Diseño Geometrico de Carreteras

5/19/2018 Diseo Geometrico de Carreteras

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Diseo Geometrico de Carreteras

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DISEO GEOMETRICO DE CARRETERAS

METODO TOPOGRAFICO

ESTUDIO DEFINITIVO

1. TOPOGRAFIA

Esta evaluacin se realizar teniendo en cuenta los tres t ipos detopografa, cuyas caracterst icas se definen a continuacin:

TOPOGRAFIA INCLINACION ESPACIAMIENTO DECURVAS MAESTRAS

PLANA 0 a 10 Ms de 56ONDULADA 10 a 20 28 a 56

ACCIDENTADA 20 a ms Menos de 28

En el presente trabajo tenemos pendientes de 66% 100% y,142% lo cual representa ngulos mayores a los 20, adems dela disposicin y geometra de las curvas de nivel que presentanmuchas entrantes y salientes concluimos que la topografa dondese desarrollara el proyecto es ACC IDENTADA .

I. METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTO

1. SELECCIN DE TIPO DE CARRETERA Y PARAMETROS DE DISEO

1.1. TIPO DE CARRETERA

La carretera debe clasificarse necesariamente de acuerdo a tres criterios:

a. POR SU SERVICIO

CLASIFICACION IMD

AUTOPISTAS Mayor a 4000 Vehculos /da

MULTICARRIL Mayor a 4000 Vehculos /da

PRIMERA CLASE 2000-4000 Vehculos /da

SEGUNDA CLASE 400-2000 Vehculos /da

TERCERA CLASE Menor a 400 Vehculos /da

El estudio realizado a la zona de influencia de la va arrojo como

resultado un IMD= 500 Veh/da.

Por lo tanto la va, segn su servicio es de TERCERA CLASE


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b. POR SU FUNCION

El proyecto servir de nexo entre localidades de la provincia de

Cajamarca, por lo cual se la tipificara como una carretera que

pertenece al sistema vecinal o red vial terciaria.

c. POR SU OROGRAFIA

Se clasifica por orografa de acuerdo a la pendiente del terreno en un

eje ms o menos perpendicular a la va.

CLASIFICACION PENDIENTE ( i )

TIPO 1 i< 10%

TIPO 2 10%< i


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Debido a las caractersticas geomtricas de un C2 el siguiente graficomuestra el radio con el que podr abordar una curva sin problemas.

1.2.2. VELOCIDAD DIRECTRIZ

La velocidad directriz o de diseo es la escogida para eldiseo, entendindose que ser la MAXIMA que se podr

mantener con seguridad sobre la totalidad de la carretera,cuando las circunstancias sean favorables para queprevalezcan las condiciones de diseo.Esta velocidad se obtiene de las normas DG 2001 cuadro101.01 impuestas por el ministerio de transportes; est enfuncin del t ipo de carretera.


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Del cuadro obtenemos que para una carretera de tercera clase yorografa t ipo 4 la velocidad es 30 KPH

1.2.3. .- PENDIENTE Es el grado de inclinacin que t iene unalnea o plano horizontal respecto a la horizontal, en elcaso de caminos o en topografa se acostumbra expresara las pendientes en porcentaje. No viene a ser mas que latangente del angulo que forman con la horizontal,mult ipl icado por 100.

Para el diseo de caminos la norma DG 2001establece lmites que aseguraran la correcta funcionalidadde la carretera estos l imites son:

Pendiente Mnima:Es el valor mnimo aceptable y es igual a 0.5 %pudindose uti l izar pendientes horizontales, slo si son dotadosde cunetas con pendientes necesarias que garanticen el drenaje.

Pendiente Mxima o Lmite (est en funcin del tipo de carretera):Seconsidera como mximo para el trazo de carreteras, basado enla tabla 403.01 de la DG 2001:

Para nuestro caso la pendiente mxima es de 12%pero tendr que tenerse en cuentaque esta pendiente se refiere a la pendiente que tendr el eje definitivo de la va. Paraefectos de trazos preliminares como es el trazo de la lnea de gradiente se usara comomxima pendiente la mitad ms 2 o sea una pendiente mxima del 8%. A fin deasegurar que el trazado final del eje no supere el 12% de pendiente mxima producto deltrazo de poligonal.


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1.2.4. ANCHO DE CALZADA

De acuerdo a la tabla el ancho de calzada es 6m.1.2.5. ANCHO DE BERMAS

De acuerdo a la tabla el ancho de bermas es 0.50m.


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1.2.6. RADIO MINIMO

De acuerdo a la tabla el radio mnimo es 30 m.

1.2.7. PERALTE MAXIMO

De acuerdo a la tabla el peralte mximo es 12%.

1.2.8. SOBREANCHO


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De acuerdo a la tabla el sobreancho es 2.8m.

1.2.9. CURV A DE TRANSICION MINIMA

De acuerdo a la tabla la long. De transicin minima es 28m.1.2.10. Dp


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1.2.11. Da

De acuerdo a la distancia de adelantamiento es 104m.


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1.2.12. BOMBEOPara la zona el SENAMHI indico una precipitacin de 450mm/ao

De acuerdo a la tabla el bombeo vara entre 3-3.5%.

1.2.13. CUNETASLas DG 2001 indican que la profundidad de las cunetas vara de 0.20m para regiones secas, 0.30 para regiones lluviosas y 0.50 m pararegiones muy lluviosas. En cuanto a la inclinacin la obtenemos de latabla 304.12. Debe tenerse en cuenta que estos datos se utilizaransiempre y cuando el diseo hidrulico indique valores menores.

Como tenemos un IMD = 350 y velocidad de 30Km/h de la tablatenemos que la relacin V: H = 1:2


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1.2.14. TALUDES

Para la seccin tpica que presentaremos consideraremos un casopromedio de altura de corte y de suelo, por lo tanto la relacin H:Vser: 1:1

1.2.15. DERECHO DE VIA

De acuerdo a la tabla el ancho minimo de faja dominio es 15m.


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1.2.16. ZONA DE PROPIEDAD RESTRINGIDA

De acuerdo a la tabla la zona de propiedad restringida es 10m.

RESUMEN DE LOS PA RAMETROS DE D I SEO

PARMETRO VA LOR

V e l o c i d a d d i r e c t r i z 3 0K p h

Pen d i e n t e mx i m a 1 2%

A n c h o d e c a l z a d a 6m

A n c h o d e b e r m a s 0 .5 m

Rad i o m n im o 3 0m

Pe r a l t e mx i m o 1 2%

S o b r e a n c h o 2 .8m

Cu r v a d e t r a n s i c i n mn im a 2 8m

Da 1 0 4mB om b e o 2%

Cu n e t a s V : H ( 1 : 2 )

T a l u d e s H : V ( 1 : 1 )

De re ch o de va 15m

Z o n a d e p r o p i e d a d r e s t r i n g i d a 1 0m

2. DISEO EN PLANTA ( CURVAS HORIZONTALES)

Radios de diseo:Los radios de las curvas estn en funcin de la velocidad directriz y

del peralte. Los radio mnimo a emplearse segn la velocidad directriz es de 30 metros.

-Peraltes: El peralte de una curva es la inclinacin transversal de la superficie de lacalzada de una carretera hacia la parte interior de la curva, dispuesto con el objeto decontrarrestar la accin de la fuerza centrfuga a fin de garantizar la estabilidad de losvehculos. Estos valores se obtienen de la Lmina 5.3.4.1. de las N.P.D.C.; para elpresente estudio, en curvas con radios mayores de 850 m. se mantendr el peralte de 2%(tabla 5.3.4.1).


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-Longitud de transicin del peralte:Es la longitud en tangente inmediatamente antes ydespus de una curva horizontal en la cual se logra el cambio gradual de una seccin de lacalzada con bombeo a otra seccin en peralte y viceversa.

Los valores mnimos de la longitud de transicin estn indicados en la DG 2001.; sinembargo, en este estudio se calcular con la siguiente frmula:

Lt =()

Ip max = 1.8-0.01VDonde:

Pf: peralte final

Po: peralte inicial

V: velocidad directriz (Km)

ELEMENTOS DE LAS CURVAS HORIZONTALES:

Elementos de curvas horizontales: Los elementos de las curvas horizontales, que permitensu ubicacin y trazo en el campo, son:

PI : Interseccin de dos alineamientos.PC : Principio de curva.PT : Trmino de curva o principio de tangencia.R : Radio de la curva.

T : Tangente de la curva.E : Externa.Lc : Longitud de curva circular (arco PC-PT).C : Cuerda entre el PC y PT.F : Flecha.I : ngulo de interseccin de dos alineamientos (ngulo de deflexin).


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CUADRO N 3.4: ELEMENTOS DE CURVA SIMPLE

ELEMENTO DECURVA

Smb. FRMULA

Tangente

Longitud de Curva

Cuerda

Externa

Flecha

T

Lc

C

E

F

)2

I(R=T tan

180

IR=Lc

)2

Isen(R2=C

1]-)2

I([R=E sec

)]2

I(-[1R=F cos

Haciendo uso de las formulas anteriores y basndonos en algunas consideracionestrazamos los radios y calculamos sus respectivos elementos de curvas:

Calculo de los elementos para la primera curva (curva N 06 del alineamiento total)

a. Rmin =

( )

a= 1

()

= 29.03

b. Lc = =

= 34.31


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c. )2

I(R=T tan

= 29.03 tan (66.7/2)= 19.4

d. 1]-)2I

([R=E sec E = 29.03 ( sec(66.7/2)-1)E = 15.81

e. P = (R*Pmax)/R minP = 29.03*12/30P = 10%

f. Lt =()

Ip max = 1.8-0.01V= 1.5%Lt= ((10+3)*3)/1.5

Lt = 26.34

De igual manera se calculan los elementos de curvas para cada una de ellas,asi como tambin las coordenadas de los puntos importantes del alineamientocomo son Pcs, Pts, Pis , etc.

A continuacin mostramos una tabla con estos clculos:

Cuadro de elementos de curvasELEMENTOS DE CURVAS

N R(m) T(m) Lc E P(%) B(%) Lt(m)06 30 19.74 34.31 5.81 10.17 2 26.3407 30 23.6 39.80 8.28 10.17 2 26.3508 75 17.3 34.09 1.98 4 2 1409 70 37.78 69.29 9.54 4.28 2 14.5710 100 24.82 48.97 2.49 2.45 2 10.9111 16 6.79 73.36 0.60 8.25 2 10.512 100 34.09 65.18 6.24 3.34 2 12.66

13 95 44.60 83.4 9.94 3.15 2 12.3114 110 34.91 67.0 5.3 2.72 2 11.45

Calculo de progresivas:PUNTO ECUACION PROGRESIVAP inicial - Km 01+00

PI6 PI inic+58 Km 01 +04+8PC6 PI6-T1 Km 01+02+18.6PT6 PC6+LC1 Km 01+06+12.91


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PI7 PT6+43-T1 Km 01+08+16.51PC7 PI7-T2 Km 01+06+12.81PT7 PC7+LC2 Km 01+10+12.71PI8 PI7+101-T2 Km 01+18+10.11PC8 PI8-T3 Km 01+16+12.81PT8 PC8+LC3 Km 01+20+6.9PI9 PT8+66-T3 Km 01+24+15.6PC9 PI9-T4 Km 01+20+17.82PT9 PC9+LC4 Km 01+28+7.11PI10 PT9+157.2-T4 Km 01+40+6.53PC10 PI10-T5 Km 01+38+1.71PT10 PC10+LC5 Km 01+42+10.68PI11 PT10+95-T5 Km 01+50+0.86PC11 PI11+28 Km 01+52+8.86PT11 PI11+100 Km 01+58+14.77PI12 PI12-T6 Km 01+64+19.95PC12 PC12+LC6 Km 01+76+15.66

PT12 PT12+149.8-T6 Km 01+72+11.6PI13 PT12+T12 Km01+76+15.66PC13 PI13-T7 Km 01+76+15.66PT13 PC13+LC7 Km 01+80+14.46PI14 PT13+89-T7 Km 01+82+1.36PC14 PI14-T8 Km 01+84+9.54PT14 PC14+LC8 Km 01+86+15.7

COORDENADASPUNTO ESTE NORTEKM 01 623515.48 9243980.68PC6 623477.35 9243974.49PI6 623458.18 9243971.38PT6 623447.75 9243987.74PI7 623435.06 9244007.64PC7 623447.75 9244024.38PT7 623451.70 9244066.99PC8 623494.08 9244079.26PI8 623506.28 9244084.94PT8 623522.62 9244088.52PC9 623532.94 9244100.92PI9 623568.62 9244157.55

PT9 623577.85 9244229.29PC10 623600.96 9244253.36PI10 623607.03 9244273.14PT10 623622.38 9244329.07PC11 623642.47 9244346.76PI11 623603.80 9244293.53PT11 623583.69 9244266.00PC12 623586.87 9244232.06PI12 623593.52 9244161.26


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PT12 623597.659 9244116.86PC13 623566.18 9244085.29PI13 623559.48 9244078.57PT13 623534.82 9244053.06PC14 623528.73 9244019.48PI14 623505.38 9243887.60PT14 623500.82 9243861.85

3. DISEO EN PERFIL ( CURVAS VERTICALES)

Las curvas verticales pueden ser:

a. Curvas verticales cncavasb. Curvas verticales convexas

Estas a su vez pueden ser simtricas o asimtricas. Preferentemente se

tratara de disear curvas verticales simtricas; las curvas verticales sedisean teniendo en cuenta las distancias de visibilidad.

Procedimiento para el diseo de curvas verticales:

1. Necesidad de curva vertical:

A= 4.34 + 2.4A = 6.74 es mayor que 2 por lo tanto necesita curva vertical

2. Determinacin de Lmin: (Dp = 31)

Lmin= 2Dp 200(H + Dp*Tg(b))/AReemplazando tenemos :L min = 26.29

Como 31>26.29 entonces L min = 26.29 m3. Asumimos la longitud de la curva

Segn la topografa asumimos una longitud de 300 m4. Calculo de correccionesMediante las formulas h = (L*A)/800 y y = x^2*A/(200L) obtenemos:

Progresiva x YKm 01+24+10 0 0

Km 01+26 10 0.004Km 01+28 20 0.028Km 01+30 20 0.077Km 01+32 20 0.151Km 01+34 20 0.249Km 01+36 20 0.372


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Km 01+38 20 0.520Km 01+40 20 0.692Km 01+42 20 0.519Km 01+44 20 0.372Km 01+46 20 0.249Km 01+48 20 0.150Km 01+50 20 0.077Km 01+52 20 0.027Km 01+54 20 0.003

Km 01+54+10 10 0.00

5. Calculo de cotas corregidas de subrasante

Progresiva x Y Cotasubrasante

Cota sub.Corregida

Km 01+24+10 0 0 2221.1 2221.1Km 01+26 10 0.004 2220.664 2220.668

Km 01+28 20 0.028 2219.823 2219.851Km 01+30 20 0.077 2219.005 2219.082Km 01+32 20 0.151 2218.060 2218.211Km 01+34 20 0.249 2217.192 2217.441Km 01+36 20 0.372 2216.324 2216.696Km 01+38 20 0.520 2215.456 2215.976Km 01+40 20 0.692 2214.588 2215.28Km 01+42 20 0.519 2214.089 2214.599Km 01+44 20 0.372 2213.590 2213.962Km 01+46 20 0.249 2213.091 2213.340Km 01+48 20 0.150 2212.592 2212.742Km 01+50 20 0.077 2212.093 2212.170Km 01+52 20 0.027 2211.594 2211.621Km 01+54 20 0.003 2211.095 2211.098

Km 01+54+10 10 0.00 2210.85 2210.85

4. SECCIONES TRANSVERSALESLas secciones transversales se calculan haciendo un corte perpendicular al eje,en cada progresiva, y midiendo la distancia a cada curva y determinando la cotade esta, obteniendo un cuadro como es siguiente:D curva 2izquierda

D curva 1izquierda

progresiva D curva 1derecha

D curva 2derecha

8m 5m Km 01 3m 6m2716 2718 2720 2722 2724

Los clculos de esta manera realizados, as como las secciones se presentan enla parte de anexos al final del informe

5. AREAS Y VOLUMENES:


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Las reas se calculan mtodos topogrficos de triangulacin( Mtodo deltrapecio). Haciendo uso de la siguiente tabla calculamos los volmenes:

PROGRESIVA DISTANCIA AREAS VOLUMENESCORTE RELLENO CORTE RELLENO

KM 01+ 00 0 3.52 1.6301+02 20 17.13 0 403.3 001+04 20 23.23 0

01+04+10 10 28.26 001+06 10 45.78 0

01+06+10 10 70.87 001+08 10 76 0

01+08+10 10 68.48 001+10 10 47.92 0

01+10+10 10 42.70 001+12 10 43.03 001+14 20 29.83 0

01+16 20 14.07 0.8801+18 20 43.43 0

01+18+10 10 67.46 001+20 10 85.11 0

01+20+10 10 101.56 001+22 10 95.44 001+24 20 66.20 0

01+24+10 10 53.51 001+26 10 48.06 0

01+26+10 10 41.50 001+28 10 33.33 0

01+28+10 10 20.16 001+30 10 5.51 8.0901+32 20 5.30 37.0801+34 20 10.58 65.0701+36 20 0.84 82.8901+38 20 0.31 95.8001+40 20 7.26 61.39

01+40+10 10 14.16 48.0701+42 10 19.36 26.69

01+42+10 10 56.69 001+44 10 88.18 001+46 20 99.30 0

01+48 20 161.58 001+48+10 10 189.60 001+50 10 179.38 0

01+50+10 10 122.54 001+52 10 24.51 0

01+52+10 10 0 70.0901+54 10 0 122.56

01+54+10 10 0 137.6101+56 10 0 151.80


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01+56+10 10 0 175.1701+58 10 0 173.91

01+58+10 10 0 149.0601+60 10 0 124.27

01+60+10 10 0 108.7301+62 10 0 98.59

01+62+10 10 0.007 95.8801+64 10 0.007 94.2901+66 20 0.68 107.9801+68 20 3.41 46.5201+70 20 26.98 0.01501+72 20 50.31 0

01+72+10 10 53.87 001+74 10 52.12 0

01+74+10 10 45.48 001+76 10 40.86 0

01+76+10 10 39.48 0

01+78 10 42.35 001+78+10 10 47.79 001+80 10 52.49 0

01+80+10 10 52.68 001+82 10 44.78 0

01+82+10 10 32.07 001+84 10 10.32 0

01+84+10 10 4.41 5.5201+86 10 6.02 9.36

01+86+10 10 7.57 4.9501+88 10 12.47 1.0501+90 20 10.86 0.031

01+92 20 6.90 0.7301+94 20 18.98 001+96 20 59.66 001+98 20 29.16 0

Km 02+00 20 2.85 1.82

6. CONCLUSIONES :

7. BIBLIOGRAFIA:


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Manual de diseo geomtrico de carreteras DG 2001 del MTC.

CARRETERAS DISEO, CESPEDES A. Jose, Cajamarca Peru,Setiembre de 1997.

CAMINOS I-II(Carreteras), R.Paraud. Universidad Nacional de Ingenieria

Apuntes de clase Caminos I, UNC, ING. Alejandro Cubas Becerra.

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