Ing. de Transporte - Diseño Geometrico

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  • 8/19/2019 Ing. de Transporte - Diseño Geometrico

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    PROFESOR: ING. CARLOS CAMPOS VAZQUEZ

    CICLO: VI AULA: A506

    SEMESTRE: 2015 - 1

    INTEGRANTES:

    1.- RICHARD POOL YAÑEZ ALBARRAN2.- AGUSTIN D. VEGA MAZA

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    CAPITULO 1: GENERALIDADES

    • OBJETIVO

    - Analizar, elaborar y desarrollar la geometría horizontal y vertical para

    una carretera.

    - Que el diseño sea constructivamente posible y viable de ejecutar.

    - Brindar la comodidad y seguridad al transito vehicular.

    INTRODUCCIÓN

    Este estudio corresponde al diseño geométrico de una carretera que

    une dos hitos de inicio y fin. En el cual se llega a determinar losmejores trazos y recorridos, de acuerdo a la Propuesta Técnica

    desarrollada y por el grupo de trabajo.

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    CAPITULO 2: FUNDAMENTACIÓN

    2.1 EVALUCIÓN DE TRAZOS DE RUTAS

    Es una línea que une los puntos obligados del proyecto conservando una

    pendiente especificada, constante y uniforme. Esta línea va a ras del

    terreno y, de coincidir con el eje de la vía, presentaría mínimo movimiento

    de tierras.

    2.1.1 LINEA PENDIENTE DE CEROS

    DATOS DEL PROYECTO

    HITO COTA (Z)

    INICIO D 3902.17

    TERMINO G 3940.20

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    VALORES DEL INVERSO DE COEFICIENTE DE TRACCIÓN

    TIPO DE SUPERFICIE VALOR MEDIO DE K

    Carretera en tierra 21

    macadam 32

    Pavimento asfáltico 35

    Pavimento rígido 44

    VALORES DE CONTRAPENDIENTE PROMEDIO EN LOS RECORRIDOS

    RUTAS CONTRAPENDIENTE PROMEDIO

    RUTA 1 3.2%

    RUTA 2 4.3%

    CALCULANDO CONTRAPENDIENTE PROMEDIO RUTA 1(4+5.5+5.8+1.3+2.2+1.7+5.5+1.6)/7 =3.2 %CALCULANDO CONTRAPENDIENTE PROMEDIO RUTA 2(4%+5.5%+5.8%+1.3%+2.2%+1.7%+5.5%+1.6%)/7 =4.3 %

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    RUTA 1

    • Desniveles perjudiciales por contrapendientes de ida (subida)

    mayores a (3.2%).

    RUTASSENTID

    OPUNTOS

     ABCISAS/PROGRESIVA

    SCOTA (Z) PENDIENTE

    SEGMENTOS

    HOR.

    DESNIVELES

    VERT.

    RUTA 1

    D-G

    IDA

    G-DVUELT

     A

    D 0+000.00 3902.17 - -

    1 0+160.00 3908.57 4.0% 160.00m 6.40m

    2 0+383.00 3920.93 5.5% 223.00m 12.36m

    3 0+533.00 3929.56 5.8% 150.00m 8.63m

    4 0+783.00 3932.76 1.3% 250.00m 3.20m5 0+910.00 3930.00 -2.2% 127.00m -2.76m

    6 1+091.00 3934.00 2.2% 181.00m 4.00m

    7 1+267.00 3937.00 1.7% 176.00m 3.00m

    G 1+470.00 3940.20 1.6% 203.00m 3.20m

    DESNIVELES PERJUDICIALES POR

    CONTRAPENDIENTES DE IDA MAYORES A 3.2%

    6.40 + 12.36 + 8.63 =

    27.4m

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    Remplazando valores en la propiedad.Para calcular la longitud resistente de ida de la Ruta 1

    del trazo de camino D-G

      yk  x xo

    Donde:

    Xo= Longitud resistente (m)

    X= Longitud total del trazado

    K= inverso del coeficiente de tracción

    PROPIEDAD DEL LONGITUD RESISTENTE

     Desniveles suma y  

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    Desniveles por contrapendientes de vuelta (bajada) mayores al promedio de

    (3.2%). del trazo de camino G-D.

    y, desniveles por exceso de pendientes

    ((4% - 3.2%) x 160m)+ ((5.5%-3.2%) x 223m) + ((5.8%-3.2%)x150m)=10.3 m.

    Remplazando valores en la propiedad.

    Para calcular la longitud resistente de vuelta en la Ruta 1.del trazo de camino G-D

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    RUTA 2

    Desniveles perjudiciales por contrapendientes de ida (subida) mayores a (4.3%).

    SENTIDO PUNTOS ABCISAS/PROGRESIVAS COTA (Z) PENDIENTESEGMENTOS

    HOR.

    DESNIVELES

    VERT.

    D-G

    IDA

    G-D

    VUELTA

    D 0+000.00 3902.17 - - -38.03m

    1 0+160.00 3908.57 4.0% 160.00m 6.40m

    2 0+383.00 3920.93 5.5% 223.00m 12.36m

    3 0+533.00 3929.56 5.8% 150.00m 8.63m

    a 0+663.00 3936.34 5.2% 130.00m 6.78m

    b 0+882.00 3943.77 3.4% 219.00m 7.43mc 1+073.00 3947.12 1.8% 191.00m 3.35m

    d 1+238.00 3954.74 4.6% 165.00m 7.62m

    e 1+372.00 3950.62 -3.1% 134.00m -4.12m

    f 1+555.00 3946.00 -2.5% 183.00m -4.62m

    G 1+757.00 3940.20 -2.9% 202.00m -5.80m

    DESNIVELES PERJUDICIALES POR CONTRAPENDIENTES

    DE IDA MAYORES A 4.3%

    12.36 + 8.63 + 6.78 + 7.62 =35.4m

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      yk  x xoDonde:

    Xo= Longitud resistente (m)X= Longitud total del trazado = 1757 m

    K= Inverso del coeficiente de tracción = 35

    = 35.4 Desniveles suma y  

    PROPIEDAD DEL LONGITUD RESISTENTE

    Remplazando valores en la propiedad, para calcular la longitud resistente de

    ida de la Ruta 2 del trazo de camino D-G

    Desniveles por contrapendientes de vuelta (bajada) mayores que, promedio

    (4.3%). Ruta 2 del trazo de camino G-D

    y, desniveles por exceso de pendientes

    ((5.5% - 4.3%) x 223m)+ ((5.8%-4.3%) x150m) + ((5.2%-4.3%) x 130m) = 6.6m

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    La RUTA-1 es la mejor opción para el diseño geométrico, sin embargo

    existe un margen de 3.7% de sensibilidad en la elección, para lo cual no se

    descarta la RUTA-2 ante una problemática como alternativa.

    ANALISIS DE PESOS RELATIVOS

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    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL

    Para realizar el diseño geométrico horizontal de la carretera

    se tiene que tener los siguientes datos:

    1. Clasificación de la carretera.Según su demanda: es una carretera de Tercera Claseque tiene un IMDA menor a 400 veh/día, con unacalzada de 2 carriles de 3.00 m como mínimo.

    Datos del proyecto:IMDA = 300 veh/día.

    Carriles = 2Ancho del carril = 3.0

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    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL

    Según condiciones orográficas: es una carretera de Tipo 2(Terreno ondulado) de un alineamiento horizontal y verticalque obliga a los vehículos pesados a reducir sus velocidadespor debajo de los vehículos de pasajeros. La inclinacióntransversal del terreno con respecto al eje de la vía, variaentre 11 y 50% y la pendiente longitudinal varia entre 3 y 6%.

    Datos del proyecto:Orografía = Tipo 2Pendiente Máxima = 9%

    Pendiente Mínima = 0.5%

    Sección típica proyecto

    Ñ É

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    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTALSegún Velocidad de diseño: La velocidad de diseño odirectriz esta en relación directa con las características

    topográficas del terreno y del volumen de transito quecirculara por la carretera. (Dato proyecto: V= 40 km/h)

    Tabla 104.01 (DG-2013MTC) Red vial peruana y su relación con la velocidad de diseño

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    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTALTramos tangentes entre curvas: El MTC define en la siguientetabla estas longitudes mínimas según la velocidad de diseño.

    Tabla 402.01 (DG-2013MTC) Longitud de tramos en tangente

    Tramos tangentes entre curvas del mismo sentido con peraltes:Definida también por el MTC en la siguiente tabla.

    Ñ É

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    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL

    Radios Mínimos: El MTC define en la siguiente tabla los radios

    mínimos según la velocidad de diseño.

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    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTALSobreanchos: Las secciones en curva horizontal,deberán ser provistas del sobreancho en el carrilinterno, necesario para compensar el mayorespacio requerido por los vehículos al momentode girar por la curva.

    Ñ É

    http://d/1-%E2%99%A3%20VAR/9-TEMAS%20DE%20INGENIERIA/IGS%20PUENTES%20Y%20CARRETERAS/1%20Congreso%20de%20Carreteras%20y%20Puentes/DG%20-%202001/GRAFICOS/402-03.jpghttp://d/1-%E2%99%A3%20VAR/9-TEMAS%20DE%20INGENIERIA/IGS%20PUENTES%20Y%20CARRETERAS/1%20Congreso%20de%20Carreteras%20y%20Puentes/DG%20-%202001/GRAFICOS/402-03.jpg

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    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTALCurvas de transición: Las curvas de transición tienen por objeto evitarprincipalmente las discontinuidades en la curvatura del trazo.

    TABLA 402.07 DG-2013 MTC LONGITUD DE CURVA DE TRANSICIÓN MÍNIMA

    TABLA 402.08 RADIOS SOBRE LOS CUALES SE PUEDEPRESCINDIR DE LA CURVA DE TRANSICIÓN

    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL

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    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTALVisibilidad de paso: Es la mínima que debe estar disponible, a fin de facultar alconductor del vehículo a sobrepasar a otro que se supone viaja a una velocidad

    menor.La distancia de visibilidad de paso será la determinada de la Figura 402.06Se opta para el diseño un Da= de 170m (velocidad de diseño 40Km/h).

    Figura 402.06 DG-2013 MTC Visibilidad de paso

    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL

    http://d/1-%E2%99%A3%20VAR/9-TEMAS%20DE%20INGENIERIA/IGS%20PUENTES%20Y%20CARRETERAS/1%20Congreso%20de%20Carreteras%20y%20Puentes/DG%20-%202001/GRAFICOS/402-06.jpghttp://d/1-%E2%99%A3%20VAR/9-TEMAS%20DE%20INGENIERIA/IGS%20PUENTES%20Y%20CARRETERAS/1%20Congreso%20de%20Carreteras%20y%20Puentes/DG%20-%202001/GRAFICOS/402-06.jpg

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    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTALVisibilidad de parada: Distancia de Visibilidad de Parada, es la mínima requerida paraque se detenga un vehículo que viaja a la velocidad de diseño, antes de que alcanceun objetivo inmóvil que se encuentra en su trayectoria.

    Figura 402.05 DG-2013 MTC Visibilidad de parada (Dp)

    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL

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    DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL

    RESUMEN DE PARÁMETROS –

    ALINEAMIENTO HORIZONTAL

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      LINEM MIENTO VERTIC L

    • El perfil longitudinal está formado por la rasante constituida por una serie de rectasenlazadas por arcos verticales parabólicos, a los cuales dichas rectas son tangentes.

    • Para fines de proyecto, el sentido de las pendientes se define según el avance delKilometraje.

    En terrenos Ondulados• En terreno ondulado, por razones de economía, la rasante seguirá las inflexiones del

    terreno.

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    NECESID D DE CURV S VERTIC LES

    • La función de las curvas verticales consiste en unir las tangentes verticales de lasgradientes.

    • Las curvas parabólicas se usan casi exclusivamente para conectar tangentesverticales

    • Esas parábolas, de 2º grado, son definidas por su parámetro de curvatura K, queequivale a la longitud de la curva en el plano horizontal, en metros, para cada 1%de variación en la pendiente, así:

    K = L/A

    Donde,L = Longitud de la curva vertical

    A = Valor Absoluto de la diferencia algebraica de las pendientes

    Además podrían emplearse curvas circulares de radio grande, según la relaciónR=100 K.

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    CONSIDER CIONES ESTÉTIC S.• Según 403.03.05DG-2013MTC La longitud de la curva vertical cumplirá la

    condición: L > VSiendo:

    L: Longitud de la curva (m)V: Velocidad Directriz (Kph)

    PENDIENTE MINIMA

    En los tramos en corte generalmente se evitará el empleo de pendientes menores de

    0,5%. Podrá hacerse uso de rasantes horizontales en los casos en que las cunetasadyacentes puedan ser dotadas de la pendiente necesaria para garantizar el drenajey la calzada cuente con un bombeo superior a 2%.

    PENDIENTES MÁXIMAS

    El sector resaltado corresponde a nuestro diseño geométrico, sin embargo por laconfiguración del terreno ondulado y diferencia algebraica mayor 1% en las

    pendientes de ascenso te toma como optima tanto para vehículos ligeros y pesadosno mayor al 5%.

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    LONGITUD MINIM DE CURV VERTIC L P R BOLIC CON

    DIST NCI DE VISIBILID D DE P R D

    http://d/1-%E2%99%A3%20VAR/9-TEMAS%20DE%20INGENIERIA/IGS%20PUENTES%20Y%20CARRETERAS/1%20Congreso%20de%20Carreteras%20y%20Puentes/DG%20-%202001/GRAFICOS/403-01.jpghttp://d/1-%E2%99%A3%20VAR/9-TEMAS%20DE%20INGENIERIA/IGS%20PUENTES%20Y%20CARRETERAS/1%20Congreso%20de%20Carreteras%20y%20Puentes/DG%20-%202001/GRAFICOS/403-01.jpg

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    LONGITUD MINIMA DE CURVA VERTICAL CONVEXA CON

    VISIBILIDAD DE PASO.

    http://d/1-%E2%99%A3%20VAR/9-TEMAS%20DE%20INGENIERIA/IGS%20PUENTES%20Y%20CARRETERAS/1%20Congreso%20de%20Carreteras%20y%20Puentes/DG%20-%202001/GRAFICOS/403-02.jpghttp://d/1-%E2%99%A3%20VAR/9-TEMAS%20DE%20INGENIERIA/IGS%20PUENTES%20Y%20CARRETERAS/1%20Congreso%20de%20Carreteras%20y%20Puentes/DG%20-%202001/GRAFICOS/403-02.jpg

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    TR NSICIONES MINIM S ENTRE CURV S VERTIC LES

    RESUMEN DE PARAMETROS – ALINEAMIENTO HORIZONTAL

    FICHA TÉCNICA RESUMEN N°2

    Necesidad de curva vertical

    403.03.03DG-2013MTC

    Diferencia algebraica > 1%

    K=Long de curva vertical/ A diferencia algebraica de pendientes

    Curva Vertical N° 1 k=90/4.92%-2.73%=

    Curva Vertical N° 2 k=140/2.73%-1.98%=

    Consideración Estética

    Ítem 403.03.05DG-2013MTC

    Longitud de curva vertical > velocidad de diseño

    Da distancia de paso

    FI Figura 403.02 DG-2013-MTC

    Curva vertical N°1 Y 2 no aplica por tener curva convexa con pendientes positivas y cumplen

    con L>V

    Dp Distancia de parada

    Figura 403.01 DG-2013MTC

    Curva vertical N°1 Y 2 no aplica por tener curva convexa con pendientes positivas y cumplen

    con L>V

    Pendiente mínima

    Ítem 403.04.01DG-20313MTC

    0.5% en situación de corte, operacional como escorrentía y drenaje de aguas.

    Pendiente MáximaTABLA 403.01 DG-2013MTC

    7%-10%Según lo sustentado 5%

    Longitud mínima de transición entre curvas

    verticales

    Ítem 403.06.03 DG-2013MTC

    45, 60, 70,90m es no deben mostrar discontinuidad en el recorrido.

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    SECCIONES TRANSVERSALES

    Ancho de faja de dominioDos carriles 3 claseTabla 303.03 DG-2013MTC

    “Derecho de Vía”: Es la faja de dominio que comprende el áreade terreno de ancho variable, dentro del cual se encuentra la

    carretera y sus obras complementarias los servicios y zonas de

    seguridad para los usuarios y las previsiones futuras para

    ensanche y mejoramientos 20-15m.

    Ancho de calzada de dos

    carrilesÍtem 304.02 DG-2013MTCTabla 304.01 DG-2013MTC

    Según análisis de capacidad y niveles de servicio.

    Carril de 3mCalzada- superficie de rodadura de 6m

    Ancho de bermasÍtem 304.03.01 DG2013-MTCTabla 304.02DG2013-MTC

    Se define como berma a la franja longitudinal paralela y

    adyacente a la calzada. A cada lado de la calzada, se

     proveerán bermas con un ancho (no menor al indicado

    Tabla 304.02DG2013-MTC mínimo de 0.50 m. Este ancho

    deberá permanecer libre de todo

    obstáculo incluyendo señales y guardavías

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    BombeoÍtem 304.04 DG-2013MTCTabla 304.03 DG-2013MTC

    2.5%-3% dependiendo de precipitaciones (3% para el DG enanálisis). En tramos rectos o en aquellos cuyo radio de curvatura

     permite el contra peralte de calzada, se tomó en cuenta unainclinación transversal mínima o bombeo, con el propósito de

    evacuar las aguas superficiales, pendiente que depende del tipo

    de superficie de rodadura y de los niveles de precipitación de la

     zona. La Tabla siguiente, recomendada por la Norma DG - 2013

    del MTC, especifica estos valores indicando en algunos casos un

    rango dentro del cual el valor deberá moverse, afinando suelección según los matices de la rugosidad de la superficie y de los

    climas imperantes

    Peralte

    Tabla 402.07 DG-2013MTC

    El peralte de la calzada está en función del radio y la velocidad

    directriz y es proyectado con el fin de contrarrestar la acción de la

     fuerza centrífuga, las curvas horizontales deben ser peraltadas;

    salvo en los límites fijados en la siguiente tabla 8% máximoValores por los cuales no es indispensable el peralte

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    Talud de corteTabla 304.10 DG-2013MTC

    Según tipo de terreno, para análisis suelo gravoso(relación H:V)Altura menor a 5m = (1:1,1:3)5-10m= (1:1) * requiere análisis de estabilidad.La inclinación y altura de los taludes tanto en corte como en

    terraplenes, variará a lo largo de un proyecto según sea su

    calidad y según lo indicado por un especialista de geología y

    geotecnia, los mismos obedecen a criterios de estabilidad y a la

    necesidad de contar con taludes revegetables naturalmente.

    Talud de relleno Suelodiversos compactados

    Tabla 304.12 DG-2013MTC

    Según tipo de terreno, para análisis material común

    Altura mayor a 10m= (1:2, 1:2.5)En el caso de los taludes de terraplenes, teniendo en cuenta lanaturaleza de los suelos para conformar rellenos (material

    común) y las alturas máximas no superan los 10m, el talud

    empleado en el diseño será de acuerdo a la tabla 304.12 de las

    Normas DG-2013 MTC.

    CunetasTabla 304.12 DG-2013MTC

    1.00 x 0.30 m aproximada in situ según indicies pluviometría,caudal y velocidad de escurrimiento Agua.