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• Aldair Arcaya Vasquez

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Facultad

: Ingeniería Civil

Curso

: Caminos I

Tema Alineamiento

: Trazo de Linea Gradiente y

Docente

: Dennys Calderon

Realizado por

: ARCAYA VASQUEZ, Aldair L.

Ciclo

: VI

TACNA – PERU 2018

INDICE 1.

INTRODUCCION ......................................................................................................... 3

2.

MARCO TEORICO ....................................................................................................... 4 2.1. LINEA DE GRADIENTE: ............................................................................................ 4 2.2.CONSIDERACIONES GENERALES DEL TRAZO: ......................................................... 5 2.3. LA IMPORTANCIA DEL ECLÍMETRO EN TRAZOS DE CARRETERAS: ......................... 8 2.4. ELECCIÓN DE LA PENDIENTE PARA EL TRAZO DE LA LÍNEA DE GRADIENTE: ......... 8 2.5. TRAZO DE LA LÍNEA DE GRADIENTE: .................................................................... 10 2.6. RECONOCIMIENTO Y SELECCIÓN DE RUTAS ........................................................ 10 2.7.EVALUACIÓN DE RUTAS ........................................................................................ 10

3.

EJECUCIÓN DE PRÁCTICA ........................................................................................ 12 3.1. INSTRUMENTOS Y MATERIALES:.......................................................................... 12 3.2. PERSONAL: ........................................................................................................... 12 3.3. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: ........................................................................ 12

4.

TOMA Y CÁLCULO DE DATOS ................................................................................. 14 4.1. CUADRO DE PENDIENTES CON ECLÍMETRO......................................................... 14 4.2. PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL ESTE:........................................................ 16 4.3. PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL NORTE ..................................................... 16 4.4. PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR LAS COTAS ................................................... 17

5.

IMPORTANCIA: ........................................................................................................ 19

6.

CONCLUCIONES: ...................................................................................................... 20

7.

BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 21

1. INTRODUCCION En la ingeniería una de las ramas de especialización más importantes es la rama de transportes que estudia todo lo relacionado con las carreteras, el flujo vehicular, planificación, diseño y operación de tráfico en las calles, carreteras y autopistas, sus redes, infraestructuras, tierras colindantes y su relación con los diferentes medios de transporte consiguiendo una movilidad segura, eficiente y conveniente.

En el Diseño de Carreteras es la parte más importante ya que nos dará una idea concreta de lo que sea nuestra carretera. Se debe tomar muy en cuenta el tipo de Topografía del terreno porque de esta se determinará su funcionalidad, su costo, su seguridad y otros. El presente informe es de trazo de línea gradiente y alineamiento que se realizó con el fin de conocer más de cerca un trazo preliminar, realizando caminatas de reconocimiento, considerando la topografía y orografía manteniendo un determinado rango de pendiente, el tramo más corto entre los dos puntos de interés, los posibles recursos que se podrían aprovechar y algunas intervenciones que se realizarían con áreas de cultivo.

Por otro lado el cálculo de la velocidad de diseño cuyos criterios que en esta sección se presentan, tiene que ver con la variable velocidad como elemento básico para el diseñogeométrico de carreteras y como parámetro de cálculo de la mayoría de los dive rsoscomponentes del proyecto. La velocidad debe ser estudiada, regulada y controlada con el fin de que ella origine un perfecto equilibrio entre el usuario, el vehículo y la carretera, de tal manera que siempre se garantice la seguridad.

2. MARCO TEORICO La carretera es una vía terrestre que por lo menos tiene un carril en cada sentido, que soportan el tránsito en la superficie de rodadura: Que pueden ser: Afirmado, Pavimentado

2.1. LINEA DE GRADIENTE: El objetivo principal de realizar un trazo de línea de gradiente es de saberla pendiente máxima promedio aceptable para el tipo de vía de comunicación dado. Para realizar el trazo de la ruta se hace mediante el uso del eclímetro ubicado estratégicamente en los puntos visados llevando así un porcentaje de pendiente determinada o de criterio según las normas de diseño de carreteras. Se pueden trazar:

Directamente en campo O en gabinete sobre un plano topográfico. El trazo directo en campo, se puede realizar mediante cualquier equipo de topografía (nivel, teodolito, eclímetro, etc.), pero el ideal y más práctico es mediante el siguiente equipo:

Eclímetro: el cual se gradúa con la pendiente de trabajo Dos jalones Una wincha Brujula

Fig. 02 Brújula Fig. 01 Eclímetro

Fig. 03 Dos jalones

Fig. 03 Wincha

2.2.CONSIDERACIONES GENERALES DEL TRAZO: La localización de una ruta entre dos puntos, uno inicial y otro terminal, establecidos como condición previa, implica encontrar una franja de terreno cuyas características topográficas y factibilidad de uso, permita asentar en ella un camino de condiciones operativas previamente determinadas.

El procedimiento de localización empieza tradicionalmente, con la determinación de un trazado tentativo mediante la señalización de una línea de banderas a través del territorio, cuando éste es de topografía plana u ondulada, siguiendo en lo posible la ruta más directa entre los extremos fijados para el camino, con la condición de ir salvando los accidentes naturales y las edificaciones o instalaciones que revistan un carácter relativamente intangible por su importancia. En los puntos de inflexión de la poligonal que se va formando, se señaliza el trazado con algún elemento, tal como una bandera que permite identificar el recorrido seguido.

Cuando el territorio es accidentado, el trazo resulta controlado por las inclinaciones del terreno. En estos casos, además de la necesidad, de salvar los accidentes importantes, el trazo se enfrenta a la necesidad de salvar la diferencia de alturas en los tramos en que se requiere ascender o descender para pasar por puntos obligados de la ruta.

Para estos casos se traza en el terreno una "línea de gradiente" que se trata de un alineamiento de dirección variable, que tiene la particularidad de ascender o descender el terreno, con una pendiente constante para el tramo, elegida o calculada previamente en razón a dos parámetros principales: la altura por salvar y la pendiente máxima promedio, aceptable para el camino.

La pendiente seleccionada deberá estar algunos puntos por debajo de esa pendiente máxima, como criterio previsor dado que hay que asegurar que en el trazo definitivo se requiere no sobrepasar las pendientes máximas permitidas. La materialización de este trazado tentativo o preliminar, tradicionalmente se hace con la ayuda de un eclímetro. Este es un instrumento manual que permite señalar la horizontalidad mediante un nivel y la pendiente deseada mediante un visor graduado respecto a la horizontal. De esta manera el operador señala a quien porta la mira, su ubicación en el terreno en una poligonal que asciende o desciende con la pendiente establecida. En cada punto se estaca el terreno para no perder la referencia y se mide la distancia entre estacas. Este procedimiento es similar tanto para el trazado de la línea de banderas, como de la línea de gradiente.

Fig. 05 El uso del eclímetro para el trazo de línea de gradiente

2.3. LA IMPORTANCIA DEL ECLÍMETRO EN TRAZOS DE CARRETERAS: Sin lugar a duda es de gran importancia el eclímetro en obras civiles como el trazo de vías, ejemplos claros son: vía aérea, vía marítima, vía ferroviaria, vías de transporte de agua (acueducto), de gas (gasoductos), de petróleo (oleoductos) y vías de vehículo; todas están tiene una particularidad de obras civiles, que tienen una gran longitud y un poco ancho, éstas obras se pueden trabajar con una gran variedad de equipos. Por ejemplo para el trazo de carreteras que son las más comunes, se utiliza el Eclímetro y los jalones, específicamente.

Primero depende mucho de cómo es el terreno, si nos encontramos en un terreno fofo preferible es voltear el jalón y poner la parte que no tiene punta en suelo, pero lo que hacemos es pasar la altura de la visual al jalón y colocamos una señal que sea vistoso a distancia, luego determinaremos si por ahí podrá pasar la carretera dependiendo de las pendientes mínimas o máximas, en este caso que la pendiente máxima para la carreta es de 10% que nos quiere decir que nunca debe sobre pasar una pendiente del 10%.

Para poder llevar este control con el eclímetro fijo en este la pendiente del 10% dependiendo la posición si estoy bajando será como el ángulo de depresión, lo que hacemos es coincidir el hilo metálico con la burbuja y la pendiente que estoy mirando seria de 10% si la marca se encuentra arriba de mi visual la pendiente es menor; si yo miro ángulo de elevación una pendiente del 10% y la marca del jalón se encuentra arriba de la visual la pendiente será mayor.

2.4. ELECCIÓN DE LA PENDIENTE PARA EL TRAZO DE LA LÍNEA DE GRADIENTE: El rango de valores que puede tener nuestra pendiente de trabajo, para el trazo de la línea de gradiente, estará comprendido entre la pendiente mínima aumentada en 1% y la máxima disminuida en 1%. En esta fase del trabajo se recomienda no utilizar los valores mínimo y máximo de la pendiente, reservar estas ya en el diseño definitivo de la rasante y caso fuese necesario utilizarla

.

Pendiente de trabajo para LG = (pendiente mínima +1% pendiente máxima -1%)

Tabla Nª 1

Establece la pendiente máxima de nuestra carretera.

Observe en las anteriores normas del 70, que a continuación se transcribe, el valor de la rasante era más conservador.

PENDIENTES MAXIMAS DE LAS NORMAS DEL 70 Tabla Nª 2

COTA DEL TERRENO

PENDIENTE MAXIMA

PENDIENTE EXCEPCIONAL

Cota de terreno por debajo de 3000msnm

7%

8%

Cota de terreno por encima de 3000msnm

6%

7%

2.5. TRAZO DE LA LÍNEA DE GRADIENTE: Definición.- Es la línea de trazo curvilíneo que se obtiene, al unir puntos con igual pendiente, al tratar de unir los puntos a enlazar. Imaginemos que queremos escalar un cerro para desde un punto A hacia B en este casi nosotros “el móvil” y al dirigirnos hacia B lo haremos con “pendiente promedio” el que nos permite muestro cuerpo llegar en el mínimo tiempo y esfuerzo posible, con aberturas de pasos constantes que irán dejando huellas en el camino. Vistas estas desde arriba resulta en ella una línea curvilínea que se pega a la sinuosidad del terreno, esta será nuestra LINEA DE GRADIENTE. En el campo se utiliza eclímetro, para llevar una determinada pendiente y en gabinete utilizaremos el compás, que en la actualidad ya contamos con software que nos pueden ayudar facilitar esta labor.

2.6. RECONOCIMIENTO Y SELECCIÓN DE RUTAS Inicialmente se debe recopilar toda la información disponible necesaria para poder llevar a cabo el estudio de las posibles rutas. Esta información puede constar de: Esta información puede constar de: •Fotografías aéreas •Restituciones aerofotogrametrías a escala reducida •Mapas y planos topográficos existentes de la región •Estudios de tránsito de vías aledañas •Datos meteorológicos

2.7.EVALUACIÓN DE RUTAS Se debe llevar a cabo una serie de análisis como: • Determinar puntos de control secundario: posibles ponteaderos (cruces favorables de corrientes de agua), depresiones de las cordilleras, vías existentes, pequeñas poblaciones, bosques, puntos de fallas o pantanos que deben ser evitados. • Hallar pendientes longitudinales y transversales predominantes.

• Determinar características geológicas. • Ubicar fuentes de materiales (canteras). • Determinar posibles sitios para la disposición de desechos sólidos (“botaderos”). • Establecer cantidad, clase y dirección de los diferentes cursos de agua. • Establecer condiciones climáticas o meteorológicas. • Observar desde el punto de vista del alineamiento horizontal cual puede arrojar un trazado más suave.

Fig. 06 Datos de nuestra estación meteorológica

3. EJECUCIÓN DE PRÁCTICA 3.1. INSTRUMENTOS Y MATERIALES:    

Eclímetro Dos jalones Una wincha Brújula

3.2. PERSONAL: -

Operador de eclímetro (1). Medición de distancias con wincha (2). Jaloneros (1). Libretista (1).

3.3. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: Para medir la pendiente que existe entre dos puntos, lo primero que tenemos que hacer es señalar en el jalón, el lugar donde cae la línea visual de la persona que medirá.

MARCA LA VISUAL

Luego la persona que medirá con el eclímetro se posiciona en un punto de inicio, mientras tanto el que tiene el jalón, se posiciona en un segundo punto, donde a través del eclímetro se mide la pendiente en porcentaje. Buscándose de esta manera obtener una sola pendiente de 10 %. Este proceso se repite para medir la pendiente de todos los puntos del recorrido.

En el caso de que se nos complique hallar la pendiente establecida por una ruta, trataremos de cambiar de ruta, de tal forma que encontremos la pendiente que habíamos establecido, en este caso del 10 %

MEDICIÓN DE LA PENDIENTE

Para la medición de los azimut de cada alineamiento con respecto al norte magnético, lo que se hace primero es colocar la pínula verticalmente para poder verla en el espejo, de tal forma que coincida el hilo que se encuentra en el espejo con el reflejo de la pínula, bifurcándola longitudinalmente, además el hilo también tiene que coincidir con el reflejo del jalón. Finalmente se tiene que nivelar el nivel de aire circular, y se procede a leer el azimut con respecto al norte.

4. TOMA Y CÁLCULO DE DATOS 4.1. CUADRO DE PENDIENTES CON ECLÍMETRO Datos tomados en campo: Puntos

Distancia

Azimut

Pendiente

BM-1

23.00 m

30°

10%

1-2

15.50 m

45°

10%

2-3

17.60 m

39°

10%

3-4

25.40 m

349°

10%

4-5

24.40 m

347°

10%

5-6

22.24 m

311°

10%

6-7

29.60 m

5°

10%

7-8

21.70 m

23°

10%

8-9

28.40 m

41.5°

10%

9-10

25.50 m

45°

10%

10-11

24.30 m

327°

10%

11-12

22.10 m

5°

10%

12-13

27.60 m

320°

10%

13-14

29.40 m

6°

10%

14-15

23.50 m

35°

10%

15-16

26.30 m

350°

10%

16-17

19.60 m

329°

10%

17-18

22.70 m

320°

10%

18-19

24.20 m

10°

10%

19-20

23.10 m

4°

10%

20-21

25.10 m

25°

10%

21-22

21.20 m

355°

10%

22-23

25.40 m

26°

10%

Datos calculados en gabinete: Nota: Usaremos como cota referencial un BM de 2000 msnm. Esta cota que usaremos es relativa debido a que no se contaba con el GPS para poder hacer la lectura de la cota de BM. Así también como para el ESTE y el NORTE de nuestro BM se asumirán valores relativos por la misma razón mencionada.

Punto

Distancia(m) Azimut

Pendiente (%)

BM

ESTE(m)

NORTE(m)

COTA(m)

1000.000

1000.000

2000.000

1

23.00 m

30°

10%

1011.500

1019.919

2002.300

2

15.50 m

45°

10%

1022.460

1030.879

2003.85

3

17.60 m

39°

10%

1033.536

1044.557

2005.61

4

25.40 m

349°

10%

1028.690

1069.489

2008.15

5

24.40 m

347°

10%

1023.201

1093.264

2010.59

6

22.24 m

311°

10%

1006.416

1107.855

2012.814

7

29.60 m

5°

10%

1008.996

1137.343

2015.774

8

21.70 m

23°

10%

1017.475

1157.318

2017.944

9

28.40 m

41.5°

10%

1036.293

1178.589

2020.784

10

25.50 m

45°

10%

1054.324

1196.619

2023.334

11

24.30 m

327°

10%

1041.090

1216.999

2025.764

12

22.10 m

5°

10%

1043.016

1239.015

2027.974

13

27.60 m

320°

10%

1025.275

1260.158

2030.734

14

29.40 m

6°

10%

1028.348

1289.396

2033.674

15

23.50 m

35°

10%

1041.827

1308.647

2036.024

16

26.30 m

350°

10%

1037.260

1334.547

2038.654

17

19.60 m

329°

10%

1027.165

1351.347

2040.614

18

22.70 m

320°

10%

1012.574

1368.737

2042.884

19

24.20 m

10°

10%

1016.776

1392.569

2045.304

20

23.10 m

4°

10%

1018.388

1415.613

2047.614

21

25.10 m

25°

10%

1028.995

1438.361

2050.124

22

21.20 m

355°

10%

1027.148

1459.480

2052.244

23

25.40 m

26°

10%

1038.282

1482.310

2054.784

4.2. PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL ESTE: Para calcular el este de un punto emplearemos la siguiente fórmula:

En  En1  (dentre puntos )  sen(azimut ) Ejemplo:

Para calcular el este del primer punto 1, lo que haremos es tomar la medida de la distancia de BM al punto 1. En este caso es de 23.00 m. Luego tomar el azimut de la línea BM-1 con respecto al norte magnético, obteniéndose de esta manera su respectivo azimut.

Y como el este del punto BM es de 1000.000 en este caso, lo que se hará es calcular mediante la fórmula anterior el este del punto 1 , y luego sumarle el este del punto anterior (punto BM):

E1  EBM  23  sen(30 ) E1  1000  23  sen(30 ) E1  1011.500 m

4.3. PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL NORTE Para calcular el norte de un punto emplearemos la siguiente fórmula:

Nn  Nn1  (dentre puntos )  cos(azimut )

Ejemplo:

Para calcular el norte del primer punto 1, lo que haremos es tomar la medida de la distancia de BM al punto 1. En este caso es de 23.00 m. Luego tomar el azimut de la línea BM-1 con respecto al norte magnético, obteniéndose de esta manera su respectivo azimut. Y como el norte del punto BM es de 1000.000 en este caso, lo que se hará es calcular mediante la fórmula anterior el norte del punto 1, y luego sumarle el norte del punto anterior (punto BM):

N1  N BM  23  cos(30 ) E1  1000  23  cos(30 ) E1  1019.919 m

4.4. PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR LAS COTAS Para calcular la cota de un punto emplearemos la siguiente fórmula:

n 1  Cota n cota



id 100

Ejemplo:

Para calcular la cota del primer punto 1, lo que haremos es tomar la medida de la distancia de BM al punto 1. En este caso es de 23.00 m. Luego tomar la medida de la pendiente de la ruta, que en este caso es del 10 %. Tengamos en cuenta que en párrafos anteriores se mencionó que se tomó como valor relativo una cota de 2000.000 para BM. Teniendo estos datos reemplazamos y tendríamos:

Cota n

 cota

 Cota 1 cota

n 1

BM



id 100



10  23 100

 Cota 1 2000.000 Cota 1



10  23 100

 2002.300 m

5. IMPORTANCIA: Es el conocimiento que adquirimos como estudiantes de ingeniería civil, sabiendo que es una rama fundamental el familiarizarnos con trabajos viales, transporte para tener una idea más clara de que es una rama muy extensa dentro de nuestra carrera profesional, y con ello despejar nuestras dudas y poder tener los conceptos del tema.

6. CONCLUCIONES: 

La línea gradiente da una idea aproximadamente la tendencia que puede tener el desarrollo de la vía, su longitud, sus cambios de pendiente y cantidad de curvas horizontales y verticales.



Los cambios de pendiente en una línea de gradiente no deben realizarse en distancia aproximadamente menores a 120 metros.



Se debe respetar la pendiente máxima por la Norma permitida.



Generalmente, el espaciamiento vertical de las curas de nivel está relacionado con la escala del plano.

 La línea de gradiente se realiza mediante un compás, al cual se le da la abertura equivalente a la longitud que representa la pendiente de trabajo.  Realizar una óptima evaluación del cálculo de la velocidad de diseño es decir trabajar con la velocidad como elemento básico para el diseño geométrico de carreteras.  Se recomienda no realizar cambios innecesarios de las pendientes, es decir que el número de curvas verticales sea lo mínimo necesario. Se sugiere no más de 5 curvas verticales en un tramo de 1km aproximadamente.  Para trazar una línea gradiente es necesario el plano de curvas de nivel, donde se establece el plano de inicio y llegada.

7. BIBLIOGRAFIA https://es.slideshare.net/AGDLC/linea-de-gradiente https://es.scribd.com/doc/311024757/Clase-3-Trazado-de-Linea-de-Gradiente http://www.academia.edu/10042937/CAMINOS_I_-_TRAZO_DE_GRADIENTE