Estudio Preliminar

INFORME N0 02-2014-0/UCV/FAI/EIC/CTOG

DE: CALLE TERRONES OSCAR GIANCARLO EstudianteAL: ING. JOSE BENJAMIN TORRES TAFUR DocenteASUNTO: ESTUDIO PRELIMINARFECHA: TRUJILLO, 22 DE FEBRERO DEL 2014

Me es grato dirigirme a su persona para saludarlo cordialmente y asimismo presentarle el desarrollo del informe ESTUDIO PRELIMINAR

Es todo cuanto tengo que informar.

ATENTAMENTE,

________________________________ CALLE TERRONES, OSCAR GIANCARLO Estudiante

INTRODUCCIN

La Ingeniera de caminos es una ciencia y un arte puesto que una carretera debe estar bien proyectada, tiene que poseer tanto armona interna como externa, es decir, los automovilistas deben tener una visin clara del paisaje y principalmente transitar de una forma segura. La seleccin del tipo de camino debe ser bien considerada con todas las partes involucradas, estos requerimientos demandan algo semejante a la visin e imaginacin de un artista que pueda visualizar aspectos de varias combinaciones tales como curvas horizontales y verticales, cortes que se funden con los rellenos y de taludes que estn acordes con el terrenoDespus de haber hecho en la etapa de estudio del trazado un reconocimiento de cada una de las rutas seleccionadas, y luego de hacer una evaluacin de cada una de las alternativas y seleccionar la que rena mejores condiciones se llega a la etapa del estudio preliminar o anteproyecto donde se debe fijar en los planos la lnea que represente la ruta seleccionada y para tal fin hay que realizar un estudio topogrfico de la misma a travs de una poligonal base.Es por lo cual en este informe se presentar el trabajo preliminar, para el estudio del kilmetro designado, en el cual se mostraran desde el clculo de las coordenadas de los puntos inicial y final, el trazo de la poligonal base, y trazo del kilmetro, el estacado cada cincuenta metros y del mismo modo las secciones transversales de cada estacado, adjuntando los planos para cada uno de los casos antes mencionados.

I. OBJETIVOS:

Trazo de la poligonal de la mejor ruta. Seleccin y fundamentacin de parmetros de diseo: Velocidad directriz, pendiente, distancias de visibilidad, etc. Determinacin de los ngulos Is. Determinacin de las distancias entre PI (aproximacin al metro). Clculo de coordenadas de los puntos inicial y final. Calculo del primer azimut Km 00 PI1. Clculo de la poligonal mediante una poligonal abierta por ngulos de deflexin, compensacin de coordenadas. Seleccin y fundamentacin de los parmetros usados para la confeccin de las secciones transversales tpicas. Dibujo del perfil longitudinal para un estacado cada 50 metros (clculo de cotas, clculo de la pendiente de la lnea de la subrasantes, clculo de cotas de la subrasantes. Planos: planta y perfil longitudinal del kilmetro Secciones transversales tpicas Secciones transversales del estacado a cada 50 metros.

II. BASE TEORICA:

POLIGONAL BASE

La poligonal base recibe este nombre debido a que servir de apoyo para el futuro replanteo de la obra.El levantamiento de esta poligonal consiste en la medicin de los ngulos y los lados, en la nivelacin de todos sus vrtices y en la toma de las secciones transversales.Estas poligonales son abiertas, por que comienzan y terminan en puntos diferentes, pero deben tener controles en su trayectoria.Los instrumentos utilizados en el levantamiento de estas poligonales deben garantizar la precisin exigida, los mismos deben ser tales como teodolitos, niveles automticos, cinta mtricas, estada, barra invar, etc.

SECCIONES TRANSVERSALES

La seccin transversal de una carretera en un punto de sta, es un corte vertical normal al alineamiento horizontal, el cual permite definir la disposicin y dimensiones de los elementos que forman la carretera en el punto correspondiente a cada seccin y su relacin con el terreno natural.La seccin transversal influye fundamentalmente en la capacidad de la va, en su costo de expropiacin, construccin y conservacin, y tambin en la seguridad de la circulacin.El elemento ms importante de la seccin transversal es el derecho de va y la zona destinada al paso de los vehculos o calzada.

ELEMENTOS DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES

1. CALZADALa calzada es la zona de la seccin transversal destinada a la circulacin segura y cmoda de los vehculos. Para ello es necesario que su superficie est pavimentada de forma tal que sea posible utilizarla prcticamente en todo tiempo, salvo quizs en situaciones meteorolgicas extraordinarias.La calzada se divide en carriles, cada uno con ancho suficiente para la circulacin de una fila de vehculos

2. BERMASSon un elemento importante de la seccin transversal. Adems de contribuir a la resistencia estructural del pavimento de la calzada en su borde, mejoran las condiciones de funcionamiento del trfico de la calzada y su seguridad.Las bermas debern tener un ancho que les permita cumplir al menos la funcin de proteccin del pavimento, un mnimo de 0.50 m.

3. BOMBEOEl drenaje de un pavimento depende tanto de la pendiente transversal o bombeo, como de su pendiente longitudinal. En rasantes a nivel o casi a nivel, tales como los que se encuentran en trazos en las planicies de la costa, as como en las curvas verticales cncavas, el agua que cae sobre el pavimento se esparce en ngulo recto con respecto al eje central del camino, hacia los taludes y cunetasEn tramos rectos o en aquellos cuyo radio de curvatura permite el contra peralte las calzadas debern tener, con el propsito de evacuar las aguas superficiales, una inclinacin transversal mnima o bombeo, que depende del tipo de superficie de rodadura y de los niveles de precipitacin de la zona.

4. TALUDESLos taludes para las secciones en corte variarn de acuerdo a la estabilidad de los terrenos en que estn practicados; la altura admisible del talud y su inclinacin se determinarn en lo posible, por medio de ensayos y clculos, an aproximados.Los taludes laterales varan en gran medida, dependiendo del tipo de material con que se construyan y de su ubicacin geogrfica.Una cubierta vegetativa adecuada, prevendr la mayor parte de los daos originados por el esfuerzo climtico, para ello se debe seleccionar la vegetacin adecuada a la inclinacin del talud empleado.El redondear convenientemente la parte superior de los cortes no solamente mejora la apariencia, sino que tambin tiene un empleo prctico. El suelo que se remueve al hacer el redondeo del talud, es generalmente tierra vegetal de la capa superior, al hacer este redondeo al final, el suelo vegetal caer sobre la cara del talud ayudando a que se arraigue la vegetacin

5. CUNETASSon canales abiertos construidos lateralmente a lo largo de la carretera, con el propsito de conducir los escurrimientos superficiales y sub-superficiales procedentes de la plataforma vial, taludes y reas adyacentes a fin de proteger la estructura del pavimento. La seccin transversal puede ser triangular, trapezoidal o rectangular.Sus dimensiones se deducen a partir de clculos hidrulicos, teniendo en cuenta su pendiente longitudinal, la intensidad de lluvia prevista, pendiente de cuneta, rea de drenaje y naturaleza del terreno, entre otros.Los elementos constitutivos de una cuneta son su talud interior y su fondo, ya incluidos en la plataforma de subrasante, y su talud exterior. Este ltimo, por lo general, se confunde con el del corte, pero se limita, con el propsito de completar la definicin de la cuneta, a una altura que resulta de proyectar horizontalmente el borde exterior de la corona sobre dicho talud.

6. PLAZOLETAS DE ESTACIONAMIENTOLas plazoletas estarn provistas de pavimento apropiado para su empleo.Es conveniente aumentar las dimensiones mnimas y el nmero de plazoletas previstas en el tpico correspondiente, cuando se disponga de suficiente material excedente.La ubicacin de las plazoletas se fijar convenientemente en los puntos ms favorables del terreno natural para que el volumen de las explanaciones sea mnimo, teniendo en cuenta el desarrollo del trazado para asegurar la visibilidad de parada.

7. MIRADORES TURSTICOSNuestro pas, con paisajes naturales tan exquisitos y ante una industria turstica en constante evolucin, hace necesaria la inclusin de miradores, los cuales adems del espacio fsico propuesto debern con el tiempo y el aumento de la afluencia turstica contar con instalaciones que brinden mayor comodidad al turista, siempre salvaguardando los aspectos ecolgicos y paisajsticos de la zona. En zonas con paisajes tursticos, se prevern reas destinadas para descanso y que sirvan adems como observatorios del paisaje, teniendo en cuenta no generar un incremento desproporcionado del costo de la obra.

8. DERECHO DE VA O FAJA DE DOMINIOEs la faja de terreno destinada a la construccin, mantenimiento, futuras ampliaciones de la Va si la demanda de trnsito as lo exige, servicios de seguridad, servicios auxiliares y desarrollo paisajstico.En las carreteras ejerce dominio sobre el derecho de Va, el MTC a travs de la Direccin General de Caminos quien normar, regular y autorizar el uso debido del mismo.

III. PROCEDIMIENTOS:

TRAZO DE LA POLIGONAL PRELIMINARCuando se tienen localizados los puntos obligados se procede a ligar estos mediante un procedimiento que requiere:1. El trazo de una poligonal de apoyo lo ms apegada posible a los puntos establecidos por la Ruta Elegida, con PIs (Puntos de Interseccin) referenciados y deflexiones marcadas con exactitud ya que ser la base del trazo definitivo.2. La poligonal base es una poligonal abierta a partir de un vrtice o punto de inicio procedindose a estacar a cada 50 100 metros, y lugares intermedios hasta llegar al vrtice siguiente.3. Se recomienda que la pendiente ser de dos a cuatro unidades debajo de la mxima especificada donde sea posible para que al trabajador en gabinete tenga ms posibilidades de proyectar la subrasante, incrementando la pendiente a la mxima si es necesario para economizar volmenes.4. Nivelacin de la poligonal, es a cada estaca trazada, que ser til para definir el Perfil Longitudinal y Secciones Transversales.5. Dibujo de trazo y curvas de nivel con detalles relevantes como cruces, construcciones, fallas geolgicas visibles, etc.

Poligonal en base a la ruta seleccionada

OBTENCIN DEL PERFIL LONGITUDINAL

1. Regular al estancamiento en la poligonal (Se tomara distancias iguales pudiendo tomarse 50 100 a escala). Cuando se ha llegado a complementar un kilmetro con una lnea perpendicular.

2. Determinar la cota para cada estaca, esto se realiza as, sea:

Estudio PreliminarCaminos

Ing. Benjamn Torres TafurPgina 18

Entonces: Cota punto = cota cura inferior + hEntonces Cota P = cota curva inferior h

Resulta bastante ventajoso formular el siguiente cuadro

CLCULO DE LA COTA DE LAS ESTACAS

NMERO DE ESTACASSEGMENTOh o hCOTA CURVACOTA DEL PUNTO

bac

INFERIORSUPERIOR

Km. 0.0010501050

Estaca. N 105.06.51.5410501051.54

Estaca. N 205.31.60.6010581057.40

3. Con los valores distancia y cota de cada estaca se procede a dibujar a dibujar en la lmina usando las correspondientes escalas. Planteados los puntos, estos se unen por medio de segmentos. Previamente al dibujo deber hacerse vaciado los valores de las cotas de cada estaca en el formato correspondiente.

4. Estudio de la lnea rasante (o sub rasante).

Mtodo del hilo. Consiste en: Ayudndonos con un hilo plantear lneas de rasante (o sub rasante) para un conjunto de puntos del terreno que sigan muy aproximadamente una misma inclinacin; definir el extremo obteniendo la distancia el tramo en estudio y la cota que se haba alcanzado. Luego se calcula posible pendiente que se est planteando, debiendo seguidamente ejecutar el redondeo al dcimo del porcentaje o a los 5 cntimos, para proceder luego a calcular la cota del extremo del tramo en estudio.Ejemplo: Si se plantea ir del nivel 1050.00 al nivel 1058.91 en una longitud de 600.00 metros.

Se adopta = 1.50%Por lo que la cota del extremo ser:

Por consiguiente La cota = 1050.00 + 9.00 = 1059.00

5. Se calcula las cotas intermedias, puesto que se conoce: i = Pendiente Espacio entre cotas Cota de la estaca inicial, que generalmente para el inicio del trazo es la cota del terreno.Luego del clculo, los valores son colocados en el formato correspondiente.

6. Se procede en pasos anlogos a lo anteriormente descrito para el resto de puntos del terreno, de acuerdo a su inclinacin o pendiente.

7. En este mtodo los criterios para ubicar las lneas de rasante son: Es preferible tener corte a un relleno. Los PIs. Verticales deben ubicarse en estacas enteras. No generar innecesariamente continuos cambios de pendientes.

OBTENCIN DE SECCIONES TRANSVERSALES

Para obtener las secciones transversales en un trazo topogrfico, se debe seguir los siguientes pasos:En el plano en planta, donde se tiene ya el trazo horizontal del eje de la va, se traza lneas perpendiculares, las que representan la direccin de las secciones transversales.1) Se mide la longitud desde el eje a cada una de las curvas de nivel, confeccionndose la Libreta de Campo de Gabinete que se adjunta.2) Los datos ordenados son trasladados a un dibujo a escala 1/200 horizontal y vertical, dicho dibujo es la forma del terreno en sentido perpendicular al eje, para lo cual resulta muy ventajoso llevar el siguiente registro.3) En el papel a escala 1/200, tanto horizontal como vertical, se lleva los datos a fin de ubicar cada uno de los puntos de las secciones transversales y luego de graficarlos, unirlos con segmentos de recta. Es sumamente ventajoso usar para el dibujo un papel milimetrado, donde las lneas de centmetros (lneas gruesas) del papel milimetrado sean tomadas para representar niveles o alturas pares.4) En cada seccin transversal se ubica la cota de la sub-rasante.5) Con la ayuda de una plantilla, la que previamente se habr diseado y dibujado la plataforma de la carretera con sus correspondientes taludes de corte y/o relleno en forma abierta, se procede a dibujar la caja del siguiente modo. Se desliza la plantilla por debajo de la lmina de las secciones transversales,debiendo hacer coincidir la cota de la sub-rasante que se seala en el plano con el centro de la plataforma que corresponde ubicar (sea corte completo, o relleno completo o media ladera), segn como se haya encontrado el nivel de la rasante o sub-rasante respecto del nivel del terreno de la estaca en estudio. Luego se calca el dibujo de la caja correspondiente.6) Se anota las cotas de la rasante en el plano para cada una de las estacas, tal como se detalla en el ejemplo que se adjunta.7) Se obtiene las reas de corte y/o relleno, anotando sus valores tambin en el plano.

IV. DESARROLLO:

4.1. PARAMETROS DE DISEO

Velocidad directriz: (por tabla DG 2001): 40 KPH

Pendiente: (por tabla DG 2001): 9%

1. Pendiente mxima de ruta:

Distancias de visibilidad:

Radios mnimos:Segn la tabla 402.02 de la DG 2001, en base a la orografa (tipo 2) y la velocidad de diseo (40 Kph), el radio mnimo para una curva circular es de 50 metros4.2. PARAMETROS PARA LAS SECCIONES TRANSVERSALES TPICAS

Calzadas: Ancho de carriles, ancho de tramos en tangente segn DG 2001 tabla 304.01: 6.60 Metros

Sobreancho: Calculado en base a la formula dada por la DG 2001:

Para: Sobreancho (m) Nmero de carriles Radio de curva circular (m) Distancia entre ejes del vehculo (m) Velocidad directriz (Kph)

Bermas: Ancho de bermas segn DG 2001 tabla 304.02: 0.90 Metros Peralte: Segn la tabla 402.02 de la DG 2001, en base a la orografa (tipo 2) y la velocidad de diseo (40 Kph), el peralte mximo para una curva circular es de 8% Bombeo: Dado por la siguiente tabla de la DG 2001:

Taludes: Tablas segn sea corte o relleno: Taludes en corte: Taludes de terraplenes:

Cunetas:

Con longitudes para zonas secas de 0.20 m, zonas lluviosas de 0.30 m y zonas muy lluviosas de 0.50 metros

Derecho de va: El ancho mnimo ser recomendado por la tabla 303.03 de a DG 2001, para una carretera de 3era clase, de dos carriles, su mnimo deseable es de 20 metros, y su mnimo absoluto es de 15 metros.

4.3. CLCULO DE LA POLIGONAL PRELIMINAR

Para realizar el clculo de la poligonal preliminar, se tiene que seguir los siguientes pasos: Calculo de los ngulos de los PI, utilizando el mtodo del seno, as mismo se calcular el primer azimut (ZA-PI1)Para determinar el azimut inicial, se tienen que trazar una paralela al punto inicial con respecto a la cuadricula vertical, para luego medir 10 cm en la direcciones de las 2 rectas que forman al ngulo (azimut inicial) y luego medir la distancia para entra las mediciones de 10 cm. Y luego se aplicara la siguiente frmula para determinar el azimut inicial:

Para determinar los ngulos Is, se tienen que medir 10 cm en la direcciones de las 2 rectas que forman al ngulo y luego medir la distancia para entra las mediciones de 10 cm y se anotara su sentido. Y luego se aplicara la misma frmula que se utiliz para el clculo del azimut inicial.

Determinacin de las distancias entre PI (aproximacin al metro)Las distancias se medirn con una regla para luego convertir esas medidas a escala terreno, para luego utilizarse al igual que los ngulos Is en el clculo de la poligonal abierta (coordenadas Pis, inicial y final)

Determinamos los puntos inicial y final (coordenadas)Los cuales se calcularan a continuacin, donde se tiene que medir en el plano con un una regla centimetrada, para luego transformar esa medida a escala terreno.

Clculo de la Poligonal, mediante una poligonal abierta. Compensacin de Coordenadas.En donde se utilizaran las medidas de los ngulos Is, las distancias entre los Pis y las coordenadas medidas en plano inicial y final para el clculo de las coordenada de los PIS y de la poligonal.

4.4. CLCULO DEL PERFIL LONGITUDINAL

En el kilmetro seleccionado se estaca cada 50 metros (es decir 2.5 cm en papel) hasta llegar al Km 00+200. Luego se miden las cotas de los puntos que se estacaron. Para despus pasar al papel milimetrado a realizar el perfil longitudinal, en escala cotas 1/200 y distancias 1/2000. y el clculo de la subrasante y de la pendiente de cada tramo, donde se aplica la frmula siguiente para cada cambio de pendiente (tramo)

4.5. CLCULO DE LOS PERFILES TRANSVERSALES

En las estacadas, se trazan paralelas a la poligonal de 20 metros a izquierda y derecha en terreno (1cm a cada lado en papel). Se miden todas las cotas y distancias entre ellas, en las que se intersectan las lneas paralelas y se apuntan. Luego se pasa a realizar las secciones transversales a escala 1/200 Se realizan las secciones tpicas con plantillas antes fabricadas.V. DATOS, CLCULOS Y RESULTADOS

5.1. CLCULO DE LA POLIGONAL PRELIMINAR

Calculo de los ngulos de los PI, utilizando el mtodo del seno, as mismo se calcular el primer azimut (ZA-PI1)

Azimut inicial: para una medida en papel de 14.74 cm:AZIMUT INCIAL

'''DecimalesRadianes

945710.6994.951.66

ngulos de Is:PINGULO IS

ValorSentido

'''DecimalesRadianes

PI1684816.569.151.21I

PI2832152.7982.601.44D

PI3222922.0122.200.39I

PI4713621.5372.311.26D

PI588315.9687.661.53I

PI6544627.1754.450.95D

PI7215420.0521.610.38I

Determinacin de las distancias entre PI (aproximacin al metro)LadoDistancia

A -PI1133

PI1 -PI2213

PI2-PI3212

PI3-PI492

PI4-PI599

PI5-PI6162

PI6-PI7174

PI7-B115

Determinamos los puntos inicial y final (coordenadas)Para este trabajo se utilizaran los puntos A y B, para el plano en escala 1/2000, y una cuadricula dividida cada 5 centmetros.Entonces tenemos que:

Coordenadas del Punto 7ESTE:

Por lo tanto: ESTE: ESTE:

NORTE:

Por lo tanto: NORTE: NORTE:

Coordenadas del Punto 21ESTE:

Por lo tanto: ESTE: ESTE:

NORTE:

Por lo tanto: NORTE: NORTE:

Clculo de la Poligonal, mediante una poligonal abierta. Compensacin de Coordenadas.

AZIMUT INCIALCOORDENADAS MEDIADASPUNTO INICIALESTE624570COORDENADAS MEDIADASPUNTO FINALESTE625536

'''DecinRadianNORTE9245272NORTE9245220

945710.6994.951.66

PILadoDistanciaNGULO ISAZIMUTProyecionesCordenadas

ValorSentidoEsteNorteEsteNorte

'''DecinalesRadianes'''DecinalesRadianes

A6245709245272

A133945710.6994.951.66132.5034-11.4830

PI1

PI1684816.569.151.21I624702.50349245260.5170

PI121325482.9425.800.4592.7070191.7666

PI2

PI2832152.7982.601.44D624795.21039245452.2836

PI2212108242.02108.401.89201.1611-66.9196

PI3

PI3222922.0122.200.39I624996.37149245385.3641

PI392861211.2686.201.5091.79816.0922

PI4

PI4713621.5372.311.26D625088.16949245391.4562

PI499158311.72158.522.7736.2561-92.1222

PI5

PI588315.9687.661.53I625124.42559245299.3341

PI5162705137.7270.861.24153.045153.1149

PI6

PI6544627.1754.450.95D625277.47069245352.4489

PI61741251844.23125.312.19141.9864-100.5777

PI7

PI7215420.0521.610.38I625419.45709245251.8713

PI71151034154.39103.701.81111.7289-27.2333

B

B625531.18599245224.6379

1200

5.2. CLCULO DEL PERFIL LONGITUDINAL Y TRANSVERSALES

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

CONCLUSIONES

Contamos con un vehculo de diseo Camin simple 3 ejes (C3). La velocidad de diseo es de 40 KPH y una pendiente de ruta de 5.5%. El tipo de orografa que presenta el plano es de Tipo II y su clasificacin en topografa es muy accidentada. Se construir una carretera de tercera clase. La mejor ruta que se obtuvo por medio de los mtodos de pesos absolutos y relativos fue la ruta azul.

RECOMENDACIONES

No se debe de exceder con pendientes excesivamente altas. Se debe de pasar por el menor nmero de alcantarillas. Dar el menos nmero posible de curvas de vueltas. Construir el puente con la menor longitud, y donde el terreno sea seguro y firme. Deben de seguirse las condiciones y normas, del reglamento de diseo geomtrico (DG-2001)

ANEXOS