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• Percy Ruiz

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA RECONOCIMIETO DE LA RUTA P ARA UNA CARRETERA I)

INTRODUCCIÓN

Las carreteras forman parte importante de la comunicación dentro de nuestra sociedad, puesto que son considerados como uno de los factores primordiales en el desarrollo de los pueblos, ya que permiten así el enlace para la coordinación e integración de éstos en la vida moderna que exige el rápido transporte de personas y mercancías de forma segura, cómoda y económica.

En el arte de la construcción de una carr etera se debe considerar las Normas Peruanas DG -2001 (manual de diseño geométrico de carreteras) y las EG -2000 (especificaciones técnicas generales para la construcción de carreteras), en las cuales se

encuentran

especificadas las dimensiones de cada pará metro de una carretera; sin embargo estas dimensiones pueden ser cambiadas con criterios razonables y con una justificación expuesta dentro del proyecto. II)

OBJETIVOS a) Realizar el diseño de la carretera por el método topográfico, teniendo en cuenta , para cada parámetro, el cumplimiento de las Normas Peruanas de Diseño de Carreteras . b) Determinar y justificar los puntos de control por donde pasará la posible o posibles rutas. c) Realizar el trazo de la línea de gradiente de tres rutas posibles existentes. d) Evaluar y determinar la ruta óptima de l as diferentes rutas trazadas en el plano topográfico, teniendo en cuenta diversos criterios de selección (longitud total, pendiente máxima, número de puentes, número de alcantarillas, tipo de topografía, núm ero de cu rvas de volteo, etc.).

III)

CARACTERÍSTICAS LOCALES 1) UBICACIÓN

CAMINOS I

ING. ALEJANDRO CUBAS BECERRA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

A)

B)

POLÍTICA Distrito:

Pallán

Provincia:

Celendín

Departamento:

Cajamarca

GEOGRÁFICA  Punto inicial Latitud: 79º 52’ 47.44” W Longitud: 6º 50’ 20.72” S  Punto Final Latitud: 79º 52’ 55.46” W Longitud: 6º 49’ 49.84” S

 Coordenadas UTM:  Punto inicial (24): X = 623772 Y = 9243895 Z = 2212 m.s.n.m.  Punto Final (11): X = 623528 Y = 9244844 Z = 2064 m.s.n.m. Se tiene una serie de quebradas que conforman la cuenca del río DUNGUL.

2) TOPOGRAFÍ A

Para realizar el diseño de una carretera se tiene como un aspecto importante en el reconocimiento, el estudio de la topografía de la zona entre los puntos que se desean unir. Estos estudios revelan generalmente las posibles rutas que pueden seguirse permit iendo también evadir los obstáculos que se presentan.

Se cuenta con un plano topográfico altimétrico a una escala de 1/ 2000, cuyas curvas de nivel tienen 2 m. de equidistancia, en CAMINOS I

ING. ALEJANDRO CUBAS BECERRA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA el cual se deberá unir los puntos asignados: punto inicial (24) de cota 2248 m.s.n.m., punto final (11) de cota 2104 m.s.n.m. Para unir estos puntos se tienen que sobrepasar varias dificultades entre la cuales observamos que estos puntos se encuentran separados por un río y una divisoria, además en este plano se cuenta con varias quebradas las cuales alimentan a este río. Para definir exactamente el tipo de topografía que tiene nuestro plano, se han realizado cortes en diferentes partes del plano, en función del ángulo tangente, de esa forma se va a determinar la topografía del terreno. Los cortes realizados se evaluaron de acuerdo al siguiente cuadro:

TIPO DE TOPOGRAFIA PLANA ONDULADA ACCIDENTADA MUY ACCIDENTADA

PENDIENTE i < 10% 10% < i < 45% 45% < i 100%

Haciendo uso de la siguiente fórmula hallamos la pendiente:

Pendiente (%):

i%  tg  *100 i%  (h / L) *100

Donde:

i% = Pendiente. L = Distancia horizontal de línea de corte (metros). h = Diferencia de cotas.  = Ángulo de inclinación. Teniendo en cuenta los cortes realizados en el plano en planta y las diferencias de cotas obtendremos la pendiente CAMINOS I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA del terreno y clasificaremos el tipo de terreno, así como se muestra a continuación:

Corte A-A B-B C-C D-D

Cotas Distancia horizontal Inicial Final 88 m. 2240 2190 80 m. 2230 2190 40 m. 2220 2180 34 m. 2080 2050

Diferencia de cotas 50 40 40 30

Pendiente % 56 50 100 88

E-E

68 m.

2240

2170

70

102

F-F

55 m.

2190

2110

80

145

Topografía Accidentada Accidentada Accidentada Accidentada Muy Accidentada Muy Accidentada

Realizando el análisis correspondiente de los dos cuadros presentados se llega a la conclusión de que la topografía del terreno es ACCIDENTADA.

Podríamos decir que la carretera a construir serí a de tipo 3, sin embargo por la sinuosidad de las curvas de nivel podemos clasificarlo como tipo 4 . 3) CLIMA Cajamarca por su altitud se encuentra en la región Quechua (entre 2.300 -3.500 msnm) lo que determina que su clima sea templado, seco; soleado durante el día, pero frío durante la noche. Su temperatura media anual es de 15,6 °C, siendo época de lluvias de d iciembre a MARZO, que coinciden con el cíclico fenómeno de EL NIÑO, típico del norte tropical peruano. Sin embargo, en sus diferentes regiones, algunas ciudades tienen clima tropical.

4) ESTUDIO SOCIO -ECONÓMICO CAMINOS I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA La población de la zona en estudio es campesina, dedicándose fundamentalmente a dos actividades:

Agricultura.- Es la principal actividad económica de la zona, generando

una

estructura

económica

homogénea.

Es

notorio

todavía el empleo de elementos de labrado trad icionales: el arado de bueyes, picos, lampas y barretas; pe ro se cuenta con maquinaria de óptima calidad como: tractores, pero no obstante esta tarea resulta tediosa debido a que el acceso a la zona resulta ser muy difícil debido a la topograf ía accidentada. Ganadería. - Resulta ser una labor independiente a la agricultura y las técnicas de crianza no son tradicionales, por esta última razón existen formas de m ejoramiento de razas.

IV)

METODOLOGÍ A Y PROCEDIMIENTO 1) TI PO DE C ARRETER A:

Para la selección del tipo de carretera se debe contar con el estudio socioeconómico de la ruta en estudio, otra de las consideraciones a tomar en cuenta es el tipo de topografía. También es importante saber que la clasificación de las carreteras de acuerdo a su jurisdicción, pertenece a las del sistema departamental, las cuales están bajo la dirección de los gobiernos regionales, y que de acuerdo a su servicio también se puede sabe r el tipo de carretera, la cual esta ligada al número de vehículos por día que pasan por dicha carretera y que las que modulan el volumen de tránsito conocido como Índice Medio Diario (IMD). Por lo tanto la carretera es del tipo Regional de SE GUNDA CLASE, con un IMD que está entre 400 a 200 vehículos por día.

2) P ARÁMETROS DE DISEÑO CAMINOS I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

A) Velocidad directriz Como contamos con una topograf ía accidentada, para una carretera de SEGUNDA CLASE -TIPO 4, el reglamento nos sugiere una velocidad directriz de 30 Km. / h.

B) Vehículo de Diseño: Después de realizado en estudio económico, de topogr afía, clase de carretera se optó por escoger el siguiente vehículo de diseño, el cual servirá a los pobladores para el transporte de sus productos.

C3  Camión de tres ejes.  Longitud total de 12.30 metros.  Peso bruto máximo de 25 tn.

C) Radio de curvatura Mínima:

Teniendo en cuenta la clasificación de nuestra carretera y según las normas DG -2001, para una velocidad de 30 k/m el radio de curvatura mínima es de 25m.

D) Sobreancho:

CAMINOS I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Para la determinar el sobreancho se tiene en cuenta los siguientes datos:

n: Número de carriles de circulación: 2 R: Radio de la curva: 2 5m L: Distancia entre ejes del vehículo de diseño: 4.50m V: Velocidad Directriz: 30 Km/h De las Normas Peruanas DG-2001 tenemos. Aplicando la f órmula: Sa  n( R  R 2  L2 ) 

V 10 R

Sa  2(25  252  4.502 ) 

30 10 25

Sa  1.417m

E) Ancho de calzada :

De acuerdo con las Normas Peruanas DG -2001, de la tabla 304.01 el ancho de calzada de nuestra vía sería 6.00 m. CLASIFICACIÓN

SUPERIOR

VEH/DIA (1)

> 4000

CARACTERÍSTICAS OROGRAFÍA TIPO VELOCIDAD DE DISEÑO:

1

AP(2) 2 3

PRIMERA CLASE SEGUNDA CLASE TERCERA CLASE 4000 - 2001

2000-400

DC

DC

MC 4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

< 400 DC

3

4

1

2

30 KPH

6,60 6,60 6,60 6,00

50 KPH

7,00 7,00

60 KPH

7,20 7,20 7,00 7,00 7,20 7,20 7,00 7,00 7,00 7,00 6,60 6,60 6,60 6,60

80 KPH

6,60 6,60 6,60 6,60

7,20 7,20 7,20 7,20 7,00 7,00 7,20 7,20 7,00 7,00 7,00 7,00 7,00 7,20 7,20 7,20 7,20 7,20 7,20 7,20 7,20 7,20 7,20 7,20

7,00 7,00

7,00 7,00

F) Faja de Dominio:

Según las DG-2001 la faja de dominio no será menor de 15 m (ancho mínimo absoluto) ó 20 m (mínimo deseable) en zonas en CAMINOS I

4

6,00 6,00

40 KPH

70 KPH

3

ING. ALEJANDRO CUBAS BECERRA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA que sea necesario adquirir el terreno, por ser de propiedad privada; y de 50m de ancho en zonas en que el terreno es de propiedad fiscal.

G) Pendiente máxima:

Basándonos en los valores recomendados en la DG -2001 la pendiente máxima será de 12%. CLASIFICACIÓN

SUPERIOR

PRIMERA CLASE

SEGUNDA CLASE

TERCERA CLASE

TRAFICO VEH/DIA (1)

> 4000

4000 - 2001

2000-400

< 400

CARACTERÍSTICAS OROGRAFÍA TIPO

AP (2) 1

2

3

MC 4

1

2

DC 3

4

1

2

DC 3

4

1

2

DC 3

4

1

2

3

4

VELOCIDAD DE DISEÑO: 30 KPH

10.00 12,00

40 KPH

9,00 8.00 9.00 10,00

50 KPH

7.00 7.00

60 KPH

6.00 6.00 7.00 7.00 6.00 6.00 7,00 7,00 6.00 7.00 8,00 9,00 8,00 8,00

70 KPH 80 KPH

8.00 9,00 8,00 8,00

5.00 5.00 6,00 6,00 6,00 7,00 6,00 6,00 7,00 7,00 6,00 7,00 7,00

5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00

6,00 6,00

7,00 7,00

Sin embargo para efectos del estudio preliminar en el trazo de la gradiente se tomará como pendiente máxima al valor obtenido de la siguiente fórmula:

P máx.

Trazo=

(P máx. /2)+1

P máx.

Trazo=

(12%/2)+1

P máx.

T r a z o =7%

H) Distancia de Visibilidad de Parada: De acuerdo con la figura 402.05 de las normas DG -2001, y con los siguientes datos: Vd=30Km/h. Pendiente = 5%

La distancia de visibilidad de parada es igual a 29 m. CAMINOS I

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I) Distancia de Sobrepaso: En conformidad con las DG -2001 la distancia de sobrepaso será igual a 110 m.

J) Peralte máximo: De acuerdo con la tabla 402.02 de las normas DG -2001, para una velocidad de diseño de 30 km/h y a la clasificación de la carretera le corresponde un peralte máximo normal de 8% y peralte máximo absoluto de 12%.

K) Bombeo: Los valores del bombeo que se utilizan dependen del tipo de superficie de rodadura así tenemos que para pavimentos de tip o superior se recomienda un valor de 1, 2 % para los demás se pueden utilizar 2,3 %, razón por la cual generalmente se usan valores de 2% como en este caso.

L) Longitud de transición del peralte: Haciendo uso de la f órmula tenemos:

Lt 

( p  b) * ( A / 2) 1.8 - 0.01V

Sabiendo que: A: Ancho del pavimento = 6 m. b: bombeo = 2% p: peralte = 12% Reemplazando tenemos:

(12  2) * (6 / 2) 1.8 - 0.01(30)  20m.

Ltmín  Ltmín M) Ancho de Berma: CAMINOS I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Tomando en consideración los valores de la norma DG -2001 el ancho de la berma es igual a 0.50 m.

N) Ancho de la subrasante: La subrasante tendrá el ancho neces ario para recibir sobre ella las capas integrantes del pavimento. Debe tenerse en cuenta que su ancho será mayor que el de la superficie final de la calzada, en función del talud y del espesor del pavimento.

O) Cuneta: Las

cunetas

tendrán

en

general

sección

triangular

y

se

proyectarán para todos los tramos en laderas y corte cerrado. Sus dimensiones

serán

fijadas

de

acuerdo

a

las

condiciones

pluviométricas. El ancho es medido desde el borde de la subrasante hasta la vertical que pasa por el vértice inferior. La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de la subrasante hasta el fondo o vértice de la cuneta.

Según las N.P.DG-2001 tenemos:

Región

Profundidad (m)

Ancho (m)

Seca

0.2

0.5

Lluviosa

0.3

0.5

Muy lluviosa

0.5

1

P) Alcantarillas: Dimensiones Mínimas: La dimensión mínima interna de las alcantarillas (tubular) deberá ser la que permite su limpieza, conservación, teniendo en cuenta el caudal a eliminarse, la naturaleza y la pendiente del cauce, y el costo con relación a la disponibilidad de los materiales.

Q) Taludes: CAMINOS I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Los taludes para las secciones en corte varían de acuerdo a la estabilidad de los terrenos en que están practicados, la altura admisible del talud y su inclinación se determinaran en lo posible, por medio de ensayos y cálculos, a ún aproximados.

Taludes en corte (relación H:V)

Clases de terreno

Altura de corte

Menor de 5 m 5 – 10 m Mayor de 10 m

V)

Material suelto Roca Roca Suelo Suelos Suelos fija suelta limoarcilloso gravosos arenosos o arcillo 1:6 1:10 1:1 – 1:3 1:1 2:1 1:4 1:4 1:10 1:1 1:1 1:2 1:8

1:2

-

-

-

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

ESTUDIO PRELIMINAR DE LA CARRETERA

1. DETERMINACION Y FUNDAMENTACION DE LOS PUNTOS DE CONTROL:

CAMINOS I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Haciendo un estudio visual del plan y de acuerdo a un trazo a mano alzada de nuestras rutas se puede designar los siguientes puntos de control.

RUTA1 (MORADO)

Tenemos al Abra Achaya (2236 m.s.n.m.), siendo este el de menor altitud y más cercano al punto inicial; siguiendo la trayectoria de la ruta encontramos al Abra Berleny (2166 m.s.n.m.) el cual se utilizara para una curva con el fin de evitar pasar por el cerro San Pepe y finalmente el río Dungul en el cual se construirá un puente a una cota de 2046 m.s.n.m.(parte más angosta del rio)

RUTA 2 (VERDE)

Dentro de los puntos de control para la ruta 2 se tiene al Abra Achaya (2236 m.s.n.m.) por ser el más cercano y el rio Dungul a una altitud de 2058 m.s.n.m., aunque no es la parte más angosta de dicho rio se lo ha considerado porque presenta zonas de mayor estabilidad (menor erosión de las márgenes) y para evitar hacer la vía más larga con relación al tramo más corto.

RUTA 3 (MARRÓN)

Para esta ruta se presentan los puntos de control siguientes: el Abra Callqui, se ha tomado este abra para poder evitar pasar cerca al cerro San Pepe por tener este una ladera pronunciada; y el rio Dungul con cota 2058 m.s.n.m.(en la parte que ya se mencionó anteriormente. CAMINOS I

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2. DESCRIPCION DE RUTAS A. RUTA N° 1 (COLOR MORADO)

Partimos

del

punto

inicial

24(2212

m.s.n.m.)

ascendente hasta el punto P1 (2216 m.s.n.m.)

en

forma

para realizar una

cuerva de volteo con una pendiente de 3% con longitud de 132 m, cambiando la pendiente a 4.5% hasta llegar al Abra Achay a (2236 m.s.n.m.) con una longitud de 440m, luego se desciende con una pendiente de -5.2% una longitud de 240m, hasta el punto P2 (2214m.s.n.m.); descendemos con una pendiente de -5% una longitud de 568m hasta el punto P3(2196m.s.n.m.); seguimos descendiendo con una pendiente de -5.9% una longitud de 596m hasta

el

punto

P4(2164m.s.n.m.),

para

llegar

al

punto

P5(2128m.s.n.m.) descendemos con una pendiente de -5.5% una longitud de 738m, continuamos con una pendiente de -5% una longitud de 594m hasta el punto P6(2100m.s.n.m.) de donde se parte con una pendiente de -5.9% una longitud de 630m hasta el punto P7(2066m.s.n.m.), de allí partimos con una pendiente -3.3% una longitud de 600m hasta el Puente1(2046m.s.n.m.), del puente ascendemos con una pendiente de 3.3 % una longitud de 540m hasta llegar al punto final 11(2064m.s.n.m.).

B. RUTA N° 2 (COLOR VERDE)

Partimos

del

punto

inicial

24(2212

m.s.n.m.)

en

forma

ascendente hasta el punto P1 para realizar una cuerva de volteo (2216 m.s.n.m.) con una pendiente de 3% con longitud de 132 m, cambiando la pendiente a 4.5% hasta llegar al Abra Achaya (2236 m.s.n.m.) con una longitud de 440m, luego se desciende con una CAMINOS I

ING. ALEJANDRO CUBAS BECERRA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA pendiente de -4% una longitud de 1432m, hasta el punto P12 (2180m.s.n.m.); descendemos con una pendiente de -5% una longitud de 984m hasta el punto P13(2136m.s.n.m.); seguimos descendiendo con una pendien te de -5% una longitud de 824m hasta el punto P14(2100m.s.n.m.), para llegar al punto P15(2066m.s.n.m.) descendemos con una pendiente de -5% una longitud de 752m, continuamos con una pendiente de -2.7% una longitud de 300m hasta el Puente2(2058m.s.n.m.), d el puente ascendemos con una pendiente de 2.7% una longitud de 162m hasta llegar al punto final 11(2064m.s.n.m.).

C. RUTA N° 3 (COLOR VERDE)

Partimos

del

punto

inicial

24(2212

m.s.n.m.)

en

forma

ascendente hasta el punto P11 para realizar una cuerva de vo lteo (2222 m.s.n.m.) con una pendiente de 5.2% una longitud de 208 m, continuamos con la pendiente 5.2% hasta llegar al Abra Callqui (2276 m.s.n.m.) con una longitud de 1120m, luego se desciende con una pendiente de -5% una longitud de 840m, hasta el punto P22 (2236m.s.n.m.); descendemos con una pendiente de -5% una longitud de 880m hasta el punto P33(2196m.s.n.m.); seguimos descendiendo con una pendiente de -5% una longitud de 772m hasta el punto P44(2162m.s.n.m.), para llegar al punto P55(2116m.s.n.m.) descendemos con una pendiente de -5% una longitud de 1024m, continuamos con una pendiente de -4% una longitud de 1144m hasta el punto P66(2072m.s.n.m.) de donde se parte con una pendiente de -3% una longitud de 462m hasta el

Puente2(2058m.s.n.m.), del

puente ascendemos con una pendiente de 2.7% una longitud de 162m hasta llegar al punto final 11(2064m.s.n.m.).

3. SELECCIÓN DE LA MEJOR RUTA:

MÉTODO DE LOS PESOS ABSOLUTOS CAMINOS I

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CARACTER ISTICAS

RUTA MORADA

RUTA VERDE

RUTA MARRÓN

V ALOR

PESO

V ALOR

PESO

V ALOR

PESO

5120

2

5096

3

6672

1

i media(%)

4.26

1

3.6

3

3.74

2

i máx.(%)

5.9

1

5

3

5.2

2

20

3

48

2

48

2

9

1

5

3

8

2

6

2

5

3

6

2

Longitud (m)

Long. Puente N° alcantarilla Nº Curvas De Volteo TOTAL

POR

LO

10

TANTO:

LA

17

MEJOR

RUTA

PARA

11

TRAZAR

LA

CARRETYERA SEGÚN LOS CRITERIOS TOMADOS ES LA RUTA 2 (VERDE).

VI)

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  Dentro de todo estudio, es necesario tener una idea clara de línea de gradiente, es decir los cambios de pendiente deben estar bien fundamentados, si con la línea de poligonal nos vamos a ajustar a una línea de gradiente mal ejecutada, el error sería muy grande.

CAMINOS I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA  Se concluyó que la mejor ruta es la RUTA VERDE.  La topografía que más incide en el terreno es ac cidentada.  Se

recomienda

tener

mucho

cuidado

al

realizar

las

compasadas para no saltearnos curvas de nivel.

CAMINOS I

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