replanteo del eje de una carretera

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE VIALIDAD Y GEOMATICATOPOGRAFÍA II (TV114-H)

TRAZO Y REPLANTEO DEL EJE DE UNA CARRETERA

trabajo escalonado final / GRUPO 1

integrantes:

RAMOS ESTRADA, KEVIN FAUSTO 20122572CMATOS YARANGA JORGE ALBERTO 20122544E BENDEZÚ ÑAHUINCOPA DAVID ANTONY 20121125CYACOLCA RICAPA, LUIS 20121036KORMEÑO CHAVEZ, DEYSI LISSET 20111098C

PROFESORES:ING. JORGE ELIAS URIBE SAAVEDRA ING. HUGO ENRIQUE SALAZAR NEIRA

TOpografía I TV 114 - h | Departamento Académico de Vialidad y Geomática

2015

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Índice:

Introducción pág. 2

Objetivos pág. 2

Antecedentes pág. 2

Alcance pág.

Detalles del campo pág. 2

Equipos utilizados pág. 3

Marco teórico pág. 6

Procedimiento pág. 7

Cálculos y resultados pág. 8

Conclusiones pág.17

Recomendaciones pág. 17

Anexos pág. 17

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INTRODUCCIÓN

La ingeniería de caminos es una ciencia y un arte puesto que una carretera debe estar bien proyectada, tiene que poseer tanto armonía interna como externa, es decir, que los automovilistas deben de tener una visión clara del paisaje y principalmente transitar en una forma segura y sin inconvenientes. La selección del tipo de camino debe ser bien considerada con todas las partes involucradas, estos requerimientos demandan algo semejante a la visión y a la imaginación de un artista que pueda visualizar aspectos tridimensionales de varias combinaciones de curvas horizontales y verticales, de cortes que se funden con los rellenos y de taludes que estén acordes con el terreno.

La carretera es en primer lugar un medio de transporte que se debe construir para resistir y permitir en forma adecuada el paso de los vehículos, para lograr este objetivo, el diseño debe adoptar ciertos criterios de resistencia, seguridad y uniformidad. La mayor parte de estos criterios requieren de años de experiencia junto con otras investigaciones que se realizan frecuentemente.

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1. Objetivos

- Trazo y replanteo de una carretera- Aplicar el criterio para elegir la opción más económica y de menor impacto

social y ambiental.

2. Antecedentes

El trazo y replanteo del eje de una carretera se realizó por tema técnico para conocer los trabajos que se realizan antes de hacer el proyecto de esta misma, siendo nosotros calificados para realizarlo con datos del nuestro plano realizado en el 1er escalonado.

Gracias de haber realizado nuestro levantamiento topográfico (curvas de nivel) en el cerro arrastre UNI, se realizará nuestro eje de carretera asignada con pendiente especificada de 6% con puntos asignados por el supervisor de campo.

3. Alcance

Realizamos el trazado y replanteo en la parte del cerro arrastre adyacente a la facultad de ingeniería mecánica FIM de la UNI, con el propósito de realizar a futuro una carretera, para poder generar propuestas de proyectos viables a la UNI ya cuando ejerzamos la carrera.

4. Detalles del campo

Lugar: Cerros de la Facultad de Ingeniería Mecánica - UNI

Asistencia: Asistencia total (5) de los integrantes, con labores variables e e en cada campo.

Ramos -> Anotaciones de detallesMatos -> PrismaBendezú -> PrismaDeysi -> CroquisLuis -> Equipo

Temperatura: 17º - 25º Celsius promedio por campoClima: Nublado - Cálido, vientos fuertes por momentosPresión: 740 mmhg promedio

Fecha del inicio del proyecto: jueves, 28 de mayo del 2015Hora de inicio: 3:30 pmHora de salida: 6:00 pm

Fecha final del proyecto : jueves, 19 de junio del 2015Hora de inicio: 2:00 pmHora de salida: 6:00 pm

Supervisor: ING. JORGE URIBE SAAVEDRA

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5. Equipos utilizados

LA ESTACION TOTAL

Se denomina estación total a un aparato electro-óptico utilizado en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico. Algunas de las características que incorpora, y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido(LCD), leds de avisos, iluminación independiente de la luz solar, calculadora, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y en formato electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y cálculo de acimuts y distancias.

ESTACIÓN TOTAL UTILIZADO: ESTACIÓN GTS-2300

PRISMA

Es un objeto circular formado por una serie de cristales que tienen la función de regresar la señal emitida por una estación total o teodolito.La distancia del aparato al prisma es calculada en base al tiempo que tarda en ir y regresar al emisor (estación total o teodolito). Los hay con diferentes constantes de corrección, dependiendo del tipo de prisma (modelo).

TRIPODE, WINCHA (5m), TERMÓMETRO, LIBRETA DE CAMPO Y ESTACAS

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6. Marco teórico

ESTUDIO DEL TRAZADO

a) GENERALIDADES

El Estudio del trazado consiste en reconocer minuciosamente en el campo cada una de las rutas seleccionadas. Así se obtiene información adicional sobre los tributos que ofrecen cada una de estas rutas y se localizan en ellas la línea a las líneas correspondientes a posibles trazados en la carretera.

El proceso de estudio del trazado de una carretera implica una búsqueda continua, una evaluación y selección de las posibles líneas que se pueden localizar en cada una de las fajas de terreno que han quedado como merecedoras de un estudio más detallado después de haber practicado los reconocimientos preliminares y la evaluación de las rutas.

La finalidad de este estudio es la de establecer en dichas fajas la línea o líneas correspondientes a posibles trazados de la carretera. Para ello es necesario llevar a efecto un minucioso reconocimiento adicional sobre las rutas seleccionadas.

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b) RECONOCIMIENTOS TOPOGRÁFICOS TERRESTRES.

Los reconocimientos topográficos terrestres se realizan volviendo a recorrer cada una de las fajas definidas por los croquis y consideradas como posibles después de haber llevado a cabo los reconocimientos preliminares. Durante este recorrido se obtiene información adicional sobre la ruta y se establece en ella una línea o poligonal que constituye el trazado de la carretera, la cual debe seguir la dirección general de la vía entre sus extremos, adaptándose a las características topográficas de la ruta escogida.

PROYECTO DE CARRETERAS

a) GENERALIDADES

El Proyecto es el proceso de localización del eje de la vía, su replanteo del trazado y de sus áreas adyacentes, establecimiento de los sistemas de drenaje, estimación de las cantidades de obras a ejecutar y redacción de los informes y memorias que deben acompañar a los planos.

El estudio del trazado consistió en reconocer minuciosamente en el campo cada una de las rutas seleccionadas. Así se obtiene información adicional sobre los atributos que ofrece cada una de estas rutas y se localizan en ella la línea o las líneas correspondientes a posibles trazados en la carretera.

b) LOCALIZACIÓN DEL EJE DEFINITIVO DE LA CARRETERA.

En la etapa de proyecto, dicha línea debe ser transferida al terreno a fin comprobar su adaptación al mismo, y, si fuese necesario, poder efectuar pequeños ajustes en los alineamientos y pendientes. Esta oportunidad se aprovecha para tomar los volúmenes de tierra, para efectuar los levantamientos requeridos para el diseño de las estructuras de drenaje, para establecer los detalles geométricos del proyecto, definir el derecho de vía y dejar referenciado el trazado para la construcción.

El eje de la carretera en planta y perfil longitudinal está definido por una serie de tramos rectos (tangentes y pendientes) conectados por curvas. Antes de entrar a estudiar en detalle el replanteo de la carretera es necesario analizar la geometría de las diferentes curvas que como hemos dicho forman parte del eje de la carretera.

c) GEOMETRIA DE LAS CURVAS CIRCULARES.

En su forma más simplificada, el alineamiento en planta de una carretera consiste en una serie de tramos rectos (tangentes) conectados por curvas circulares. Las curvas circulares, son entonces, los arcos de círculo que forman la proyección horizontal de las curvas empleadas para unir dos tangentes consecutivas.

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d) CALCULO DE LOS ELEMENTOS DE LAS CURVAS CIRCULARES.

Semitangente: T = R.Tg(Δ/2)Cuerda Larga: CL = 2.R.Sen(Δ/2)Externa: E = R.{[Sec(Δ/2)-1]}Ordenada Media: M = R.{1-[Cos(Δ/2)]}Longitud: Lc = (π.R.Δ)/180

Ubicación de los PI en el terrenoCon el apoyo del sentido visual, se trazan rectas tratando de representar la media de la línea de gradiente para cada dirección.

La intersección de los alineamientos definirá la posición de los Pis, los cuales deben ser monumentados con la importancia debida.

Con la ayuda de una estación total, se mide en el campo los ángulos de deflexión y las longitudes de los lados de la poligonal.

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PERFILES LONGITUDINAL Y SECCION TRANSVERSAL

PERFIL LONGITUDINAL: es la línea determinada por la intersección del terreno con un plano vertical.ALINEAMIENTO: es la línea horizontal que surge de la intersección de un plano vertical con la superficie del terreno.RASANTE: conformado por líneas de pendiente constante, enlazadas por curvas verticales, va dibujada en el perfil longitudinal y poder ir sobre o debajo del terreno. Esta curva describe la forma final del eje de la carretera en un plano vertical.

EJEMPLO DE PERFIL LONGITUDINAL Y RAZANTE

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PROCEDIMIENTO EN CAMPO NIVELACIÓN:

En esta actividad se procede a obtener las cotas de cada estacado para poder luego plasmarlo en papel.En el trabajo realizado en este curso se realizó una nivelación trigonométrica usando la estación total.

TRABAJO DE GABINETEConocidas las cotas y las distancias entre estaca y estaca (progresiva) podemos dibujar en un plano el perfil del terreno usando coordenadas cartesianas.

TRAZO DE LA RASANTE: el trazo de la rasante está condicionada a varios factores que se explicaran a continuación.

El trazo de una rasante por lo general debe tratar de compensar los rellenos y los cortes y optimizar así el movimiento de tierras y obtener el mayor ahorro económico. Esto ocurre si el suelo es el mejor.Si el suelo es malo se preferirá trazar una rasante en la que prime el corte.

En nuestro caso la elección para el trazo de nuestra rasante se basó en el segundo caso debido a que el suelo es malo y en la cual es preferible el trazo de la rasante en la que predomine el corte.Descripción del suelo encontrado en la zona de trabajo

El suelo presentaba partes firmes y parte muy inestables. La zona inestable del suelo estaba conformado por partículas finas y con

presencia de óxidos de fierro. granulometría homogénea que por su propia característica presenta una gran cantidad de espacios vacíos y poco peso unitario.

El suelo encontrado en el eje de la carretera se trataba de un suelo no consolidado. se trataba de material de relleno.

CONSTRUCCIÓNDurante cada una de las etapas de la construcción de la vía, se toman en cuenta muchos factores, entre los mismos se encuentra el Movimiento de Tierras, el cual es uno de los más importantes, por el peso económico que tiene en el presupuesto. El movimiento de tierra engloba todas aquellas actividades de excavación y relleno necesarias para la construcción de la carretera.

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7. Procedimiento

Reconocimiento del terreno del punto A (inicio).

Reconocimiento del terreno del punto B (final).

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Puesta de estación y referenciarlo para la toma de datos.

Replanteo de puntos dados.

Estacado de nuestro punto inicial.

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Puntos de la poligonal

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8. Cálculos y resultados

Se muestra la vista en planta de una parte de la poligonal de la carretera (Figura). Según indicaciones del Jefe de Prácticas se tiene que hacer el replanteo de una sola curva horizontal.

Figura: vista en planta de la poligonal de la carretera, tramo del PI-2.

El grupo decidió hacer el replanteo de la curva referente al PI-2, ya que en esta parte de terreno el replanteo iba a ser más seguro y rápido porque la topografía del terreno ayudaba.

Datos de la curva circular horizontal a replantear:

Ángulo de deflexión (Δ): 109°17’ 20”

Radio(r): 30m

Progresiva del PC: 0 km +93.494m

Cálculos:

Longitud de la curva (Lc) = (Δ) * r = 109°17’ 20”*π180*30= 57.224m

Longitud de la tangente= r * tan(Δ/2) =30 * tan(54°38’40’’)=42.284m

Grado de curvatura de 6.506m = G6.506=¿ 6.506m30m

∗180

π = 12°25’32’’

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Grado de curvatura de 10m = G10=

10m30m

∗180

π = 19°5’55’’

Grado de curvatura de 0.718m =G0.718 = 0.718m30m

∗180

π = 1°22’17’’

Longitud de una cuerda (C) = 2* r *sen(G/2 acumulado)

Resultados

Cuadro del método de deflexiones:

Progresiva q(m) Grado de curvatura(G

)

(G/2) parcial (G/2) acumulado

C=2*r*sen(G/2 acumulado)

PC=0+93.494 0 0°00'00'' 0°00'00'' 0°00'00'' 0.0000+100 6.506 12°25'32'' 6°12'46'' 6°12'46'' 6.4930+110 10 19°05'55'' 9°32'58'' 15°45'44'' 16.2990+120 10 19°05'55'' 9°32'58'' 25°18'42'' 25.6530+130 10 19°05'55'' 9°32'58'' 34°51'40'' 34.2950+140 10 19°05'55'' 9°32'58'' 44°24'38'' 41.9880+150 10 19°05'55'' 9°32'58'' 53°57'36'' 48.516

PT=0+150.718 0.718 1°22'17'' 0°41'9'' 54°38'45'' 48.935δ acumulado

teórico=54°38’40’’

Error=5’’En el cuadro, la deflexión acumulada ha sido redondeada al segundo, pues hemos trabajado con una estación total de estas características.

Δ2 = 54°38’40’’, dicho valor no coincide con δacumulado(54°38’45’’), hay un error de 5’’

lo cual es aceptable para la precisión de la estación total usada.

Producto de que no coinciden ambos, entonces hay un error en distancia horizontal que según el MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES este error máximo tolerable se calcula así:

Er= error máximo/longitud de la curva= 1/5000

Para nuestro caso el error máximo tolerable sería= (1/5000)*57.224=0.011m

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En campo obtuvimos dicho error horizontal igual a 5.7cm > 1.1cm OK!

CÁLCULO: TRAZO DE PERFILES TRANVERSALES

Procedimiento:

• Una vez terminado el perfil longitudinal, procedemos a trazar líneas perpendiculares al alineamiento (en cada estacado del alineamiento).

• Ahora procedemos a medir cotas a la derecha e izquierda de cada estaca.

• Graficamos las secciones transversales de la misma forma como se graficó el perfil longitudinal.

El trazo de las secciones se hizo cada 20m y en cada una se tomó 10m a la derecha (+10) y 10m a la izquierda (-10). La calzada tendrá un ancho de 6.4m.

Sección transversal de la progresiva 0+040; 0+060; 0+080

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Conclusiones:1.- Se cumplió el objetivo

2.- La longitud del recorrido que se obtuvo es 220 m.

3.- La pendiente de la rasante obtenido fue 15.98%

4.- El volumen de corte es 1333.18 m3

5.- El volumen de relleno es 998.33 m3

6.- La gradiente es 6%

Recomendaciones:1. Recomendaciones para el grupo de trabajo:

* Debe estar todo el personal de trabajo, con los instrumentos a usar.

* Cada integrante debe portar sus instrumentos de protección y analizar los riesgos cerca al perímetro de trabajo. En nuestro caso el terreno del CERRO ARRASTRE UNI hacía necesario contar con botas de acero ya que el terreno tenía formaciones de arena con poca capacidad portante

2. Recomendaciones para el trazo de la gradiente:

* El trazo de la gradiente en campo se hace con ayuda de un plano a curvas de nivel, pero para ello este debe estar con gran precisión y teniendo una adecuada representación del terreno, en nuestro caso el plano estaba hecho mal, por consiguiente tuvimos que hacer el trazo directamente en campo.

3. Recomendaciones para el trazo de la poligonal

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* Es recomendable que la poligonal de la carretera pase cerca de la gradiente, pero ello en un trabajo real no siempre es, posible por ello se hace necesario en estos casos hacer análisis de costos de volúmenes de tierras de las diversas probables rutas a tomar.

Anexo: Se agregara los planos realizados

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