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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN
MARCOS
Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA Facultad de Ingeniería Geológica, Minera, Metalúrgica y Geográfica E.P. Ingeniería Civil
Trabajo escalonado:
Diseño de Carretera de 3° Orden
Docente: Wilber Omar Garabito Baca Ciclo: VII Alumno: Fredy Gustavo Carrión Principe Fecha de entrega: 2 de noviembre del 2017 0
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ÍNDICE ........................................................................................... ...................... 2 1.-MEMORIA DESCRIPTIVA .....................................................................
1.1.
................................................................................................... 2 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................
1.2.
................................................................................... ........ 2 ASPECTOS GENERALES ...........................................................................
1.3.
ANTECEDENTES .................................................................................................. 3
1.4.
OBJETIVOS DEL ESTUDIO ................................................................................ 3
1.5.
.................................................................................................... 4 LOCALIZACIÓN .....................................................................................................
1.6.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA ZONA DEL PROYECTO ......... 4
................................................................. 6 2.-PLANO GENERAL DEL PROYECTO ..................................................................
2.1.
.......................................................................................... ................................. 6 PLANO DE UBICACIÓN .........................................................
2.2.
PLANOS GENERAL DEL PROYECTO ............................................................. 7
............................................................................................... 8 3.-ESTUDIOS BÁSICOS ................................................................................................
3.1.
ESTUDIO DE TOPOGRAFIA, TRAZO Y DISEÑO GEOMETRICO .............. 8
3.1.1.
.................................................................... ........... 8 ANÁLISIS DE ANTECEDENTES .........................................................
3.1.2.
.............................................................................. ...................... 8 TRABAJOS REALIZADOS ........................................................
3.1.3.
EQUIPO, PERSONAL Y METODOLOGIA EMPLEADA ............................ 9
3.1.4.
DISEÑO GEOMETRICO EN PLANTA Y PERFIL ..................................... 16
4.
........................................................................... 19 TRABAJOS REALIZADOS. ............................................................................
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ESTUDIO DEFINITIVO DEL PROYECTO: CONSTRUCCIÓN DE LA CARRETERA SALINAS MOCHE- SORINTO
1.-MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1. INTRODUCCIÓN El presente documento corresponde al Informe del Estudio de la Carretera SALINAS MOCHE - SORINTO .El contenido del presente informe incluye las siguientes especialidades. Describir las actividades realizadas
Elección de la mejor ruta.
Trazo de la gradiente.
Trazo de alineamiento.
1.2. ASPECTOS GENERALES La Carretera Laguna Salinas – Sorinto, tiene como inicio salinas de moche, permite el acercamiento entre las provincias de Arequipa y Moquegua A la fecha, la carretera Salina Moche - Sorinto NO EXISTE. La construcción de la vía aumentara el desarrollo potencial de la región haciendo que las necesidades de transporte se incrementen de manera notoria en algunas ocasiones, especialmente cuando la productividad, especialmente agrícola, de la región se encuentra estancada. Geográficamente la carretera une los pueblos de salinas moche y Sorinto.
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1.3. ANTECEDENTES El Ministerio de Transportes y Comunicaciones, a través del Proyecto Especial de Infraestructura de Transporte Departamental - PROVIAS DEPARTAMENTAL se ha propuesto desarrollar un Programa Masivo de Construcción, de Carreteras Longitudinales y Carreteras de Penetración a Nivel Nacional, como un Plan Integral de Redes Viales llevando progreso y desarrollo a los pueblos más alejados del Perú, fomentando el intercambio cultural, social, y económico entre los pueblos. El Ministerio de Transportes y Comunicaciones a través de su Unidad Ejecutora, ha priorizado entre otros proyectos, la ejecución del Estudio Definitivo del diseño de la Carretera Salinas Moche -Sorinto
1.4. OBJETIVOS DEL ESTUDIO El objetivo del presente estudio, es la elaboración del Expediente Técnico para la ejecución de las obras de la carretera Salinas Moche –Sorinto.
ALCANCES DEL PROYECTO
Elaborar el Expediente Técnico para la ejecución de la obra de creación de la Carretera Salinas Moche –Sorinto.
Elaborar el Estudio de Impacto Ambiental de la vía, planteando recomendaciones y medidas de mitigación para los impactos negativos que puedan originarse durante la ejecución de las obras.
Realizar los estudios de ingeniería básica: Tráfico y Seguridad Vial, Trazo y Topografía, Suelos, Canteras y Pavimentos, Hidrología e Hidráulica, Geología y Geotecnia y Estructuras.
Realizar los estudios de Línea de Base Socio Ambiental.
Elaborar el Plan de Manejo Socio-Ambiental.
Elaborar el Plan de Consultas Públicas y desarrollar las consultas públicas y específicas.
Elaborar los diseños de ingeniería: geométrico, de obras de arte y drenaje, de estructuras, de pavimentos, geotécnico, de señalización y seguridad vial.
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Identificar las afectaciones prediales dentro del derecho de vía.
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1.5. LOCALIZACIÓN El Proyecto está localizado en la zona sur este del departamento de Arequipa:
Carretera
: Salinas moche- Sorinto
Tramo
:Salinas Moche- Sorinto
Distrito : San Juan De Tarucani
Provincia : Arequipa
Región :Arequipa
Ubigeo :040119
Latitud Sur : 16° 24' 40.1" S (-16.41114644000)
Longitud Oeste : 71° 6' 56" W (-71.11554277000)
Altitud : 4350 msnm Huso horario :UTC-5
1.6. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA ZONA DEL PROYECTO Dentro de las características geográficas y climatológicas que presenta la carretera en estudio, tenemos:
Ubicación del Proyecto. La Carretera Salinas moche -Sorinto se encuentra ubicado en la provincia de Arequipa abarcando el distrito de San Juan De Tarucani y los centros poblados salinas Moche y Sorinto. El inicio del tramo km 0+000, se ubica en SALINAS MOCHE.
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Accesibilidad. Los accesos a la zona de estudio, es a través de la ruta terrestre vía asfaltada: Arequipa – salinas moche, con longitud aproximada de 63 Km., y tiempo de viaje de 1 horas 43 minutos
Altitud La altitud del trazo de la Carretera salinas moche, se desarrolla a una altitud de los 4350 m.s.n.m. el tramo se inicia en salinas moche y continua hasta llegar a Sorinto a una altura de 4480.00 m.s.n.m.
Clima, Temperatura y Pluviosidad. La carretera en estudio
presenta un clima típico de la faja costanera
varía de acuerdo a la altitud y la geomorfología del lugar presentando una temperatura promedio anual de 20º C con presencia de humedad relativa en la noche presentando un suelo residual en las pendientes moderadas. La zona en estudio presenta un régimen pluvial muy irregular, generalmente las precipitaciones pluviales se registran entre los meses de Marzo a Diciembre, siendo los de mayor precipitación los meses entre Julio a Diciembre.
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2.-PLANO GENERAL DEL PROYECTO
2.1. PLANO DE UBICACIÓN
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2.2. PLANOS GENERAL DEL PROYECTO
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3.-ESTUDIOS BÁSICOS
3.1. ESTUDIO DE TOPOGRAFIA, TRAZO Y DISEÑO GEOMETRICO 3.1.1. ANÁLISIS DE ANTECEDENTES La idea de la creación de esta carretera fue a pedido de los pobladores ya que necesitaban establecer una ruta de comercio para poder llegar al pueblo de Sorinto desde Salinas moche. Este proyecto traería beneficio tanto económico como social para estos dos pueblos que tendrían un traslado más corto en tiempo de pueblo a pueblo. Los documentos indicados, han servido de base para la elaboración de los trabajos de trazo y topografía del estudio en ejecución.
3.1.2. TRABAJOS REALIZADOS Los trabajos desarrollados incluyen el levantamiento topográfico de la franja de la vía, a partir del cual se procedió a desarrollar el trazo de la vía, la nivelación de BM’s y nivelación y seccionamiento del eje de la carretera, y los levantamientos topográficos complementarios. Para desarrollar los trabajos de campo, se ha contado con dos brigadas de topografía, cada brigada ha utilizado equipos de topografía de última generación, tanto en estaciones totales como niveles. En el caso de estaciones totales, la información almacenada ha sido exportada a PCs para su procesamiento y desarrollo haciendo uso de software especializado. El control horizontal en tramos de 5 km. aproximadamente, se ha realizado mediante pares de puntos geodésicos de la poligonal geodésica, georreferenciados con apoyo del sistema GPS por el método Estático al inicio y final de cada tramo de la poligonal geodésica, lo que permitirá hacer el cálculo de error y cierre de esta.
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Para los trabajos de levantamiento de la franja de la vía, así como para el replanteo del eje, se ha hecho uso de una Poligonal Básica de Apoyo enlazados y referidos a los hitos geodésicos de la poligonal geodésica efectuada. De acuerdo a las condiciones del terreno se generaron poligonales topográficas auxiliares, con la finalidad de realizar los
levantamientos
topográficos en zonas donde no alcanza la visibilidad desde los vértices de la Poligonal Básica de Apoyo, en los trabajos del levantamiento de la franja de la carretera se incluyeron levantamientos de todas las estructuras existentes. A partir de los BMs oficiales establecidos por el IGN, y con la nivelación geométrica de precisión se determinaron las cotas de los puntos de nuestras Poligonales Bases de Apoyo, y de los BMs para el presente estudio, dejando BMs cada 500 metros, según lo solicitado en los Términos de Referencia, la precisión de cierre de la nivelación cerrada ha sido menor a 0.012 m/km. Estos BMs se encuentran debidamente monumentados y rotulados, en lugares protegidos y fuera de los trabajos de explanaciones. La nivelación de estacas del eje del trazado geométrico, para la obtención del perfil longitudinal del terreno, y secciones transversales se realizaron tomando como referencia los BMs establecidos para el presente estudio. El procesamiento de la data topográfica recopilada se ha desarrollado con el uso de software de topografía Civil 3D, y AIDC
3.1.3. EQUIPO, PERSONAL Y METODOLOGIA EMPLEADA A.-
EQUIPO (01) Estación Total TRIMBLE SERIES 3600 (3605R) (01) Estación Total TRIMBLE SERIES 3600 (3603R) (01) Nivel de Ingeniero GEOMASTER AM-28 (01) Nivel de Ingeniero TOPCON
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(02) Eclímetros HOP de 7“
(01) GPS Navegador GARMIN 76 (01) Wincha Metálica de 30 m. (01) Wincha de Lona de 50 m. (04) Radios de Onda Corta WALKE TAKE MOTOROLA (01) Larga vistas (02) Camionetas 4x4 de doble cabina – Marca Toyota Las Estaciones Totales, se han empleado para trabajos de trazo y topografía, así como para trabajos de replanteo, los Niveles Automáticos, se han empleado en la nivelación geométrica cerrada y traslado de cotas a los BMs internos desde los BMs oficiales del IGN, así como para determinar las cotas de la Poligonal de Base de Apoyo, y para efectuar la nivelación de estacas del trazado geométrico. Los trabajos de Seccionamiento se han realizado con niveles, y en el caso de zonas de difícil acceso, se han empleado eclímetros.
B.- PERSONAL DE CAMPO (01) Ingeniero Especialista en Topografía, Trazo y Diseño Vial (01) Ingeniero Civil – Jefe de Brigadas (02) Topógrafos (02) Niveladores (02) Seccionistas (12) Ayudantes de Topografía (01) Cadista
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C.
METODOLOGIA EMPLEADA Trazo y Topografía
En cuanto a los trabajos de trazo, estos se han desarrollado en base al método Indirecto, debido a las variaciones que presentan las características topográficas, el tipo de vegetación y la visibilidad a lo largo de la carretera. En el caso del método indirecto, con la ayuda de la Poligonal Básica de Apoyo, consistió en realizar un levantamiento topográfico de la franja por donde se ubicaría el eje de la carretera o del borde de la plataforma existente complementada con el levantamiento de detalles que ayudaría a diseñar el eje. Con esta información procesada, haciendo uso de un software de topografía y diseño geométrico, se determinó el diseño en gabinete, en planta, perfil y secciones transversales; este eje propuesto una vez aprobado, se procedió a estacar en campo mediante el método de coordenadas, haciendo uso de la Estación Total.
Nivelación
Los trabajos de nivelación geométrica incluyeron nivelaciones geométricas cerradas (ida y vuelta) partiendo del BM oficial del IGN, con la nivelación geométrica de precisión se determinaron las cotas de los puntos de Control Topográfico y de nuestras Poligonales Bases de Apoyo, y de los BMs internos para el presente estudio, dejando BMs cada 500 metros, según lo solicitado en los Términos de Referencia, la precisión de cierre de la nivelación cerrada ha sido menor a 0.012 m/km. Los vértices de las poligonales de apoyo poseen cotas absolutas de partida y de llegada con que cuentan sus bases.
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Control Horizontal Geodésico
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El punto geodésico de enlace considerado para el presente estudio fue la señal SIRGAS de orden “A” de la Estación IGN, enlazada con placa de orden “C”
DISEÑO GEOMETRICO
El diseño geométrico de la carretera ha sido desarrollado según los términos de referencia, así como las recomendaciones de los especialistas de Tráfico, Geología y Geotecnia, Hidrológica e Hidráulica, y de Suelos y Pavimentos. El estudio incluye la determinación de la velocidad directriz, la sección transversal, ancho de calzada, ancho de berma, bombeo, taludes de corte y relleno, peraltes, y parámetros de diseño del alineamiento horizontal y vertical, distancia de visibilidad de sobrepaso, el radio mínimo para el peralte máximo, el sobreancho, la longitud de transición y la pendiente máxima.
DESCRIPCION DEL TRAZO El tramo en estudio presenta una topografía que varía de plana a semiondulada y ondulada, predominando los sectores semi-ondulados y en menor proporción los sectores planos.
Clasificación de la Vía de Acuerdo a la Demanda
De acuerdo a la demanda, el IMD obtenido en el estudio de tráfico, el tramo está comprendido entre 150 veh/día, y 300 veh/día, demostrándose que el IMD es menor a 400 veh/día, por lo que para el desarrollo del presente estudio, se considera que la vía clasifica como una Carretera de 3ra Clase
Clasificación de la Vía Según Condiciones Orográficas
Según las condiciones orográficas, el tramo objeto del estudio, atraviesa un sector de orografía, que es terreno accidentado (Tipo 3). A continuación, mostramos la sectorización de la carretera según condiciones orográficas:
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SUB TRAMO 1
CATEGORIA
OROGRAFIA TIPO
3da. clase
3
VELOCIDAD DIRECTRIZ Teniendo en cuenta la economía que debe buscarse en todo proyecto y las limitaciones presupuestales existentes para la viabilidad del proyecto, se ha optado por usar la menor velocidad de diseño determinada por el tipo de orografía establecida a partir de la tabla. Por lo que la velocidad directriz de diseño normada y propuesta es: SUB TRAMO 1
SUB TRAMO 1
CATEGORIA
OROGRAFIA
VELOCIDAD DE
TIPO
DISEÑO (DG-2014)
3
40 Km/h
3ra. clase
CATEGORIA
OROGRAFIA TIPO
VELOCIDAD DE DISEÑO (PROPUESTA)
ANCHO DE CALZADA (m)
3ra. clase
3
40 Km/h
6.00
BERMAS El ancho de bermas, está determinado en función a la Clasificacion de la Carretera,Tipo de Orografia,IMDA, y Velocidad de Diseño, cuya relación se encuentra definida en la tabla 304.02 de las Norma de DG-2014. La Norma de Diseño Geométrico DG - 2014 recomienda los valores de los anchos de Bermas de acuerdo a la tabla siguiente:
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P: Autopista MC: Carretera Multicarril o Dual (dos calzadas) DC: Carretera De Dos Carriles NOTA 1: En orografía tipo 3 y/o 4, donde exista espacio
NOTA 2: En caso de que una vía clasifique como carretera de 1ra. Clase y a pesar de ello se desee diseñar una vía multicarril, las características de ésta se deberán adecuar al orden superior inmediato. Igualmente si es una vía de segundo orden y se desea diseñar una autopista, se deberán utilizar los requerimientos mínimos del orden superior inmediato.
FUENTE: Tabla 304.02 de las Normas de Diseño Geométrico DG - 2014 del MTC
Como se puede observar a pesar de calificar la carretera como de tercera clase, para la velocidad de diseño previsto (40 Km/h), en el cuadro anterior, la propuesta de ancho de berma es de 0.50 m. Por tanto, los anchos de berma propuestos para el presente proyecto es la siguiente: SUB TRAMO 1
CATEGORIA
OROGRAFIA TIPO
VELOCIDAD DE DISEÑO (PROPUESTA)
ANCHO DE BERMA PROPUESTO (m)
3ra. clase
3
40 Km/h
0.50
BOMBEO En tramos rectos o en aquellos cuyo radio de curvatura permite el contra peralte de calzada, se tomó en cuenta una inclinación transversal mínima o bombeo, con el propósito de evacuar las aguas superficiales, pendiente que depende del tipo de superficie de rodadura y de los niveles de precipitación de la zona. La Tabla siguiente, recomendada por la Norma DG - 2014 del MTC, especifica estos valores indicando en algunos casos un rango dentro del cual el valor deberá moverse, afinando su elección según los matices de la rugosidad de la superficie y de los climas imperantes.
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FUENTE: Tabla 304.03 de las Normas de Diseño Geométrico DG - 2014 del MTC
En nuestro caso y según el clima imperante en la zona, el valor adoptado para todo el tramo es de 2.5 % por el tipo de superficie superior (carpeta asfáltica) y los valores de precipitación de la zona mayores a 500 mm/año, según información proporcionada por el Estudio de Hidrológica.
PERALTE El peralte de la calzada está en función del radio y la velocidad directriz y es proyectado con el fin de contrarrestar la acción de la fuerza centrífuga, las curvas horizontales deben ser peraltadas; salvo en los límites fijados en la siguiente tabla:
Fuente: Tabla 304.04 de las Normas DG - 2014 del MTC
Los valores máximos del peralte, son controlados por algunos factores como: Condiciones climáticas, orografía, zona (rural ó urbana) y frecuencia de vehículos pesados de bajo movimiento, en general se utilizará, los valores recomendados por Manual de Diseño Geométrico DG – 2014, mostrados en la Tabla 304.05. Para el presente proyecto, el peralte máximo absoluto en la zona será limitado a 6.0 %, considerando que la orografía predominante en el tramo en estudio es el tipo 3.
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Fuente: Tabla 304.05 de las Normas DG - 2014 del MTC
TALUDES La inclinación y altura de los taludes tanto en corte como en terraplenes, variará a lo largo del proyecto según sea su calidad y según lo indicado por el especialista de geología y geotecnia, los mismos obedecen a criterios de estabilidad y a la necesidad de contar con taludes revegetables naturalmente.
3.1.4.
DISEÑO GEOMETRICO EN PLANTA Y PERFIL
Alineamiento horizontal El alineamiento horizontal se encuentra constituido por una serie de rectas enlazadas por arcos horizontales circulares, a los cuales dichas rectas son tangentes, para lo cual se establecerá un alineamiento horizontal que permita la operación ininterrumpida de los vehículos, conservando la misma velocidad directriz en la mayor longitud de carretera que sea posible.
Perfil longitudinal El perfil longitudinal viene a ser la Sub-rasante, la que se encuentra constituida por una serie de rectas enlazadas por arcos verticales parabólicas, a los cuales dichas rectas son tangentes, el perfil longitudinal está controlado principalmente por:
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Categoría del Camino Velocidad de Diseño Topografía Alineamiento Horizontal
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Distancias de Visibilidad Seguridad Drenaje Costos de Construcción Valores Estéticos
Para definir el perfil longitudinal se consideró prioritario las características funcionales de seguridad y comodidad, que se derivan de la visibilidad disponible y de una variación continua y gradual de los parámetros de diseño.
Pendientes Mínimas En los tramos en corte generalmente se evitara el empleo de pendientes menores de 0,5%. Se usará rasantes horizontales en los casos en que las cunetas adyacentes han sido dotadas de la pendiente necesaria para garantizar el drenaje y la calzada cuente con un bombeo superior a 2%.
Pendientes Máximas Se consideró los límites máximos de pendiente indicados en la tabla siguiente, sugeridos en las Normas DG – 2014.
PENDIENTES MÁXIMAS (%)
Fuente: Tabla 303.01 de las Normas DG – 2014 del MTC
Pendientes Máximas Absolutas Se consideró como pendiente máxima absoluta, el valor de la pendiente máxima y su incremento hasta en 1%, en los casos excepcionales, tal como lo recomienda la Norma DG - 2014.
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Según la tabla anterior, las pendientes máximas de cada subtramo serán:
SUB TRAMO
CATEGORIA
VELOCIDAD DE DISEÑO
OROGRAFIA TIPO
PENDIENTE MAXIMA
(DG-2014) 1
3ra. clase
3
40 Km/h
10%
COORDINACIÓN ENTRE ALINEAMIENTO HORIZONTAL Y PERFIL LONGITUDINAL La consideración independiente de los trazados en planta y perfil, cómoda desde el punto de vista de diseño, puede dar lugar a problemas en la perspectiva dinámica apreciada por el conductor que recorre la carretera. Se coordinó el trazado en planta y el perfil longitudinal, con objeto de obtener un conjunto que proporcione al conductor un recorrido fácil y agradable, exento de sorpresas y desorientaciones.
PARÁMETROS DE DISEÑO PROPUESTOS N°
PARÁMETRO
UNIDAD
1
Categoría de la Vía
TERCERA CLASE
2
Características
Carreteras de dos carriles (DC)
3
Orografía Tipo
3
Velocidad Directriz de Diseño Ancho de superficie de rodadura
4 5
Valor/Categoría
Km/h
40
m
6.00
6
Ancho de berma
m
0.50
7
Ancho de calzada (DC)
m
7.00
8
Peralte Máximo
%
6%
9
Sobre Ancho Máximo
m
3,8
(*) Talud de corte de acuerdo a la recomendación geotécnica.
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SUB TRAMO
SECCION
ANCHO CALZADA
1
TIPO 3
6.00 m
ANCHO BERMAS 0.50
BOMBEO 2.5%
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4. TRABAJOS REALIZADOS.
Trazo de gradiente: Pendiente: 5% Escala del plano: 1/25000 Separación entre curvas de nivel según plano 25:
=
10025 0.0525000
Trazo de gradiente y alineamiento en plano
19
= 2
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