trazo y diseño geometrico

GOBIERNO REGIONAL DE JUNINMUNICIPALIDAD DISTRITAL DE HUACHAC

TRAZO Y DISEÑO GEOMETRICO

1. GENERALIDADES

Para el desarrollo del presente proyecto se ha realizado el trazo topográfico para el proyecto integral y a fin de integrar las comunidades de la zona de influencia se plantea la construcción de una carretera en el KM 0+000.00 y como fin del proyecto en el K 0+797, haciendo un total de 0.797 KM de trocha carrozable. Para la etapa del estudio definitivo se ha considerado la geometría de la vía de acuerdo a la normatividad vigente, lo que redundara en aspectos de comodidad y seguridad para los usuarios de la vía.

2. ESTUDIO DE TOPOGRAFÍA Y TRAZO

El levamiento topográfico muestra las distancias horizontales y las diferentes cotas o elevaciones de los elementos representados en el plano mediante curvas de nivel, a escalas convenientes para la interpretación del plano por el Ingeniero y para la adecuada representación del camino y de las diversas estructuras que lo componen.El método de trazo ha sido el directo; definida la ruta y fijado el punto de partida y los puntos obligados de paso, que definen tramos de la ruta, se ejecutó el estacado preliminar señalando la ruta y el cálculo del nivel.Mediante el seccionamiento transversal del terreno, en cada estaca, midiendo longitudes con cinta métrica y elevaciones con el eclímetro, se realizó el levantamiento topográfico de la sección transversal que cubrió un área suficientemente amplia para diseñar el camino, sus diversas estructuras y obras de arte y para acondicionar el derecho de vía. Los datos de cada sección transversal se levantaron a 20.00 m a cada lado del eje de la vía, suficiente para permitir la representación de las curvas de nivel en la franja que ocupara el camino del terreno en cada estaca.En el gabinete se reconstruyó la planta de la franja del camino, el perfil longitudinal del eje y las secciones transversales.El estacado seguido a lo largo del eje, corresponde a la poligonal del levantamiento, por tanto, el trazado materializado (estacado) corresponde también al replanteo del proyecto.

Se han fijado entonces en el terreno las referencias topográficas permanentes que permitirán replantear el alineamiento del eje del camino y el estacado del proyecto en los casos en que el estacado desaparezca por cualquier causa.

a) Geometría y/o Levantamiento Topográfico de Camino.

Los elementos que definen la geometría y/o Levantamiento topográfico de Camino son:

a. La velocidad de diseño seleccionada;b. La distancia de visibilidad necesaria;c. La estabilidad de la plataforma del camino, de las superficies de rodadura, de

obras de arte y de los taludes; yd. La preservación del medio ambiente.

Para un adecuado diseño del camino de bajo tránsito, se ha tomado las siguientes consideraciones: Limitar al mínimo indispensable el ancho del camino para restringir el área

alterada. Evitar la alteración de los patrones naturales de drenaje. Proporcionar drenaje superficial adecuado.

EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO:""AMPLIACION DE LA CARRETERA ANTAPAMPA GRANDE, DISTRITO DE HUACHAC, PROVINCIA DE CHUPACA – REGIÓN JUNIN”


Evitar terrenos escarpados con taludes de más de 60%. Evitar problemas tales como zonas inundadas o inestables. Mantener una distancia de separación adecuada con los riachuelos; y optimizar

el número de cruces de cursos de agua. Minimizar el número de contactos entre el camino y las corrientes de agua. Diseñar los cruces de quebradas y ríos con la suficiente capacidad, con

protección de las márgenes contra la erosión, y permitiendo, de ser el caso, el paso de peces en todas las etapas de su vida.

Evitar la constricción del ancho activo de los riachuelos, ríos y cursos de agua (ancho con el caudal máximo).

Conseguir una superficie de rodadura del camino estable y con materiales físicamente sanos.

Reducir la erosión colocando cubiertas vegetales o físicas sobre el terreno en cortes, terraplenes, salidas de drenajes y cualquier zona expuesta a corrientes de agua.

Usar ángulos de talud estables en cortes y rellenos. Usar medidas de estabilización de taludes, de estructuras y de obras de drenaje

conforme se necesiten y sea económicamente seleccionada Aplicar técnicas especiales al cruzar terrenos agrícolas, zonas ribereñas, y

cuando se tienen que controlar las quebradas.

3. ALINEAMIENTO HORIZONTAL

El alineamiento horizontal de la trocha carrozable se ha basado en máxima parte sobre el eje de la trocha carrozable, tratando de respetar en lo posible las características geométricas actuales, pero tomando en consideración la necesidad de conservar la topografía de la zona.

En todo su recorrido el camino se desarrolla totalmente en ladera, por lo que el alineamiento en la ruta total del tramo presenta 2 curvas de volteo y 1 curva cerrada.

El alineamiento horizontal descrito se ha realizado de acuerdo a los requerimientos de los Términos de Referencia, así como se indica a continuación:

Tramos en tangente: estacado cada 20 m;

Tramos en curvas: estacado cada 10 m;

B.M (Bench Marks) : monumentados.

4. PERFIL LONGITUDINAL Y DISEÑO DE LA SUBRASANTE

A todo lo largo del tramo se ha tratado de reducir al mínimo los movimientos de tierra y, por lo tanto, se ha seguido en lo posible la rasante de acuerdo a la topografía de terreno actual, considerando los cortes y rellenos necesarios para regularizar y nivelar la plataforma del proyecto.

El Proyecto prevé que las sub-rasantes tenga una Pendiente Máxima Normal del 0.05% y una Pendiente Máxima Excepcional del 12.00%, siendo esta la Pendiente Máxima de la trocha carrozable.

Los planos relativos al perfil longitudinal y sub-rasante se han dibujado en las siguientes escalas:

horizontal : 1/2000

vertical : 1/200

5. SECCIONES TRANSVERSALES



Las secciones transversales tienen una múltiple finalidad:

La de salvaguardar la seguridad de los transeúntes mediante su particular geometría, que presente una especial sobre elevación (peralte) y sobre ancho, los cuales sirven para contrarrestar la acción de la fuerza centrífuga que se desarrolla en las curvas horizontales.

Con su geometría, condicionan el escurrimiento del agua superficial, permitiendo que, después de una lluvia, la plataforma quede libre de las aguas.

Una tercera finalidad es determinar, juntamente con la distancia que las separa, la magnitud del movimiento de tierras.

Es obvio que el primer aspecto prima sobre los otros, en cuanto garantiza o, según el caso, perjudica la seguridad de los usuarios.

Como consecuencia, cuando se han establecido los parámetros para determinar la geometría de las secciones transversales, se han tomado en cuenta los factores mencionados.

Para establecer la pendiente transversal que garantiza el natural escurrimiento del agua superficial hacia la cuneta lateral se han considerado:

Los datos relativos a la precipitación pluvial de la zona proporcionados por SENAMHI;

Coeficiente de escurrimiento correspondiente al tipo de superficie sobre la cual corre el agua (afirmado con material granular);

Ancho de la plataforma, que corresponde a la distancia que el agua debe recorrer para llegar a la cuneta.

Estos factores, juntamente con la observación de obras de arte, la experiencia en otras carreteras han demostrado que la pendiente transversal del 3% es suficiente para mantener la superficie de la plataforma libre del agua superficial.

Por lo que concierne a los sectores en curva horizontal, como ya se dijo, para contrarrestar la acción de la fuerza centrífuga, se dispone del peralte y del sobre ancho.

En el proyecto estos dos elementos se han establecido considerando las Tablas que reportan los valores establecidos , para los cuales se han tomado en cuenta los siguientes factores:

Velocidad Directriz;

Radio de Curvatura;

Distancia entre los ejes del vehículo.

Por cuanto se refiere al movimiento de tierra, su magnitud está determinada por la geometría global de la sección transversal o sea, por la pendiente transversal, por la eventual presencia del peralte y del sobre-ancho, por la cota de la sub-rasante y del terreno natural y por los taludes de corte y/o relleno, según sea el caso.

Por lo que concierne a la pendiente transversal y al posible peralte y sobre-ancho, estos ya fueron tratados; con relación a la cota de la sub-rasante y del terreno natural, y a los taludes, estos se han establecido como sigue:

La cota de la sub-rasante se ha fijado teniendo presente las exigencias económicas y la consecuente necesidad de reducir al máximo los movimiento de tierras. Estas consideraciones han sido explicadas en el “Alineamiento Vertical” pero, es obvio, se reflejan en las secciones transversales.



El valor de la inclinación de los distintos taludes de corte y relleno se reportan en las “Características Técnicas”.

Por todo lo expuesto se desprende que las distintas secciones transversales adoptadas en el proyecto han derivado de un profundo y detallado estudio de los diferentes aspectos involucrados en el proyecto.

6. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL CAMINO

6.1GENERALIDADES

En conformidad con el contenido de los Términos de Referencia, el proyecto “AMPLIACION DE LA CARRETERA ANTAPAMPA GRANDE, HUACHAC, CHUPACA, JUNIN”, a ejecutarse coincidirá en su máxima parte con el estudio del proyecto.

6.2CLASIFICACIÓN DE LA VÍA

Tanto las Normas Peruanas para el Diseño de Carreteras, como el Manual para el Diseño de Caminos No Pavimentados de Bajo Volumen de Tránsito, coinciden en clasificar a las carreteras en dos grandes grupos:

- Clasificación según la jurisdicción;

- Clasificación según el servicio.

Por otro lado, con relación a los Términos de Referencia del Estudio, la carretera responde a una clasificación según los siguientes criterios:

- Camino de Bajo Tránsito : IMD < 15 vehículos/día;

- Camino de Tránsito Intermedio : 15 veh/día < IMD < 50 veh/día;

- Camino de Alto Tránsito : IMD > 50 veh/día.

a. Clasificación según la jurisdicción

A esta clasificación pertenecen los siguientes sistemas:

- Sistema Nacional

- Sistema Departamental

- Sistema Vecinal

b. Clasificación según el servicio

En función al tránsito que soportan, las carreteras obedecen a la siguiente clasificación:

- Carreteras Duales;

- Carreteras 1ra. Clase;

- Carreteras 2da. Clase;



- Carreteras 3ra. Clase;

- Trocha Carrozables

Adicionalmente, el Manual para el Diseño de Caminos No Pavimentados de Bajo Volumen de Tránsito introduce una sub clasificación de los Caminos Vecinales a efectos de cubrir la gama de necesidades que existe para el diseño de caminos de bajo volumen de tránsito.

Además de esta clasificación, con la finalidad de cubrir la gama de necesidades que existen para tráficos de bajo volumen, el Manual para el Diseño de Caminos No Pavimentados de Bajo Volumen de Tránsito introduce una sub clasificación de los Caminos Vecinales, siendo dicha clasificación la siguiente:

- T4, para 201 < IMD < 400

- T3, para 101 < IMD < 200

- T2, para 51 < IMD < 100

- T1, para 16 < IMD < 50

- T0, para IMD indefinido

6.3DERECHO DE VÍA

Derecho de Vía o Faja de Dominio es la franja de terreno dentro de la cual se encuentra el proyecto y sus obras de arte, y cuya propiedad corresponde al Estado.

El ancho de la Faja de Dominio es variable según los casos que se presentan y corresponde al siguiente detalle.

ANCHO NORMAL

El ancho normal del derecho de vía se ha establecido según las siguientes dimensiones:

- En zona urbana: el ancho normal se extiende por 5 m. a cada lado de la carretera, con un total que no deberá ser inferior a 10 m.

- En zonas de cultivo: en este caso el ancho normal es de 7.50 m a cada lado del eje de la carretera, con un ancho total mínimo de 15m.

- En terrenos eriazos o zonas de montaña: el ancho total corresponde a un ancho de 20.00 m, o sea, 10.00 m a cada lado del eje de la carretera.

- Mayor ancho: en cualquier caso el derecho de vía se extenderá 1.00 m más allá del borde de los cortes, del pie de los terraplenes o del borde más alejado de las obras de protección o de drenaje que sea necesario construir.

- Mínima distancia: la distancia mínima absoluta entre pie de taludes o de obras de contención y un elemento exterior será de 2.00 m. La mínima deseable será de 5.00 m.

POSICIÓN DEL EJE DE LA FAJA DE DOMINIO



- Posición Normal: En general, el eje de la Faja de Dominio será coincidente con el eje de la calzada.

- Previsión para ensanche: en los casos en que se prevé la posibilidad de realizar cualquier tipo de ensanche en el futuro, la Faja de Dominio será localizada de una forma tal que, ejecutándose el ensanche previsto, este caiga en pleno derecho de vía. Esto quiere decir que el eje de la Faja de Dominio, respecto al eje de la calzada, debe ser desplazado hacia la zona del futuro ensanche. En este caso es indispensable proceder con la demarcación del Derecho de Vía.

ZONA DE PROPIEDAD RESTRINGIDA

A cada lado del derecho de vía habrá una Faja de Propiedad Restringida de 10.00 m de ancho; la restricción se refiere a la prohibición de ejecutar construcciones permanentes que afecten la seguridad o visibilidad, y que dificulten ensanches futuros.

7. CARÁCTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS

GENERALIDADES

El alineamiento horizontal deberá permitir la circulación ininterrumpida de los vehículos, tratando de conservar la misma velocidad directriz en la mayor longitud de la carretera. El alineamiento se adecua a las condiciones del relieve y esta compuesto de una adecuada sucesión de rectas, curvas circulares y curvas de transición.En general, el relieve del terreno es el elemento de control del radio de las curvas horizontales y el de la velocidad directriz. Esta última, a su vez, controla la distancia de visibilidad.El criterio de cálculo de los radios mínimos, están dados en función de la velocidad directriz, la fricción transversal y al peralte máximo aceptable, en base a estas características, el radio mínimo es de 20.00 m. Sin embargo con la finalidad que todo vehículo automotor siga un recorrido de transición al entrar o salir de una curva horizontal, es necesario intercalar un elemento de diseño con una longitud en la que se realice el cambio gradual. Siendo difícil mantener los PIs dentro del rango mínimo de diseño.Se ha restringido en lo posible el empleo de tangentes excesivamente largas, con el fin de evitar el encandilamiento nocturno prolongado, y la fatiga de los conductores durante el día.

VELOCIDAD DIRECTRIZ

Se ha adoptado la velocidad directriz, en función a las condiciones topográficas del territorio y al tipo de Camino al cual corresponden (Camino de Bajo Volumen de Tránsito).

Teniendo en cuenta que el camino se desarrolla totalmente en ladera, la velocidad directriz que en este momento se considera es de 40 Km/hr, correspondiente a una topografía muy accidentada, pero casos excepcionales como es el recorrido por las curvas de volteo, se considera una velocidad directriz de 25 Km/hr.

VISIBILIDAD

La distancia de visibilidad constituye un factor de seguridad para el usuario, sea que se refiera a visibilidad de parada, sea que se refiera a visibilidad de paso.

Seguramente es deseable en ambos casos disponer de la visibilidad necesaria, pero considerando la topografía peculiar de la zona atravesada por la carretera, resulta demasiado oneroso satisfacer los requisitos relativos a la visibilidad.



CURVAS HORIZONTALES

En la carretera en objeto se han considerado solamente curvas circulares.

El radio de cada curva está relacionado con la velocidad directriz, con el peralte y con la fuerza de fricción lateral que se desarrolla entre las llantas del vehículo y la superficie del pavimento, por medio de los cuales se obtiene el valor del radio mínimo de curvatura. Estos se han determinado teniendo en cuenta las disposiciones vigentes y la siguiente relación:

Donde:

Rmin : Radio mínimo (m)

Vd : Velocidad directriz (Km/hr)

p : Peralte de la curva (%)

f : Coeficiente de fricción

Los radios mínimos determinados se muestran en el siguiente cuadro:

CALCULO DEL RADIO MÍNIMO

TRAMO

Velocidad

Directriz V (km/h)

Peralte Máximo emax (%)

Factor Máximo

de fricción

fmax

Radio Mínimo

(m)

Redondeo Radio Mínimo

(m)

Tramo: KM 0+000-0+797 40 8 0.17 30.57 30

En base a lo indicado y calculado se obtiene lo siguiente:

El radio mínimo del tramo es de 30.00m. y radio mínimo excepcional de 20.00 m.

PERALTE

Para poder contrarrestar la acción de la fuerza centrífuga, toda curva horizontal debe ser peraltada.

El peralte deberá tener como valor máximo normal el 8% y como valor mínimo excepcional de 2%

SOBREANCHO

La carretera en objeto presenta las curvas que casi en su totalidad poseen el sobre ancho necesario, por lo tanto, se considera que en la mayoría de los casos no será necesario ejecutar algún movimiento de tierra para obtener el sobre ancho previsto para las curvas.



Los parámetros de diseño solicitado son: Velocidad directriz de 40 km/; radio de curvatura variable; longitud de ejes (llanta posterior y parte delantera del carro.

PENDIENTES

- Pendiente Mínima

En el tramo en corte la pendiente mínima adoptada en el Tramo es de 0.50%.

- Pendiente Máxima Normal

La pendiente máxima normal, no deberá exceder el valor del 10%.

- Pendiente Máxima Excepcional

Solamente en casos excepcionales la pendiente máxima alcanza el valor del 12.00%.

SECCIÓN TRANSVERSAL

- Sección Transversal en Tangente

Según la tabla 3.5.1a del Manual para el Diseño de Caminos No Pavimentados de Bajo Volumen de Tránsito, el ancho mínimo de la calzada, que le corresponde a la carretera es de 3.00 m.

- Sección Transversal en Curva

La sección transversal en curva, además del ancho que posee en los tramos en tangente, presenta también el sobre ancho típico por cada curva, en función de la velocidad y del radio.

- Pavimento

En la sección transversal también se pone en evidencia el espesor del pavimento, el cual dependerá de la capacidad portante de la sub-rasante, de la calidad del material de pavimentación y del tipo de intensidad del tráfico. Según el Estudio de Suelos, el pavimento diseñado para el presente camino tiene un espesor de 0.15m.

- Bombeo

El bombeo para las Carreteras Vecinales está comprendido entre el 3%, lo que permitirá el escurrimiento del agua superficial hacia las cunetas laterales.

En los sectores en curva el bombeo es reemplazado por el peralte según las características que derivan de la velocidad directriz y del radio de curvatura.

- Bermas

Para el tipo de camino del Estudio y la velocidad de diseño adoptada, el Manual para el Diseño de Caminos No Pavimentados de Bajo Volumen de Tránsito indica que a cada lado de la calzada se proveerán bermas con un ancho de 1.20 m.



- Calzada

El ancho de la plataforma a rasante terminada es la misma del ancho de la calzada, mientras que en las curvas se le ha agregado el sobre ancho.

El ancho de la calzada a cota sub-rasante corresponde al ancho antes mencionado al cual se le ha sumado el ancho necesario para el apoyo del talud del pavimento.

- Cunetas

Para la defensa de la calzada es necesario construir las cunetas laterales que puedan recibir el agua superficial que eventualmente se encuentra sobre la plataforma, para luego evacuarla oportunamente.

Las dimensiones de las cunetas por lo que concierne a la carretera en objeto, son de 0.60 m de ancho por 0.30 m de profundidad.

- Taludes

De acuerdo a la naturaleza del material que los compone, las Normas establecen los siguientes valores:

TRAMOS

TALUDES DE CORTE H < 5.00 M

CLASES DE TERRENO TALUDES V: H

Roca Fija

Roca Suelta

Conglomerados

Tierra Compacta

Tierra Suelta

Arena

10 : 1

6 : 1 - 4 : 1

4 : 1

2 : 1 – 1 : 1

1 : 1

1 : 2

TALUDES DE RELLENO H < 5.00 M

MATERIALES TALUDES V: H



Enrocado

Terrenos varios

Arena

1 : 1

1 : 1.5

1 : 2

RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA VÍA.

Categoría : Carretera de 3º Clase

Longitud de Construcción : 797 m.

Ancho de calzada : 6.00 m.

Ancho de berma a cada lado : 1.20 m.

Velocidad directriz. : 40 Km. /h.

Visibilidad de Parada : 30 m. En Subida y 35m. En bajada.

Visibilidad de paso : 90 m.

Radio Mínimo en curvas horizontales : 25 m

Radio Mínimo Excepcional : 20 m. (De volteo).

Bombeo : 3.00%

Cunetas : Sec. Triangular (0.60x0.30m)

Pendiente Mínima : 0.50%

Pendiente Máx. Normal : 7.00%

Pendiente Máx. Excepcional : 12.00 %

Peralte Máximo normal : 8%

Alcantarillas Tipo I : 2 Alcantarillas Tipo I de TMC de 24” de

Diámetro


trazo y diseño geometrico

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