UNIVERSIDAD NACONALSANTIAGO ANTNEZ DE MAYOLO

TRABAJO ESCALONADO

INTRODUCCIN

Es una va de dominio y uso pblico, proyectada y construida fundamentalmente para la circulacin de vehculos automviles. Las carreteras se distinguen de un simple camino porque estn especialmente concebidas para la circulacin de vehculos de transporte. El Diseo geomtrico de carreteras En base a los temas explicados en clase, y a los informes que se ha ido presentando durante el transcurso del rea, prcticas de instruccin y/o dirigidas y a las consultas por parte de los alumnos; referente al Mtodo Topogrfico de diseo de carreteras, los integrantes del curso realizan un trabajo final donde se explica y se inserta todo lo aprendido en el presente ciclo, como los clculos y los planos anexados.Una vez escogida la ruta seleccionada, se procedi a realizar el trazo preliminar de la poligonal sobre la cual se calcularan los PI (puntos de inflexin), luego se calcularan el trazo de la curva horizontal con el radio respectivo para luego realizar el perfil longitudinal y trazar la lnea de sub-rasante, calcular las curvas verticales.

a. OBJETIVO GENERAL

Disear un modelo de carretera sobre el plano topogrfico de zona rural Realizar el estudio definitivo del kilmetro dado de la ruta seleccionada.

b. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Disear la curva horizontal que correspondan. Elaborar un cuadro de elementos de cada curva. Disear el perfil longitudinal del tramo (rasante y curva vertical). Disear la seccin transversal de la carretera

2. MARCO TEORICO

ESTUDIO DEFINITIVO:Tambin se le llama Proyecto de Gabinete, el objetivo del proyecto de gabinete es acomodar el trazo detallado, tanto as como fuera posible a la topografa del terreno, siguiendo las normas establecidas en el DG-2001.

ESTUDIO EN PLANTA DEL EJE DE LA CARRETERA El empleo de las tangentes, pero estas que sean largas de longitud para que as se puedan adaptar ms a la forma del terreno real. Muchas veces evitar los cambios en el alineamiento Evitar tambin muchas veces las curvas horizontales reversas, para lo cual se deber verificar las distancias de la transicin del peralte de cada una de ellas.

DETERMINACION DE LA OROGRAFIA DEL TERRENOPrimero realizaremos un reconocimiento de la zona, luego pasamos a determinar los clculos lo cuales no facilitaran en la seleccin de tipo de topografa y orografa. Segn la normas DG-2001, consideramos:

CUADRO DG 2001

TOPOGRAFIAOROGRAFIA

0 - 10LlanaTIPO I

10 - 20OnduladaTIPO II

20 - 30AccidentadaTIPO III

30 - msMuy accidentadaTIPO IV

CLASIFICACION SEGN CONDICIONES OROGRAFICASDEL TERRENO DEL PUNTO N 18-35.

v

Carreteras de Tercera ClaseSon carreteras con IMDA menores a 400 veh/da, con calzada de dos carriles de 3,00 m de ancho como mnimo. De manera excepcional estas vas podrn tener carriles hasta de 2,50 m, contando con el sustento tcnico correspondiente. Estas carreteras pueden funcionar con soluciones denominadas bsicas o econmicas, consistentes en la aplicacin de estabilizadores de suelos, emulsiones asflticas y/o micro pavimentos; o en afirmado, en la superficie de rodadura. En caso de ser pavimentadas debern cumplirse con las condiciones geomtricas estipuladas para las carreteras de segunda clase.

SELECCIN Y FUNDAMENTACIN DE LOS PARMETROS PARA EL ESTUDIO DE RUTAS.

Segn la clasificacin el tipo de carretera es de: Tercera clase. Segn la clasificacin el tipo de carretera y la orografa: se calcula la velocidad directriz velocidad directrizCo

Co

FUENTE: Tabla 101.01 de las Normas de Diseo Geomtrico DG - 2001 del MTC.La velocidad de diseo ser de 40 KPH. DETERMINACIN DE LA PENDIENTE MXIMA SEGN TABLA 403.01 La pendiente mxima ser de 9% pero para el trazo ser de (9/2)+2 = 6.5% FUENTE: Tabla 403.01 de las Normas de Diseo Geomtrico DG - 2001 del MTC

DATOS BSICOS DE LOS VEHCULOS DE DISEO: OBTENIDOS DE LA TABLA 202.01.FUENTE: Tabla 403.01 de las Normas de Diseo Geomtrico DG - 2001 del MTC. Tipo de Vehculo: Camin de 3 ejes. Nomenclatura: C3 Alto Total: 4.10 Ancho Total: 2.60 Largo Total: 12.20 Longitud entre ejes: 7.6 Radio Mnimo Rueda Externa Delantera: 12.80 Radio Mnimo Rueda Interna Trasera: 7.40

RADIOS MNIMOS Y PERALTES MXIMOS PARA DISEO DE CARRETERAS: Ubicacin de la VaVelocidad de diseo (Kph) mx%Radio Calculado (m)Radio Redondeado(m)

Area Rural(Tipo 1,2 3)308,0028.330

408,0050.450

458,0066.270

508,008285

608,00123.2125

708,00175.4175

808,00229.1230

908,00303.7305

1008,00393.7395

1108,00501.5505

1208,00667670

1308,00831.7835

1408,001028.91030

1508,001265.51265

CURVAS HORIZONTALESSon las curvas usadas en planos horizontales para conectar dos secciones tangentes rectas, y se usan dos tipos: arcos circulares y espirales.

CURVAS HORIZONTALES SIMPLESCuando estn constituidas por un tramo de una sola circunferencia que empalma dos tangentes

CURVAS HORIZONTALES COMPUESTASSon aquellas que estn constituidas por dos o ms curvas circulares simples de radios diferentes.Se emplea generalmente con el fin de obtener que el eje de la va se ajuste lo ms posible a la configuracin del terreno.

CURVAS HORIZONTALES REVERSASSon las que se forman al poner una curva a continuacin de otra pero son de deflexin contraria. Estas curvas no son recomendadas en el trazo de una carretera, salvo que exista entre ellas la distancia suficiente para albergar las dos longitudes de transicin de peralte de las curvas.(LRP1 + LRP2) PT1 PC2 (LRP1 /2 + LRP2/ 2)

.

ELEMENTOS DE CURVAS HORIZONTALESLos elementos de las curvas horizontales, que permiten su ubicacin y trazo en el campo son:

ELEMENTO DE CURVASIMBOLOFORMULA

TangenteTT = R Tang. ( I / 2 )

Longitud de CurvaLL = (3.1416) R I180

CuerdaCC = 2 R Sen ( I / 2 )

ExternaEE = R (Sec. (I / 2 ) 1)

FlechaFF = R ( 1 cos ( I / 2 ) )

RADIOS MINIMOS NORMALESLos radios mnimos que se usarn en las diferentes carreteras sern funcin de la velocidad directriz y del peralte, de acuerdo a los valores qua se indican en la TABLA 402.02 de las normas de diseo geomtrico DG-2001.R = v2 / 127 (p + cf.)

TABLA 402.02RADIOS MNIMOS Y PERALTES MXIMOS PARA DISEO DE CARRETERASUbicacin de la vaVelocidad de diseo (kph)p mx. %Radio mnimo (m)

rea Urbana (Alta Velocidad)304,0035

404,0060

504,00100

604,00150

704,00215

804,00280

904,00375

1004,00495

1104,00635

1204,00875

1304,001110

1404,001405

1504,001775

rea Rural (con peligro de hielo)306,0030

406,0055

506,0090

606,00135

706,00195

806,00255

906,00335

1006,00440

1106,00560

1206,00755

1306,00950

1406,001190

1506,001480

rea Rural Llana (Tipo 1,2 3)308,0030

408,0050

508,0085

608,00125

708,00175

808,00230

908,00305

1008,00395

1108,00505

1208,00670

1308,00835

1408,001030

1508,001265

rea Rural Accidentada o Muy Accidentada (Tipo 1,2 3)301225

401245

501270

6012105

7012150

8012195

9012255

10012330

11012415

12012540

13012665

14012815

15012985

PERALTESe denominaperaltea lapendientetransversal que se da en las curvas a la plataforma de unava frreao a la calzada de unacarretera, con el fin de compensar con una componente de su propiopesola inercia (ofuerza centrfuga, aunque esta denominacin no es acertada) del vehculo, y lograr que la resultante total de las fuerzas se mantenga aproximadamente perpendicular al plano de la va o de la calzada. El objetivo del peralte es contrarrestar lafuerza centrfugaque impele al vehculo hacia el exterior de la curva. Tambin tiene la funcin de evacuar aguas de la calzada (en el caso de las carreteras), exigiendo una inclinacin mnima del 0,5%.La frmula terica del peralte (vlida para ferrocarriles y carretera), en ausencia de rozamiento, para una velocidady un radio de giroes:

Dondees el ngulo de peralte. El peralte se define justamente como esta tangente, as que es una magnitud adimensional.

SOBREANCHONecesidad del Sobreancho: La necesidad de proporcionar sobreancho en una calzada se debe a la extensin de la trayectoria de los vehculos y a la mayor dificultad en mantener el vehculo dentro del carril en tramos curvos.Valores del Sobreancho: El sobreancho variar en funcin del tipo de vehculo, del radio de la curva y de la velocidad directriz. Su clculo se har valindose de la siguiente frmula:

Dnde:Sa:Sobreancho (m)

n:Nmero de carriles

R:Radio (m)

L:Distancia entre eje posterior y parte frontal (m)

V:Velocidad de Diseo (Kph)

El primer trmino depende de la geometra y el segundo de consideraciones empricas que tienen en cuenta un valor adicional para compensar la mayor dificultad en calcular distancias transversales en curvas.La consideracin del sobreancho, tanto durante la etapa de diseo como durante la de construccin, exige un incremento en el costo y trabajo compensado solamente por la eficacia de ese aumento en el ancho de la calzada. Por lo tanto los valores muy pequeos de sobreancho no tienen influencia prctica y no deben considerarse.Por ello en carreteras con un ancho de calzada superior a 7,00 m, se dispensa el uso de sobreancho, segn el ngulo de deflexin. Igualmente en curvas con radios superiores a 250 m, conforme al ngulo central.Para tal fin, se juzga apropiado un valor mnimo de 0,40 m de sobreancho para justificar su adopcin.Se toma un valor para L que corresponde al vehculo de diseo C2 B2. Se puede determinar el sobreancho de la va de acuerdo con la relacin geomtrica anteriormente dada o empleando la figura 402.02, que muestra los valores de sobreancho, para el vehculo de diseo y 2 carriles.Se recomienda detallar completamente el sobreancho en los planos de construccin y de esta forma facilitar su interpretacin.Longitud de Transicin y Desarrollo del Sobreancho: El sobreancho se distribuye en el lado interno de la curva, teniendo en consideracin la facilidad en su construccin pero sobre todo la maniobrabilidad del conductor al tomar la curva, en comparacin con una distribucin del sobreancho a cada lado de la calzada.

CURVAS VERTICALES Una curva vertical es una curva de carretera que conecta dos partes de carretera que tienen pendientes de distinta polaridad (una pendiente aumenta mientras otra se reduce). Disear una curva vertical adecuada es importante para asegurar una conexin correcta entre las dos partes de la carretera, as como para proporcionar seguridad a los conductores. El diseo de la carretera vertical es puramente matemtico y puedes realizar con unos sencillos clculos.CLASES DE CURVAS VERTICALES:Pueden ser de dos clases.1) Curvas convexas o salientes.

2) Curvas cncavas o colgantes.

PERFIL LONGITUDINALUn perfil longitudinal es un perfil topogrfico a lo largo del eje de la planta, y por tanto, es la interseccin de la superficie topogrfica con el plano vertical que contiene al eje de la planta.El perfil longitudinal se utiliza para proyectar el alzado de la carretera. Se puede obtener a partir de la cartografa base (que tendr curvas de nivel), pero lo ms preciso es obtenerlo despus de realizar el replanteo del eje de la carretera. A la vez que se replantean los puntos secuenciales se toman sus cotas.

Proceso para la obtencin del perfil longitudinal

1. Luego de haber elegido la mejor ruta y haber definido la poligonal preliminar se estacara en: Estudio preliminar a cada 50 y 100 m. Estudio definitivo a cada 20m. en tramos rectos y a cada 10m en tramos curvos. Adems cuando se llegue al kilmetro se traza una lnea perpendicular al eje de la poligonal donde se colocar una circunferencia de 1cm de dimetro con el nmero de kilmetro y el estacado deber ir enumerado.

Se determina la cota de cada estaca siguiendo el procedimiento.

CALCULO DE LA COTA PPor relacin del 1. Para el clculo de h

h = 2

2. Para el clculo de h

h = 2 e = 2 m

3. Los valores de las distancias y cotas de cada estaca se procede a dibujar el perfil longitudinal a escala 1/2000 en el horizontal y 1/200 en la vertical.ala 1/2000 en el horizontal y 2 y cotas de cada estaca se procede a dibujar el perfil longitudinal a escala 1/2000 en el horizo

SECCIONES TRANSVERSALESLa seccin transversal de una carretera en un punto de sta, es un corte vertical normal al alineamiento horizontal, el cual permite definir la disposicin y dimensiones de los elementos que forman la carretera en el punto correspondiente a cada seccin y su relacin con el terreno natural.Para agrupar los tipos de carreteras se acude a normalizar las secciones transversales, teniendo en cuenta la importancia de la va, el tipo de trnsito, las condiciones del terreno, los materiales por emplear en las diferentes capas de la estructura de pavimento u otros, de tal manera que la seccin tpica adoptada influye en la capacidad de la carretera, en los costos de adquisicin de zonas, en la construccin, mejoramiento, rehabilitacin, mantenimiento y en la seguridad de la circulacin.En el presente captulo se describirn los elementos de la seccin transversal normalizando sus dimensiones e inclinaciones, donde sea procedente.El diseo estructural del pavimento y obras de arte, si bien son determinantes en la seccin transversal, son materia a ser normadas en otro documento, por ello se exponen aqu slo aspectos geomtricos que brinden coherencia al captulo.Para obtener las secciones transversales en un trazo topogrfico, se debe seguir los siguientes pasos: En el plano en planta, donde se tiene ya el trazo horizontal; con lo que se haba obtenido un conjunto de pasos ordenados que pueden ser trasladados a un dibujo a escala, dicho dibujo es la forma del terreno en sentido perpendicular al eje, para lo cual resulta muy ventajoso llevar el siguiente registro. A escala 1/200, tanto horizontal como vertical, se debe llevar los datos a fin de ubicar cada uno de los puntos de las secciones transversales y luego de graficarlos, unirlos con segmentos de recta. En cada seccin transversal se ubica la cota de la sub-rasante. Con la ayuda de una plantilla o caja, de acuerdo a las Secciones Tpicas, la que previamente se habr diseado y dibujado la plataforma de la carretera con sus correspondientes taludes de corte y/o relleno en forma abierta, se procede a dibujar la caja del siguiente modo.

Se desliza la plantilla por debajo de la lmina de las secciones transversales, debiendo hacer coincidir la cota de rasante (o sub-rasante) que se seala en el plano con el centro de la plataforma que corresponde ubicar, segn como se haya encontrado el nivel de la rasante o sub-rasante respecto del nivel del terreno de la estaca en estudio. Luego se calcula y se dibuja la seccin correspondiente. Finalmente se anota las cotas de la rasante en el plano para cada una de las estacas.

CALCULO DE LA POLIGONAL DEL KILOMETRO.Trazada la poligonal base, ya se poda trabajar con el estudio preliminar del km asignado. La medida de ngulos de deflexin y los azimuts de cada PI solo son calculados, as como las coordenadas de los tramos de la poligonal que constituyen el kilometraje.TRAZO Y CALCULO DE LA SUBRASANTE Trazo y calculo de la subrazante En base a los puntos y perfil del terreno se trazar la subrasante teniendo en cuanta que es bueno tener un rea de corte y relleno de tal manera que se compensen en lo posible para la cual existan varios mtodos.MTODO DEL HILO Es el mtodo ms utilizado para el trazo de la subrasante y consiste en que apoyados en un hilo se planten lneas de subrasante para un conjunto de puntos de un terreno que sigan aproximadamente una misma inclinacin.Por ejemplo:Ci = 2580.00h = +19.0C = 2561.00h = 325 = DH I = .

ESTACADO.Esta parte del trabajo consiste en medir segmentos de recta de 50 m, desde el punto 00+00 Km hasta concluir la distancia de 01+00 km, en total se colocarn 20 estacas( para 1Km).CALCULO DE LAS ESTACAS INTERMEDIAS DE LA SUBRASANTEEl clculo de las estacas intermedias de la subrasante se calcula aplicando la regla de tres simple, usando para esto las cotas iniciales y finales para hallar la pendiente, luego multiplicando la pendiente por la distancia del tramo de poligonal y la distancia de la estaca a la cual se le quiere encontrar la cota.Se debe tener en cuenta los siguientes criterios: Las pendientes no deben ser mayores que las mximas permitidas en el reglamento. Es preferible tener ms corte que relleno a fin de tener la plataforma de la va en terreno slido Se recomienda ubicar en estacas enteras. No generan continuos cambios de pendiente.

ELABORACIN DE SECCIONES TRANSVERSALES.Para la elaboracin de las secciones transversales se rectas perpendiculares a la lnea de poligonal, para poder medir la distancia de la estaca a cada curva de nivel, se midieron 20 metros en ambas laterales es decir 20 metros a la derecha y 20 metros a la izquierda, luego se calcul el desnivel de cotas, y como ya se tena la distancia horizontal, se elaboraron las secciones. Los datos que se obtuvieron al realizar las medidas se muestran

CALCULOS DESARROLLADOS

CAMINOS I Pgina 1