arcilla y mejorando su trabajabilidad. En los suelos plsticos donde se aplica cal, se aprecia que el suelo pierde su carcter pegajoso y toma un aspecto arenoso, mejorando enormemente su trabajabilidad y compactibilidad, mejorando tambin la capacidad portante. La modificacin acta tan rpidamente como se hace la mezcla de cal con el terreno. En general, para conseguir estas modificaciones, la dosificacin necesaria de cal oscila entre el 1% y el 3%.

Estabilizacin: La estabilizacin propiamente dicha consiste en una mejora a largo plazo (meses/aos) por

cementacin, en funcin de la temperatura ambiente y de la naturaleza de la arcilla, aumentando la

capacidad portante del suelo con el fin de poder emplearlo en capas ms solicitadas. De esta forma

pueden obtenerse bases, sub bases y sub rasantes con buenas propiedades estructurales que van

incrementndose en el tiempo, a la vez que hace insensible la capa estabilizada al agua.

transporte de

maquinaria 200,0

Distancia 6,0

Numero de maquinas 7500,0

Coste por Km recorrido (en ida y

vuelta) 9000,0

Total coste de transporte

Superficie de la obra m 14000


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 Repercusin del transporte (Km) 1,6

maquinaria empleada costo/jornada $

estabilizadora 6180000

distribuidor de lechada 4003

cuba de agua 625000

motoniveladora 1500000

rodillo1 1250000

rodillo2 900000

total 10459003

rendimiento 747,0716429

csto 140000

5. Propuesta detallada de mejoramiento de la sub-base y de la base granular de

Teniendo en cuenta que la va Bogot- mesitas se encuentra sobre dos regiones como lo es la regin central

y la oriental se debe tener presente que cada una de estas tiene su estratificacin y geomorfologa diferente,

brindndonos condiciones variables sobre la estabilizacin del tramo vial por completo ya que al contener

propiedades diferentes se generan fallas, afectando la sub-base y la base granular del tramo vial.

Es importante resaltar que dentro de la descripcin litolgica de la regin oriental esta est conformada

bsicamente por areniscas de cuarzo, finas

a medias, blanco amarillentas, con cemento

silceo en capas delgadas y gruesas , con una

estratificacin interna inclinada, los cuales

alcanza a mantener una profundidad de

hasta 350 metros; al igual que en la regin

central la cual contiene el rio Bogot,

teniendo presente la cantera la cumbre,

presenta capas medias y delgadas de

lodolitas negras y capas calcreas de

gravas finas a gruesas de material

volcnico onduladas no paralelas, en su capa

inferior, para la parte media se compone

por calizas finas y gruesas planas paralelas,

con un espesor de hasta de 136 metros.

Hacindose notar el sistema de fallas de san Gabriel que hace referencia a cabalgamiento en la zona

Para el mejoramiento de la base y de la sub-base granular de nuestro tramo vial es importante realizarle

un agregado de material de construccin de rocas y minerales netamente agregados naturales clasificados

o provenientes de trituracin de rocas y gravas, aptos para afirmado en las carreteras como lo son las liditas


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 y cherts que son extraidas de los grupos olini el cual est compuesto por liditas inferiores y superiores

los cuales son separados por un nivel de lutitas, los cuales estn conformadas por limolitas de cuarzo que

les brinda estabilidad y durabilidad a la zona, que cumplas los requisitos de calidad. Se debe tener presente

dentro de la explotacin de materiales y elaboracin de agregados debe tener la aprobacin previa del

interventor y la aceptacin de los agregados que el constructor suministre. Dentro de los espesores se

tiene en cuenta el trfico en el tramo vial donde se tiene un mnimo de:

1 trafico muy pesado: 25 cm

2 trfico pesado 20 cm

3 trafico mediano 15 cm

4 trafico liviano 12.5 cm

Tenemos presente que el ancho de la calzada es de 2 carriles que debe tener un mnimo de 5.50m que

cuenta con un terreno semiplano y ondulado con un mximo de velocidad de 90 km/h , donde empleamos

pavimento flexible a1 con capas granulares y una superficie bituminosa de espesores variables menores a 25

mm y a2 con capas granulares y una capa bituminosa de espesores variables mayor a 25mm como lo son las

carpetas asflticas en frio y en caliente , tambin pavimentos semi rgidos y pavimentos rgidos

conformados por losas de concreto hidrulico o cemento portland sobre una capa granular. Dentro de

una estabilizacin satisfactoria del tramo vial tenemos presente los ensayos de CBR para la resistencia del

suelo referido al 95% de la mxima densidad seca y una penetracin de carga de 2.54mm, con un control de

cada 2 km de espaciamiento como mximo. Para que la sub base y la sabe granular sea satisfactoria se

debe tener una subrasante que cumpla un CBR mayor de 10, un lmite liquido menos de 35 y un ndice de

plasticidad menor de 10. Se definen tres clases de capas granulares para base, que se denominan Clase A

(BG_A), Clase B (BG_B) y Clase C (BG_C); tambin se definen tres clases de capas granulares para subbase,

que se denominan Clase A (SBG_A), Clase B (SBG_B) y Clase C (SBG_C). Los tipos (Base o Subbase) y

clases (A, B o C) de capas granulares por emplear en cada caso se establecern en los documentos tcnicos del

proyecto, en funcin de la importancia de la va, del nivel de trnsito, del tipo de pavimento y de la posicin de

la capa dentro de la estructura del pavimento


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 COSTOS:



6. Diseo completo de una estructura de drenaje superficial

Para el tramo escogido se diseara un sistema de drenaje superficial tipo cuneta con el que se

recogern las aguas que llegan a la va tanto de la seccin de la misma como de los taludes adjuntos.

Teniendo en cuenta la morfologa de la zona se opta por ubicar sumideros cada 150m ya que es una

zona montaosa y con altas escorrentas, se encontr segn un estudio elaborado por la Federacin

Nacional De Cafeteros es la que se encuentran las estaciones y la intensidad de lluvia en cada una de

ellas, se tomaron los datos de la estacin: Misiones. Ubicada en el municipio de El colegio, ya que el

tramo escogido para el diseo est ms cercano a este municipio q a La Mesa. Los daos obtenidos

fueron de 75 mm/hora para la estacin mencionada.

Estimacin de coeficientes

Al ver el estado de la va se puede observar que est elaborada en concreto asfaltico el cual est en

buen estado aunque ya comienzan a aparecer grietas en el mismo como se puede observar en la

imagen por lo que se adopta en coeficiente C=0.85.

Para el coeficiente del talud se tiene en cuenta que el terreno es arcillosos segn estudios de suelos

realizados en la zona con una alta cantidad de vegetacin y terreno accidentado con buena

capacidad de almacenamiento de agua por lo que se escoge un valor de C=0.50.

Estimacin del tramo aportante

Se disearan una cuneta la cual recoja el agua de una calzada ms el agua que se recoja del talud

adjunto el cual para este caso es bastante similar a ambos lados de la misma, los cuales sern de

3.65m el cual es el ancho de la calzada ms 1.80m que es el ancho de la berma, y lo que recoge el


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 talud es aproximadamente 10m tomando como referencia el vehculo que estaba transitando al

momento de la foto,

Clculos para el diseo

rea de la va

( )

rea del talud

( )

Calculo de c

Calculo del caudal

( )

Diseo de la cuneta

Para el diseo de la cuneta se escoge de tipo en V con una pendiente 1:3 para la cual se estima la

altura de la lmina de agua basados en los bacos para el diseo de cunetas suministrados en clase el

cual arroja que para el caudal de 30 L/s y una pendiente de 3% se tienen una altura de 0.20m por lo

que la cuneta quedara de 1.2m de ancha por 0.2m de alta la cual transportara el agua a una

velocidad de 0.4 m/s.

DISEO BSICO DE UNA ESTRUCTURA DE DRENAJE VIAL SUB-SUPERFICIAL TIPO

FILTRO

Los estudios de drenaje superficial y profundo, se orientaron en tal forma que las soluciones

propuestas efectivamente neutralizaran los posibles problemas planteados. Es necesaria la instalacin

de subdrenes o filtros para interceptar la escorrenta subsuperficial.

En cortes de la va, el drenaje superficial ser manejado por medio de cunetas. Estas cunetas

recogern el agua de los taludes cortados del terreno aferentes a las vas y la propia escorrenta

superficial de las calzadas, y desaguarn a las corrientes de agua o a cajas de inicio de las

alcantarillas. La verificacin de su clculo se ha basado en la frmula Racional, con intensidades de

lluvia correspondiente a un tiempo de concentracin de 15 minutos y un perodo de retorno de 10

aos, y coeficientes de escorrenta adecuados segn fueran superficies de terreno o vas

pavimentadas.

El tipo de cuneta, tendr una altura de 0.15 m, un ancho total de 1.00 m, y una pendiente transversal

igual a 0.15 m/m. El clculo de la hidrulica del flujo se hall por medio de la frmula de Manning

para flujo uniforme, teniendo en cuenta las caractersticas de la seccin definida, la pendiente


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 longitudinal de la cuneta y un coeficiente de rugosidad de Manning para el revestimiento en concreto

de 0.014.

Aplicando la frmula Racional, para un tiempo de concentracin igual a 15 min y un periodo de

retorno igual a 5 aos, correspondiente a una intensidad de precipitacin igual a 126.5 mm/h, un

rea aferente igual a 1950 m, distribuidos en 975 m para el rea del pavimento (una longitud

promedio igual a 150 m, un ancho de 6.5 m y un coeficiente de escorrenta C = 0.90), y de 975 m

para el rea aferente a la va (una longitud promedio de 150 m, un ancho de 6.5 m y un coeficiente

de escorrenta C = 0.50), el caudal de diseo es igual a 0.048 m/s, el valor de pendiente necesario

para que la cuneta cumpla con este caudal es de algo ms del 0.31 %.

En los sitios de cortes de terreno, y debajo de las cunetas respectivas ya mencionadas, se debern

construir subdrenes con el fin de abatir posibles niveles freticos altos del terreno durante las pocas

de mayores lluvias. En efecto, para el diseo hidrulico de los subdrenes recomendados se tuvo en

cuenta la informacin bsica de suelos, topogrfica, hidrolgica e hidrulica.Se han estudiado dos

alternativas de filtro; La primera consiste en el filtro tipo francs mientras la segunda es el filtro con

geodrn. Estas alternativas se presentan con el fin de que se tenga la opcin de construir cualquiera

de los dos.

Filtro Francs

A continuacin se presenta el diseo del filtro francs, en el cual se tiene en cuenta el caudal de

infiltracin y el caudal por abatimiento del nivel fretico. De acuerdo con las observaciones de

campo se estima que este nivel fretico puede subir hasta una cota de -0.50 m por debajo del nivel de

la subrasante.

El caudal total aferente al filtro es igual a:

Qf = Qnf + Qinf

En donde:

Qf: Caudal aferente al filtro, cm/s.

Qnf: Caudal por abatimiento del nivel fretico, cm/s.

Qinf: Caudal por infiltracin, cm/s.

Qnf = K i Aa

En donde:

K: Coeficiente de permeabilidad del suelo adyacente, cm/s. Se selecciona un valor igual a 0.001

cm/s, correspondiente a un material limo - arcilloso. Podra ser posible que el suelo que drena el

filtro sea ms impermeable, pero por seguridad (mayor valor de K) se toma este valor.

i: Gradiente hidrulico, m/m.

Aa: rea efectiva aferente al filtro para el caso de abatimiento del nivel fretico, cm

i = (Nd Nf)/B

En donde:


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 Nd: Cota inferior del filtro necesaria para que el nivel fretico no sobrepase la subrasante, m. Se

define un valor igual a 1.00 m, congruente con la altura del filtro.

Nf: Cota superior del nivel fretico. El nivel fretico en algunos sectores puede encontrarse muy

superficial. Tomar 0.50 m por debajo del nivel actual del terreno.

B: Ancho de la semibanca de la va, m. Se toma un valor igual a 4.00 m (400 cm)

De esta manera:

i = (1.0 0.5)/4.00 = 0.125 m/m

Adems:

Aa = (Nd Nf) L

En donde:

L: Longitud mxima de recorrido del filtro entre cajas de desfogue, cm. Se selecciona un valor igual

a 150 m (15000 cm), correspondiente a la longitud promedio entre alcantarillas y obras de drenaje

que tiene la va.

Aa = (100 - 50) cm * 15000 cm = 750000 cm

Finalmente:

Qnf = 0.001 cm/s x 0.125 m/m x 750000 cm2 = 93.75 cm3/s

Qinf = Ir B L Fi F

En donde:

Ir: Precipitacin mxima horaria de frecuencia anual registrada en la zona de proyecto. Usualmente

se toma el intervalo entre 60 y 120 min, y se escoge la curva de 2 aos. Se toma IR = 45.2 mm/h,

con un tiempo de concentracin igual a 60 min y un periodo de retorno de 2 aos. Este valor es igual

a 0.0013 cm/s.

B: Ancho de la semibanca de la va, m. Es igual al ancho de la va dividido por 2.0. Para el ancho de

la va de 8.00 m, B resulta igual a 4.00 m (400 cm).

L: Longitud del tramo de drenaje, cm. Se selecciona un valor igual a 150 m (15000 cm),

correspondiente a la longitud promedio entre alcantarillas y obras de drenaje que tiene la va.

Fi: Factor de infiltracin, dependiente del tipo de carpeta de la va. Igual a 0.5 para carpetas

asflticas pobremente conservadas.

FR: Factor de retencin de la capa granular. Refleja el hecho de que la capa granular, dada su

permeabilidad, entrega lentamente el agua al filtro. Igual a 1/3 para bases de gradacin abierta, en

servicio 5 aos o ms.

De esta manera, se tiene:

Qinf = 0.0013*400*15000*0.5*(1/3) = 1256 cm3/s

Qf = Qnf + Qinf


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 Entonces:

Qf = 93.75 + 1256 = 1349 cm3/s = 1.35 l/s

Dimensiones de la Seccin Transversal

Teniendo el caudal total aferente al filtro Qf, se realiza el siguiente procedimiento, teniendo en

cuenta la siguiente ecuacin:

Qf = V i A

En donde:

Qf: Caudal total aferente al filtro, cm/s.

V: Velocidad de flujo dentro del filtro, la cual depende de la pendiente longitudinal y del tamao del

agregado usado en el filtro, cm/s. Se tiene material de grava para el filtro. Entrando con una

pendiente del 1 %, y tamao de agregado promedio de se obtiene una velocidad de 0.32 cm/s.

De esta manera, A es igual a:

A = Qf / V i

A = 1349 cm3/s / 0.32 cm/s = 4216 cm2 = 0.43 m2

Adems:

A = H B'

B' = A/H

En donde:

H: Altura del filtro, m.

B': Ancho del filtro, m.

Entonces:

B' = 0.43/1.0 = 0.430 m

Resultando en un filtro muy esbelto, por lo tanto se propone un filtro de (1.00 m x 0.60 m), por lo

cual fcil de construir. Entonces la seccin transversal del filtro ser de 100 cm x 60 cm (1.00 m x

0.60 m), medido por debajo de la subbase de la va. Esta seccin es eficiente para abatir este caudal

generado por subida del nivel fretico y por caudal de infiltracin.

El material de relleno del filtro ser piedra de ro lavada de tamao entre 5 y 10 cm. Por otro lado, el

material del geotextil que conforma el filtro ser geotextil NT 2500 PAVCO o similar. La longitud de

desarrollo del geotextil en su seccin transversal corresponde al permetro ms el traslapo, que ser

de 0.25 a 0.35 m. En la entrega a las cajas de las alcantarillas, dentro del filtro se colocar una tubera

perforada PAVCO o similar de dimetro 100 mm, longitud 5 m, que para una pendiente del 0.1 % es

capaz de transportar un caudal igual a 1100 cm/s, mientras que para una pendiente del 1% conduce

un caudal igual a 4400 cm/s.

GEODRN CON TUBO


MAJE GOMEZ LAURA 1101619 PAEZ SUAREZ ANA 1101645 A continuacin se presenta el diseo de un geodrn con tubo, cuyos parmetros bsicos en el cual se

tiene en cuenta el caudal por infiltracin y el caudal por abatimiento del nivel fretico el cual ya se

calculo para el caso de filtro Francs.

Determinacin del Dimetro de la tubera

Si se escoge un tubo de 4 y pendiente del 1 %, ste tiene una capacidad de descargar 4400 cm/s,

mucho ms que el caudal afluente total al geodrn.

Para el sistema de drenaje, se recomienda un geodrn planar de altura 1.50 m con geotextil NT 2500

PAVCO o similar, con tubo de 4 de dimetro (100 mm), por ambos lados de la va en donde halla

corte, y a lo largo de toda su longitud. Este geodrn deber ir en una zanja de 1.0 m de alto por 0.60

m de ancho, rellena con material de filtro, se puede utilizar un material como recebo, subbase, base,

arena de ro, arena gruesa o el mismo material de excavacin siempre y cuando se garantice una

buena permeabilidad mayor a 1X10-3 cm/s, un ndice de plasticidad del material IP



Imagen 8,1. Diseo del puente, superestructura y estructura.

seleccin y diseo bsico funcional de un viaducto (esquema en archivo autocad y

copia en archivo .pdf).

Era intencin de la administracin y del estudio de impacto ambiental realizar una obra

singular en el rio Bogot. geolgica y geotcnicamente el puente se encuentra en la

formacin Socot que se halla expuesta en un 65% y est constituida en su parte inferior

por una capa gruesa de areniscas calcreas, finas, negras, con geometra plano paralela; le

supra-yace una secuencia de lodolitas calcreas, negras, con concreciones calcreas de 2 a 5

cm de dimetro con ncleo de pirita y orientacin paralela a la estratificacin, en capas

delgadas, con estratificacin ondulosa no paralela, e intercalaciones espordicas de areniscas

calcreas, finas, negras, en capas delgadas y onduladas. y la parte superior comienza con

una sucesin de lodolitas calcreas, negras, encapas delgadas, plano paralelas y onduladas,

con estratificacin interna ondulosa no paralela e intercalaciones de areniscas calcreas,

finas, en capas delgadas y onduladas; hacia el tope de la formacin las lodolitas presentan

concreciones calcreas hasta 15 cm de dimetro, con ncleo de pirita, las cuales estn

orientadas paralelamente a la

estratificacin. en esta localidad

la formacin socot alcanza un espesor de 122

m con un peso especfico de 1,7 toneladas por

metro cubico, resistencia al corte no drenada de

o,8 toneladas por metro cuadrado y ngulo de

cohesin de 20 grados. Con lo cual se determin

la seccin de la estructura de cimentacin y la

longitud de los pilotes.

Aunque el suelo es poco permeable, se debe

tener en cuenta la distribucin de la lluvia que es

de rgimen bimodal y se caracteriza por pocas

lluviosas en los meses de marzo abril y octubre-

noviembre y dos pocas de menos lluvia en los

meses de enero, febrero y julio-agosto. sin embargo, hacia la zona occidental, el mes ms

lluvioso es el de noviembre y el de menos lluvia es el de agosto.



Imagen 8.2(viga cajn)

Imagen 8.3 (bajo mantenimiento)

En la estacin climatolgica la florida se obtienen

para un periodo de 18 aos valores mnimos

anuales de 746 mm, medios de 1243mm y

mximos de 1478mm. espacialmente las

variaciones trmicas en las latitudes bajas se

encuentran relacionadas con la altitud. en general

hay una relacin inversa segn la cual para cada

100 metros de altitud se registra un cambio de

temperatura de 0,7 grados centgrados. en el anexo

8 se puede observar los valores para la

presipitacion.

El tramo seleccionada para el diseo de un

viaducto corresponde a la subcuenca numero 4 que

presenta graves problemas de contaminacion, por

estar en el limite municipal, no se tienen datos de

los caudales. por esta razon el caudal maximo

esperado es de 5416 litros por segundo

correspondiente al caudalpico esperado como

periodo de retorno de la subcuenca numero 3. con

la informacion anterior, se ha realizado un

proyecto el cual se trata de un puente de arco

mixto de tablero superior con una longitud entre

estribos de 98m, la luz del arco es de 54 m. la

plataforma tiene una anchura total de 8,5 m

formada por dos calzadas de 3,65 m de ancho cada

una.

El viaducto estaba formado, inicialmente, por una viga cajn con una luz de 40 metros y un

nico carril. Algunos inconvenientes de la va era la reduccin abrupta en el ancho de la

calzada en una zona con curva muy cerrada como se observa en la imagen 8.1, y un bajo

mantenimiento. El nuevo viaducto se construy con dos cajones metlicos con una losa

superior de hormign formando una estructura mixta. Posteriormente se sustituy por un

emparrillado de vigas ip. longitudinalmente est formado por tres vigas ip de 0,6 m de

altura, agrupados en un conjuntos de 3 vigas, arriostrados entre s por vigas transversales,

cada 14 m, tambin ip, que sirven para transmitir la carga a los pilares cilndricos nicos

que salen de cada uno de los dos arcos tubulares inferiores.



Imagen 8.5. Cimentacin.

Encima de las vigas metlicas se colocan losas prefabricadas de hormign que sirven de

soporte a la losa in situ de 25 cm de espesor y con la cual forma la estructura mixta del

tablero. Los arcos son de directriz parablica de 54 m de luz y 20m de flecha. Cada arco est

formado por un tubo metlico de 1,0 m de dimetro, relleno de hormign para formar un

arco mixto. Cada pareja de tubos estn unidos entre s en los puntos donde recibe la carga

del dintel. Esta unin est compuesta por dos chapas de acero verticales y

una segn la inclinacin del arco en cada posicin, lo que proporciona la rigidez horizontal

conjunta a los arcos. Los arcos se cimentan por medio de un elemento de hormign armado

con la seccin trasversal que transmite la carga a la roca. Esta cimentacin es comn con la

pila

adyacente al arco. Cada tres vigas longitudinales estn apoyadas en el centro por medio de

una pila que es un tubo de acero de 0,5 m de dimetro constante. La altura de las pilas es

variable. Las pilas llevan en su parte superior una placa rigidizada para recoger la carga del

dintel. Las pilas se apoyan bien en el suelo portante mediante pilotes llega al estrato portante

a 20 metros de profundidad. Con la seccin trasversal mostrada. La roca mediante una



zapata de hormign armado, o bien sobre los arcos por medio de una pieza metlica que

transmite la carga a los tubos. Entre la pila y el dintel hay apoyos de neopreno para

independizar los movimientos relativos.

Para el peso propio y carga muerta se ha puesto el axil de peso propio acero ms hormign.

se a calculado tambin una carga horizontal de sismo y viento que tienen mayores efectos en

la estructura. Las cargas horizontales corresponden al trnsito promedio diario de 500

vehculos para una carga mxima de 300 toneladas teniendo en cuenta el peso propio de la

estructura.

Aza Jimenez Maje Paez Proyecto Final

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