reconocimieto de las rutas para una carretera

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

CAMINOS I ING. BENJAMIN TORRES TAFUR

RECONOCIMIETO DE LAS RUTAS PARA 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.

Es importante que el ingeniero civi l, esté en condiciones de

poder dar solución a cualquier dificultad que se le presente en

el trazado de la carretera como el encontrarse ante una

pendiente demasiado elevada, o frente al cause de un río, que

obligarán a realizar una curva de volteo o a la construcción de

un puente, a los que llamamos puntos de control.

En el arte de la construcción de una carretera 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 parámetro de una

carretera; sin embargo estas dimensiones pueden ser cambiadas

con criterios razonables y con una justificación expuesta dentro

del proyecto.



II) OBJETIVOS

a) Real izar el diseño de la carretera por el método

topográfico, teniendo en cuenta , para cada parámetro, el

cumpl imiento de las Normas Peruanas de Diseño de

Carreteras.

b) Determinar y justi f icar los puntos de control por donde

pasará la posible o posibles rutas.

c) Real izar el trazo de la l ínea de gradiente de tres rutas

posibles existentes.

d) Evaluar y determinar la ruta óptima de l as di ferentes rutas

trazadas en el plano topográfico, teniendo en cuenta

diversos cri terios de selección (longitud total , pendiente

máxima, número de puentes, número de alcantaril las, t ipo

de topografía, número de curvas de vol teo, etc.).

III) CARACTERÍSTICAS LOCALES

1) TOPOGRAFÍA: Para determinar el tipo de topografía se deben de

hacer por lo menos 20 trazos en el plano a curvas de nivel , luego de

el lo, se mide la distancia horizontal a la esca la, se determina el

desnivel y se calcula el ángulo del terreno ta l y como se puede

apreciar en la f igura



Con la distancia horizontal y la di ferencia de cotas se real iza el s iguiente

cálculo:

Angulo de incl inación:

ha = arctan

DH

Donde:

DH = Distancia de cotas a escala (metros).

h = Diferencia de alturas.

La topografía y orografía se evalúa mediante la siguiente tabla

INCLINACIÓN TOPOGRAFÍA OROGRAFÍA

0° - 10° Llana 1

10° - 20° Ondulada 2

20° - 30° Accidentada 3

30° - a más Montañosa o mas

acc identada 4

La zona de estudio t iene una topografía accidentada, encontrándose en

la parte baja zonas con pendientes de 15% hasta 35%, en la parte a lta

de la zona encontramos pendientes hasta de 50%, la zona de estudio se

encuentra entre los 3318 m.s.n.m. y 3102 m.s.n.m.

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 rev elan

DH

3710

3720



generalmente las posibles rutas que pueden seguirse permitiendo

también evadir los obstáculos que se presentan.

Se cuenta con un plano topográfico al t imétrico a una escala

de 1/ 2000, cuyas curvas de nivel t ienen 2 m. de equidistancia, en

el cual se deberá unir los puntos asignados: punto inicial de cota

3318 m.s.n.m., punto final de cota 3102 m.s.n.m.

Para unir estos puntos se tienen que sobrepasar varias

di f icul tades 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 t ipo de topografía que tiene

nuestro plano, se han realizado cortes en di ferentes partes del

plano, en función del ángulo tangente, de esa forma se va a

determinar la topografía del terreno. Los cortes real izados se

evaluaron de acuerdo al siguiente cuadro:

TIPO DE TOPOGRAFIA

PENDIENTE

PLANA i < 10%

ONDULADA 10% < i < 45%

ACCIDENTADA 45% < i <100%

MUY

ACCIDENTADA i > 100%

Haciendo uso de la siguiente fórmula hal lamos la pendiente:

Pendiente (%):

100 * tg i% 100 *L)(h / i%



Donde: %i = Pendiente.

L = Distancia horizontal de l ínea de corte (metros). h = Diferencia de cotas.

= Ángulo de inclinación.

Teniendo en cuenta los cortes realizados en el plano en

planta y las di ferencias de cotas obtendremos la pendiente

del terreno y clasi ficaremos el t ipo de terreno, así como se

muestra a continuación:

Corte Distancia horizontal

Cotas Diferencia de cotas

Pendiente %

Topograf ía Inicial Final

A-A 24 m. 3140 3150 10 41.6 Ondulada

B-B 19 m. 3150 3256 6 52.6 Accidentada

C-C 24 m. 3300 3310 10 30.0 Ondulada

D-D 20 m. 3230 3236 6 62.06 Accidentada

E-E 29 m. 3200 3218 18 33.3 Ondulada

F-F 18 m. 3320 3310 10 55.5 Accidentada

Real izando el análisis correspondiente de los dos cuadros

presentados se l lega a la conclusión de que la topografía

del terreno es ACCIDENTADA por motivos de seguridad

escogeremos este tipo. .

De acuerdo a las curvas de nivel podríamos decir que la

carretera es de tipo 3

IV) METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTO:

1) DETERMINACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PUNTO INICIAL,

FINAL Y DE PASO OBLIGADOS.

Se elig ieron los puntos obligados de paso para cada ruta, y

lo s puntos inicia l y fina l fueron des ignados por el docente.



A) Punto inicial: Se encuentra a una altura de 3318 m.s.n.m..

B) Puntos de paso obligados. En este caso ser ian las Abras y lo s

diferentes Puentes que ut ilicemos.

C) Punto final. Está representado por el número 21 en el plano, y

se encuentra a una altura de 3102 m. s.n.m..

2) TIPO DE CARRETERA:

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 t ipo de topografía.

También es importante saber que la clasi f icación 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 saber el tipo de carretera, la cual est a

l igada al número de vehículos por día que pasan por dicha

carretera y que las que modulan el volumen de tránsi to

conocido como Índice Medio Diario (IMD).

Por lo tanto la carretera es del tipo Regional de SEGUNDA

CLASE, con un IMD que está entre 400 a 200 vehículos por

día.

3) PARÁMETROS DE DISEÑO

A) Velocidad directriz

Como contamos con una topografía accidentada, para una

carretera de SEGUNDA CLASE-TIPO 3, el reglamento nos sugiere

una velocidad directriz de 50 Km. / h a 70 km/h, escojemos 60

km/h.



B) Vehículo de Diseño:

Después de real izado en estudio económico, de topogr afía, clase

de carretera se optó por escoger el s iguiente 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 clasi ficación de nuestra carretera y

según las normas DG-2001, para una velocidad de 60 k/m el

radio de curvatura mínima es de 125m.:

D) Ancho de calzada:

De acuerdo con las Normas Peruanas DG-2001, de la tabla

304.01 el ancho de calzada de nuestra vía sería 6.6 m.



CLASI F I CA CI Ó N SUPERI O R PRI ME RA

CLASE SEGU N DA

CLASE TER CERA

CLASE VEH/ DI A (1 ) > 40 00 40 00 - 2 00 1 20 00 -4 00 < 40 0

CARA CTE RÍ STI CA S A P ( 2 ) MC DC DC DC

OR OG RAFÍ A T I PO 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

VELO CI DA D DE DI SEÑ O: 30 KP H

6, 00

6, 00

40 KP H

6, 60

6, 60

6, 60

6, 00

50 KP H

7, 00

7, 00

6, 60

6, 60

6, 60

6, 60

60 KP H

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

70 KP H

7, 2

0 7, 2

0 7, 2

0 7, 2

0 7, 0

0 7, 0

0 7, 2

0 7, 2

0 7, 0

0 7, 0

0 7, 0

0 7, 0

0 7, 0

0 7, 0

0 80 KP H 7, 2

0 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

E) Pendiente máxima:

Basándonos en los valores recomendados en la DG -2001 la

pendiente máxima será de 8%.

CLASI F I CA CI Ó

N SUPERI O R PRI ME RA CLASE

SEGU N DA CLASE

TER CERA CLASE

TRAFI CO VEH/ DI A (1 ) > 40 00 40 00 - 2 00 1 20 00 -4 00 < 40 0

CARA CTE RÍ STICAS AP (2 ) MC DC DC DC

OR OG RAFÍ A T I PO 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

VELO CI DA D DE

DI SEÑ O: 30 KP H

10. 0

0 120

40 KP H

9 ,00

8. 00

9. 00

10, 00

50 KP H

7. 00

7. 00

8 .00

9, 00

8, 00

8, 00

60 KP H

6 . 0

0 6 .0

0 7 .0

0 7. 00

6 .00

6. 00

7, 00

7, 00

6. 00

7. 00

8, 00

9, 00

8, 00

8, 00

70 KP H

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

7, 00

80 KP H 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



Sin embargo para efectos del estudio prel iminar en el trazo de la

gradiente se tomará como pendiente máxima al valor obtenido de

la siguiente fórmula:

P máx. T r azo= (P máx. /2)+1

P máx. T r azo= (12%/2)+1

P máx. T r azo=7%

F) Peralte máximo:

De acuerdo con la tabla 402.02 de las normas DG-2001, para

una velocidad de diseño de 60 km/h y a la clasi ficación de la

carretera le corresponde un peral te máximo normal de 8%.

G) Ancho de Berma:

Tomando en consideración los valores de la norma DG -2001 el

ancho de la berma es igual a 1.20 m.

H) Ancho de la subrasante:

La subrasante tendrá el ancho necesario para recibir sobre el la

las capas integrantes del pavimento. Debe tenerse en cuenta

que su ancho será mayor que el de la superficie f inal de la

calzada, en función del talud y del espesor del pavimento.

I) Cuneta:

Las cunetas tendrán en general sección tr iangular y se

proyectarán para todos los tramos en laderas y corte cerrado.

Sus dimensiones serán fi jadas 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 l luviosa 0.5 1

J) Alcantaril las:

Dimensiones Mínimas: La dimensión mínima interna de las

alcantari l las (tubular) deberá ser la que permite su l impieza,

conservación, teniendo en cuenta el caudal a el iminarse, la

naturaleza y la pendiente del cauce, y el costo con relación a la

disponibil idad de los materiales.

K) Taludes:

Los taludes para las secciones en cor te varían de acuerdo a la

estabi lidad de los terrenos en que están practicados, la al tura

admisible del talud y su incl inación se determinaran en lo

posible, por medio de ensayos y cálculos, aún aproximados.

Taludes en corte (relación H:V)

Clases de terreno

Roca fija

Roca suelta

Material suelto

Suelos gravosos

Suelo limoarcilloso

o arcillo

Suelos arenosos

Alt

ura

de

co

rte

Menor de 5 m

1:10 1:6 - 1:4

1:1 – 1:3 1:1 2:1

5 – 10 m

1:10 1:4 - 1:2

1:1 1:1 -

Mayor de 10 m

1:8 1:2 - - -



V) PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

1) ESTUDIO Y TRAZO DE RUTAS.

Una vez determinados los puntos obligados de paso, se

determinó la abertura de compás para cada ruta, así como las

pendientes y longitudes de t ramos, cuyas caracter íst icas se

presentan a cont inuación. Tablas 5.4.a, 5.4.b y 5.4.c.

Tabla 5.4.a

Característ icas de la Ruta Azul

RUTA NEGRA

TRAMO LONG

TRAMO

COTA

I.

COTA

F. ΔH i %

L

compás

(cm)

Nºcomp

azadas Obras de arte Curvas

de

vuelta

Observaci

ones Puente Alcant

ari l la

A - ABRA 496.8 3318 3346 28 6.6 1.52 14 - - 1

ABRA – 1 1268.6 3346 3284 62 6.2 1.61 31 - 4 4

1 – 2 815.8 3284 3254 30 3.8 2.63 15 - 2 1

2 – 3 1054.4 3254 3208 46 4.8 2.08 23 - 1 2

3 - 4 2524 3208 3110 98 4.0 2.5 49 - - 3 1 i=1.78%

4 - 5 846 3110 3076 34 4.2 2.38 17 - - 1

5 – 6 289.8 3076 3096 10 3.8 2.63 5 - - 2 1 i=2.63%

6 – B 150 3096 3102 6 4.0 2.5 3 1 - - Pu e n t e= 6 0 m

TOTAL 6945.4

Tabla 5.4.b

Característ icas de la Ruta Verde

RUTA VERDE

TRAMO LONG

TRAMO

COTA

I.

COTA

F. ΔH i %

L

compás

(cm)

Nºcomp


de

vuelta

Observaci

ones Puente Alcant

ari l la

A – 1 523 3318 3340 22 5.4 1.85 11 - - 2

1 - ABRA 235.2 3340 3348 8 3.4 2.94 4 - - -

ABRA – 2 1490.8 3348 3290 58 4.2 2.38 29 - 2 3 1 i=3.6&

2 – 3 2620 3290 3198 92 3.6 2.78 46 - 6 4 1 i= 4%

3 - 4 482 3198 3180 18 4 2.5 9 - - 2

4 - 5 2094.4 3180 3084 96 4.8 2.08 48 - - 2

5 – 6 222.4 3084 3076 08 3.6 2.78 4 - - -

6 – B 770

3076 3102 26 4 2.5 13

1 2 2 Lon g

puente= 5 6 m

TOTAL 8437.8



Tabla 5.4.c

Característ icas de la Ruta Roja

RUTA ROJA

TRAMO LONG

TRAMO

COTA

I.

COTA

F. ΔH i %

L

compás

(cm)

Nºcomp


de

vuelta

Observaci

ones Puente Alcant

ari l la

A - ABRA 460.8 3318 3342 24 5.2 1.92 12 - - -

ABRA – 1 3596 3342 3176 166 5 2.00 83 - 6 5

1 – 2 521.2 3176 3158 18 3.6 2.78 9 - 1 1

2 – 3 396 3158 3146 12 3 3.3 6 - - 1

3 - 4 288.8 3146 3136 10 4.2 2.38 5 - - 1 i = 2.74%

4 - 5 786 3136 3114 22 2.85 3.5 11 - - 2

5 – 6 820 3114 3094 20 2.4 4.1 10 - - 1

6 – B 448 3096 3102 6 1.47 6.8 3 1 - - Pu e n t e= 4 0 m

TOTAL 7316.8

2) EVALUACIÓN DE LAS RUTAS Y SELECCIÓN DE LA

MEJOR RUTA

La evaluación de las rutas para seleccionar la mejor de

ellas se hizo mediante dos métodos: Método de los pesos

abso lutos y Método de los pesos relat ivos. Tabla 5.5.a. y 5.5.b.

Tabla 5.5.a

Evaluación de la mejor ruta por el método de Pesos Absolutos

CARACTERÍSTICA RUTA NEGRA RUTA VERDE RUTA ROJA

Valor Peso Valor Peso Valor Peso

Longi tud tota l (m) 6945.4 3 8437.8 1 7316.8 2

Pendiente media (%) 5.2 1 4.4 2 3 .3 3

Pendiente máxima (%)

6.6 1 5.4 2 5 .2 3

Pendiente mínima (%)

3.8 1 3.4 2 1 .47 3

Longi tud de puentes (m.)

60 1 56 2 40 3

Nº de a l cantari l las 7 2 10 1 7 2

Nº de curvas de vuelta

14 2 15 1 11 3

PUNTAJE TOTAL 11 11 19

Según el método de los Pesos Absolutos, la ruta

seleccionada es la Verde, por obtener el menor puntaje.



Tabla 5.5.a

Evaluación de la mejor ruta por el método de Pesos Relativos

CARACTERÍSTICA RUTA AZUL RUTA VERDE RUTA ROJA

Valor Peso Valor Peso Valor Peso

Longi tud tota l (m) 11255 1.09 10310 1.00 10917 1.06

Pendiente media (%) 2.59 1.00 2.83 0.92 2.75 0.94

Pendiente máxima (%)

2.79 1.00 2.86 1.02 2.93 1.05

Pendiente mínima (%)

2.55 1.02 2.50 1.00 2.63 1.05

Longi tud de puentes (m)

1(36) 1 .13 1(34) 1 .06 1(32) 1 .00

Nº de a l cantari l las 15 1.50 10 1.00 11 1.10

Nº de curvas de vuelta

10 1.11 15 1.11 9 1.00

PUNTAJE TOTAL 7.76 7.20 7.23

Según el método de los Pesos Relat ivos, la ruta

seleccionada es la Verde, por obtener el menor puntaje.

Por lo tanto, la mejor ruta resulta ser la Verde, ya que las

selecciones hechas por ambos métodos coinciden.

VI) CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Dentro de todo estudio, es necesario tener una idea clara de

l ínea de gradiente, es decir los cambios de pendiente deben

estar bien fundamentados, si con la l ínea de poligonal nos

vamos a ajustar a una l ínea de gradiente mal e jecutada, el

error sería muy grande.

Se concluyó que la mejor ruta es la RUTA VERDE.

La topografía que más incide en el terreno es accidentada.

Se recomienda tener mucho cuidado al realizar las

compasadas para no sal tearnos curvas de nivel .

reconocimieto de las rutas para una carretera

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