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1 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC AÑO DE LA DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACION UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL

CURSO

:

CAMINOS I

DOCENTE :

ING. ORLANDO BARRETO, JARA

TEMA

DISEÑO GEOEMTRICO DE UN CAMINO

:

ALUMNOS :

BECERRA TAPIA, GIANELLA

BRAVO FUENTES, JOSE CALLER FARFAN, JOSUE CORBACHO CHIPANA, JORGE CORDONI JARA, VERONICA ISUMI CUSIHUAMAN QOLQUE, DARWIN SEMESTE :

2015-II

FECHA

28-12-15

:

131052

2 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC

DISEÑO GEOMETRICO DE UN CAMINO

1: INTRODUCCION Los caminos así como las carreteras son indispensables para el desarrollo de una comunidad en todo sentido. Ya que estos tienes la función de interconectar ciudades países llevando de esta manera el desarrollo económico y social a todas las comunidades interconectadas por dicha vía. En el trabajo presentado se tiene como objetivo fundamental el trazo de un camino afirmado de una longitud aproximada de un kilómetro usando el método de poligonal abierta amarrado a puntos geodésicos dándole de esta manera más precisión en su diseño y posterior replanteo. El equipo que es indispensable para este tipo de trabajo son el nivel de ingeniero modelo, la estación total modelo, así como sus complementos como por ejemplo: los prismas porta prismas, miras, wincha GPS georeferencial. El camino deberá de ser afirmado con un IMD actual de entre 50-100 veh/dia. Se deberá tomar en cuenta el potencial económico que tendría dicha zona para suponer el IMD actual y futuro. 2:OBJETIVOS 

Es realizar el diseño geométrico de una carretera .

2.1:OBJETIVO PRINCIPAL 

Darle a estudiante una idea clara y concisa de los procedimientos que se debe tener en cuenta para el trazado de una vía, su diseño geométrico y su respectivo replanteo

2.2:OBJETIVOS SECUNDARIOS  

Tomar en cuenta la georreferenciación en todo trabajo topográfico. Tener un conocimiento básico del diseño de un camino, las exigencias que se debe tener en cuenta establecidas en la norma… para la ejecución de una vía.



Realizar la nivelación geométrica siendo este el más preciso y establecer de esta manera el diseño correspondiente a este.

3:DISEÑO GEOMETRICO

3 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC 3.1. TOPOGRAFIA 





Para efectuar el diseño geométrico de una carretera debemos tener en cuenta la topografía de las cuales nos proporcionara la elección de la oferta para satisfacer la demanda. Según las condiciones orográficas que predomina en dicho terreno por donde va a discurrir nuestro posible trazado presenta diferentes tipos de terreno ( ondulado y accidentado )(NORMA DG-2013) Debemos tener en cuenta que las inclinaciones naturales del terreno nos proporcionara las pendientes longitudinales y transversales de nuestro eje de la vía.

La zona de trabajo se encuentra a una altitud promedio de 3400msnm, es una zona muy accidentada de difícil acceso para el trabajo deseado. 



El terreno ondulado (tipo 2): Es el 30% a 40% de la zona de trabajo donde se realizara un posible movimiento de tierras moderadas y un trazado sin mayores dificultades pero debemos tener en cuenta que la rasante seguirá las inflexiones del terreno y debemos considerar el CBR adecuado para conformar la sud rasante. El terreno accidentado (tipo 3): Es la que posee un mayor porcentaje de la zona de trabajo donde requiere importantes movimientos de tierra (aumentaran los volúmenes de corte y disminuyen los volúmenes de relleno por la pendiente transversal) para el diseño se debe tener en cuenta la rasante del terreno para evitar tramos de contrapendiente. (CBR: Determina la capacidad de soporte del suelo (resistencia al esfuerzo de corte) )

3.1.1: 

     

GEOREFERENCIACION La georeferenciación se realizó a través de puntos de control geográfico mediante coordenadas UTM ubicados en la zona del terreno. ( 4 puntos de control) Dichos puntos de control se encuentran en lugares accesibles que no son afectados por el tráfico vehicular y peatonal. Estos puntos nos sirvió para el trabajo topográfico y obtener coordenadas en X,Y,Z (Norte ,Este y Altura ). Los ajustes del trabajo topográficos se debe realizar a través de los puntos de control geográfico. la georefenciacion que hemos adoptado es la de WGS 84. la línea de eje se debe restablecer a partir de los puntos de control. Se realizó en la zona de trabajo punto de control de estacas referenciadas para establecer nuestra red de apoyo.

4 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC SISTEMA DE GEOREFERECIANCION WGS84 (WORLD GEODETIC SYSTEM 1984)  

Es el sistema de referencia utilizada por los GPS. Este sistema coordenado está definido por : X: Intersección del meridiano de referencia IERS y el plano pasado por el origen es perpendicular al eje Z Y: Completa el sistema ortogonal dextrógiro. Z: Dirección del polo de referencia IERS (corresponde a la dirección del polo convencional terrestre en la época de 1984)

3.1.2.

RED PLANIMETRICA

Conocido también como red trigonométrica o triangulación topográfica consiste en conseguir la representación a escala de todos los detalles de terreno sobre la superficie plana precediendo de su relieve se usan algunos métodos que son la triangulación o la trilateracion. RED PLANIMETRICA EN LA ZONA DE TRABAJO    



4.1.3.

Se realizó el reconocimiento del terreno para planear la triangulación. Luego se determinó los puntos de nuestra poligonal y se materializo con el colocado de las estacas. Dichos puntos del poligonal debe ser visibles mutuamente para realizar de mejor forma nuestro levantamiento del terreno. Se procedió al levantamiento con la estación total referenciándonos con los puntos de control y ubicarnos en los puntos de nuestra poligonal abierta. La triangulación es un método útil y rápido para la translación de coordenadas y puntos de control, los cuales pueden ser necesarios para la construcción de nuestra posible carretera. RED ALTIMETRICA

Consiste que a través de dicha red altimétrica podemos obtener el relieve y las diferencias de nivel y elevación de terreno y así obtener las alturas o cotas del terreno de cada uno de los puntos de nuestra poligonal. El método a usarse es en la red altimétrica es la nivelación geométrica por la precisión de dicho método (a través del nivel de ingeniero)

RED ALTIMETRICA EN LA ZONA DE TRABAJO

5 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC En dicha zona de trabajo no se realizó la nivelación geométrica por motivos de tiempo y disposición de instrumentos pero si se hubiera realizado con las siguientes pasos. 

4.1.4.

Se hubiera realizado el traslado de las cotas fijas o cotas absolutas de los puntos de control hacia el punto de nuestra poligonal abierta y así obtener el verdadero valor de la altura y superficie correcta del terreno.

LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO

Un levantamiento topográfico consiste en hacer una topografía de un lugar o zona de estudio donde se realizara dicho proyecto de ingeniería es decir, llevar a cabo la descripción de un terreno en concreto. Mediante el levantamiento topográfico, incluyendo tanto las características naturales de esa superficie como las que haya hecho el ser humano. Con los datos obtenidos en un levantamiento topográfico se pueden trazar mapas o planos en los que aparte de las características mencionadas anteriormente, también se describen las diferencias de altura de los relieves o de los elementos que se encuentran en el lugar donde se realiza el levantamiento. OBJETIVO PRINCIPAL 

Es determinar la posición relativa entre varios puntos sobre un plano horizontal.

LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO EN LA ZONA DE TRABAJO   

 



Reconocimiento de la zona de trabajo (terreno) y seleccionamos nuestra posible puntos de cambio. Estaqueo de nuestro puntos de la red de apoyo y también de los puntos de poligonal abierta Ubicamos nuestro primer punto sobre el terreno (estación), este punto debe colocarse en el lugar que más nos convenga donde podamos visualizar la mayor cantidad de puntos posibles para nuestro levantamiento. Nuestro primer punto debe de identificarse con un nombre y marcarse o señalar con una estaca o clavo. Colocamos la estación total sobre el punto que hayamos elegido (PG1), nivelamos, orientamos y nos referenciamos con el punto (PG2) y configuramos el equipo. De dicho punto realizaremos el levantamiento de terreno se deberá realizar la mayor obtención de puntos para generar la mejor representación de terreno.

6 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC  Ubicamos otro punto de cambio para poder visualizar la parte que no se visualizó del terreno a partir del primer punto , de igual manera este punto debe de identificarse con un nombre y señalarlo en el terreno.  El procedimiento para realizar los puntos de cambio y los puntos de relleno de terreno es la colocación del prisma en dichos puntos, procurando que el prisma este en dirección a la estación total y correctamente alineado verticalmente.  Medimos con el equipo (estación total), anotamos las coordenadas del punto y lo guardamos en nuestra libreta de campo (esta punto nos va a servir para colocar la estación para poder medir los puntos que no logramos ver desde la primera punto que colocamos).  El número de puntos de relleno y puntos de cambio a colocar dependerá dela complejidad del levantamiento que vayamos a realizar.  De igual manera se hace la medición de los demás puntos del levantamiento que podemos ver desde el punto en la que estamos colocados a través de la estación total.  Ya terminado el trabajo del levantamiento topográfico procedemos al trabajo de gabinete para obtener los planos del terreno levantado con el instrumento (estación total). MATERIALES E INSTRUMENTOS PARA EL LEVANTAMIENTO. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

ESTACION TOTAL (TOPCON) TRIPODE PRISMAS PORTA PRISMA GPS CAMINANTE WINCHA ESTACAS O CLAVOS LIBRETA DE CAMPO AUTOCAD CIVIL (PROGRAMA)

4.2. IMD Se sabe que el IMD (índice medio diario) es el promedio del paso de vehículos en los días representativo. De la cual me da una idea cuantitativa de importancia de la vía y permitirá los cálculos de factibilidad económica. Bajo las consideraciones de volumen del tránsito y de las condiciones necesarias nos proporcionara la base y las características para el diseño de la carretera.

4.2.1 IMD ACTUAL

7 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC Es la que me proporciona de información para realizar el diseño geométrico y poder elaborar un expediente técnico se debe tomar en cuenta algunas características socioeconómicas, topográficas etc. Para la determinación del tráfico vehicular actual nos proporcionaron un rango de (50-100) veh/dia la cual adoptamos un valor aproximado. ADOPTAMOS UN IMD= 90 VEH/DIA 4.2.2 IMD FUTURO En un estudio de tránsito es muy difícil pronosticar exactamente todo los factores que intervienen en el tráfico sean económicas, sociales, tecnológicos, de costumbres que afectan el movimiento o flujo de tráfico, de día a día y de hora a hora, aun en estas casos son necesarios hacer las mejores aproximaciones o estimaciones posibles a fin de establecer el tránsito futuro, de esta forma hacer que el proyecto sea racional con respecto al promedio probable o a las necesidades típicas. CONSIDERANDO TIEMPO DE VIDA ÚTIL t

IMDf =IMDa∗( 1+ I ) … .(1)



IMDf : INDICE MEDIO DIARIO FUTURO



IMDa : ÍNDICE MEDIO DIARIO ACTUAL=90 VEH/DIA



I : TASA DE CRECIMIENTO = 4% (PARA EL CUSCO)



t : TIEMPO DE VIDA ÚTIL = 5 AÑOS PARA AFIRMADO CÁLCULOS Hallamos el I I=4%IMDa=4/100*90=4 vehículos Aplicamos la formula (1):

IMDf =90∗(1+ 4 /100)5 IMDf =110 veh/dia Con dicho dato procederemos a la clasificación de la norma peruana (DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS (DG-13) Y DISEÑO DE CAMINOS VECINALES (MDCNPBVT))

8 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC En conclusión llegamos a que nuestra posible carretera.  

Una trocha carrózable (DG-13) Un camino de categoría T3.

4.3 VELOCIDAD DIRECTRIZ (VD) Es la velocidad máxima a la cual los vehículos pueden circular con seguridad sobre un camino o carretera, cuando las condiciones atmosféricas y de transito son favorables. La selección de la velocidad de la carretera futura está influida por principalmente por la configuración topográfica del terreno, el tipo de camino, el volumen de transito y el uso de la tierra.



Velocidad directriz : 30 km/Hr ,lo que nos indica que es una carretera de tercera clase con IMD< 400 veh /dia , tercera clase y para una topografía tipo 3 (DG-13)

5.0 DATOS TOMADOS EN CAMPO

6.0 CALCULOS CORRECCION DE LA POLIGONAL ABIERTA PLANIMETRÍA

VERTICE 1 VERTICE 2 VERTICE 3

COMPONENTE Y 187991 187913.183 187908.7183

VERTICE 4 VERTICE 5

187798.005 187365.591

COMPONENTE X 8498054 8497996.35 8497986.377 8497815.744 8497675.367

PUNTOS GEODÉSICOS PG-1

1879040.716

8498015.31

PG-2

187751.107

8497997.05

9 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC PG-3 187639.457

8497794.36

PG-4

8497677.46

187368.991

LADOS DE LA POLIGONAL ABIERTA

LADO

L(m)

LADO (V1-V2)

96.845

LADO (V2-V3)

10.927

LADO (V3-V4)

203.403

LADO (V4-V5)

454.629

∆x

∆y

LADO (V1-V2)

-77.817

-57.650

LADO (V2-V3)

-4.465

-9.973

LADO (V3-V4)

-110.713

-170.633

LADO (V4-V5)

-432.414

-140.377

CALCULAMOS EL PERÍMETRO DE NUESTRA POLIGONAL ABIERTA

Perimetro de nuestra poligonal=¿

765.805

ERROR DE CIERRE DE LA POLIGONAL SE DA COMPARANDO LOS PUNTOS ÚLTIMOS CONCIDENTES EN EL PUNTO PG-4

e i=valor calculado−valor medido e x =−3.4 e y =−¿ 2.093

10 Escuela de2Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC 2

e t= √ e x +e y

e t= √ 3.4 2+ 2.0932=3.993 CALCULAMOS EL ERROR RELATIVO

Er =

Er =

1 Perimetro et 1 1 = 765.805 191.79 3,993

COMPENSACION DE ERRORES LINEALES

C x=

−e x ∗LADO=0.0044∗LADO P

C y=

−e y ∗LADO=0.0027∗LADO P

LADO

L(m)

Cx

Cy

LADO (V1-V2)

96.845

0.426

0.261

LADO (V2-V3)

10.927

0.048

0.030

LADO (V3-V4)

203.403

0.895

0.549

LADO (V4-V5)

454.629

2.000

1.227

11 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC

COORDENADAS PARCIALES COMPENSADAS LADO

∆x + Cx

∆y + Cy

VERTICE 1 (V1)

187991

8498054

VERTICE 2 (V2)

187913.183

8497996.350

VERTICE 3 (V3)

187908.718

8497986.377

VERTICE 4 (V4

187798.005

8497815.744

VERTICE 5 (V5)

187365.591

8497675.367

ANEXOS: 1) TOPOGRAFÍA DEL TERRENO

12 Escuela de Arquitectura e Ingeniería Civil- UNSAAC

2) LEVANTAMIENTO DE TERRENO

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3) ADVERSIDADES DEL

CLIMA.

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