Ingeniería Civil-Caminos
PROYECTO FINAL - CAMINOS
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
UN
IV
ER
SI
DA
D
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AL
DE
SA
NT
A
CURSO: CAMINOS
ING. LINO OLASCUAGA CRUZADO
DOCENTE:
- ARAUJO SAUCEDO JEAN PIER
- HERRERA SANCHEZ MARCELO G.
ALUMNOS:
2019
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Diseño Geométrico de Carreteras: Ejercicios y Aplicaciones, Guías, Proyectos, Investigaciones de Ingeniería Civil
MEMORIA DESCRIPTIVA ACERCA DE UN PROYECTO DE CAMINOS
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2020/2021
1 / 23
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PROYECTO FINAL - CAMINOS
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
UN IV ER SI DA D NA CI ON AL DE SA NT A
CURSO: CAMINOS
ING. LINO OLASCUAGA CRUZADO
DOCENTE:
**- ARAUJO SAUCEDO JEAN PIER
- HERRERA SANCHEZ MARCELO G.**
ALUMNOS:
PRESENTACION
La carretera es una infraestructura de transporte cuya finalidad es permitida la circulación de vehículos en condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y de comodidad. Teniendo estas definiciones en el presente trabajo de diseño de una carretera del punto 22 al 32 se ha diseñado y basado con los aspectos técnicos que según el Manual de Diseño Geométrico de carreteras (DG-2018), y esta con las respectivas tablas usadas y datos sacados del manual de diseño geométrico. Teniendo consideración que el presente trabajo se ha considerado los antecedentes y los procedimientos dados en clases por el ingeniero, la cual he empleado muchos los datos y recomendaciones dadas por él. MEMORIA DESCRIPTIVA
1° ANCHO DE FAJA DE DOMINIO La faja de dominio o derecho de vía, dentro de la que se encuentra la carretera y sus obras complementarias, se extenderá más allá del borde de los cortes, del pie de los terraplenes, o del borde más alejado de las obras de drenaje que eventualmente se construyen. En el capítulo 3 en el tópico 303.01.02 en la tabla 303. Tipo de Carretera Mínimo Deseable (m) Mínimo Absoluto (m) Autopistas 50 30 Multicarriles o Duales 30 24 Dos Carriles (1ra. Y 2da. Clase) 24 20 Dos Carriles (3ra. Clase) 20 15 Se indica que para carreteras de segunda clase de dos carriles en ancho deseable es de 24 metros, que para este caso se ha seleccionado un ancho de faja de dominio de 24 metros. 2° ANCHO DE CALZADA En el capítulo 3, en el tópico 304.02, en la tabla 304.01, se recomiendan valores para el ancho de calzada según la clasificación de la carretera, el tipo de orografía y la velocidad de diseño, para lo cual se ha seleccionado el valor de 6.60 metros como ancho de calzada.
3° ANCHO DE LAS BERMAS En el capítulo 3, en el tópico 304.03.01, en la tabla 304.02, se indican los valores apropiados del ancho de las bermas según la clasificación de la carretera y de la velocidad de diseño, para lo cual he seleccionado el valor de 0.90 metros como ancho de bermas.
6° CUNETAS Estos son canales abiertos construidos lateralmente a lo largo de la carretera con el propósito de conducir los escurrimientos superficiales y sub-superficiales procedentes de la plataforma vial, taludes y áreas adyacentes con el fin de proteger la estructura del pavimento. En la tabla 304.12 se indican valores de inclinaciones máximas de talud interior de la cuneta (en relación V: H), basados en el IMDA y en la velocidad de diseño he seleccionado el valor de 1:. La profundidad será determinada, en conjunto con los demás elementos de su sección, por los volúmenes de agua a conducir, así como de los factores funcionales y geométricos correspondientes. Ya que he escogido una sección triangular y el tipo de zona es muy lluviosa he seleccionado la profundidad de 0.30 metros como profundidad de cuneta, según el tópico 304.08.02.
PARAMETROS DE DISEÑO
1. Calculo del radio mínimo
Para el tramo con una velocidad de diseño de 30 Km/h; los valores de peralte máximo y de coeficiente de fricción transversal son, según el capítulo 4 de la guía de diseño geométrico en la tabla 402.01, son 8% y 0.17 respectivamente. La fórmula a usar para encontrar el radio mínimo se encuentra detallada en el capítulo 4 de la guía de diseño geométrico, la cual se menciona a continuación: Rmin =
V
2
127 ∗( Pmax + Fmax )
Reemplazando los valores mencionados anteriormente en la formula, se tiene que: Rmin =
2
Rmin = 56 m. Redondeando el valor a múltiplos de 5, se tiene que para todo tramo que tenga una velocidad de diseño de 30 km/h, el radio mínimo para el diseño de curvas será de 56metros.
Para el tramo con una velocidad de diseño de 80 km/h se tiene que los valores
de peralte máximo y coeficiente de ficción transversal, según el capítulo 4 de la guía de diseño geométrico, en el tópico 402.04.02, en la tabla 402.01. Los valores son 8% y 0.14 respectivamente. Reemplazando estos valores en la formula antes mencionada se tendrá: Rmin =
2
Rmin = 111 m Redondeando este valor a múltiplos de 5, se tendrá que el valor de radio mínimo para cualquier tramo con una velocidad de diseño de 70 km/h será de 111metros.
2. Calculo de entre tangencia mínima
Los tramos en tangente son un elemento de trazado que está indicado en carreteras de dos carriles para obtener suficientes oportunidades de adelantamientos. Según la guía de diseño geométrico en el capítulo 4 en el tópico 402.03 se especifica fórmulas
En las normas peruanas indican que debe de intercalarse curvas de transición para las carreteras de primera clase. Esto se debe al concepto moderno debido a la comodidad del tránsito veloz en carreteras. La longitud de la curva de transición no deberá ser inferior a un valor mínimo, para el cual la norma peruana específica en el capítulo 4 del manual de diseño geométrico, en el tópico 402.07, que no se emplearan longitudes de transición. En este sentido existen tres criterios para la determinación de la longitud mínima de la espiral, los cuales son:
- Longitud mínima de la espiral de transición por confort dinámico y seguridad para el usuario. La fórmula a usar es: Ls min ≥
V
3
46.65∗ Rc ∗ Kt
Dónde: V: velocidad de diseño en Km/h. Rc: radio de la curva circular Kt: variación de la aceleración transversal (
m
seg
3 ).
- Longitud mínima de la espiral para desarrollar la súper elevación La fórmula a usar es: Ls min ≥
P ∗ A ∗ E
Dónde: P: pendiente longitudinal en los bordes en relación con el eje de la via A: ancho de la carretera E: peralte máximo de la curva
- Longitud mínima de la espiral por confort óptico o estético. Donde la formula a usar es: Ls min ≥
Rc
Dónde: Rc: radio de curvatura. Solo se han empleado una curva de transición en la curva número 8, cuyo radio de curvatura es de 145 metros respectivamente se encuentran en el tramo cuya velocidad de diseño es de 60 km/h. así que reemplazando los valores dados por la norma en las formulas anteriormente mencionadas, se tendrá que: Para la curva espiral S2, de radio 322 metros:
- Longitud mínima de la espiral de transición por confort dinámico y seguridad para el usuario.
El valor de Kt está dado en el manual de diseño geométrico en el capítulo 4, tópico 402.07 en la tabla 402.06 para una velocidad de diseño menor a 70 Km/ h el cual es de 0.
m
seg
Ls min ≥
3
Ls min ≥ 33.16 metros
- Longitud mínima de la espiral para desarrollar la súper elevación Ls min ≥
P ∗ A ∗ E
- Longitud mínima de la espiral por confort óptico o estético. Ls min ≥
Ls min ≥ 19.99 metros. Comparando el valor obtenido por los tres criterios debe escogerse el mayor, sin embargo en el manual de diseño geométrico en la tabla 402.07 se muestran longitudes de transición redondeadas que para una velocidad de diseño de 70 km/h, la longitud mínima viene a ser de 75 metros. Por lo que he optado por dar una longitud de transición de 7 5 metros para la curva. Para la curva espiral S2, de radio 244 metros:
- Longitud mínima de la espiral de transición por confort dinámico y seguridad para el usuario. El valor de Kt está dado en el manual de diseño geométrico en el capítulo 4, tópico 402.07 en la tabla 402.06 para una velocidad de diseño menor a 80 Km/ h el cual es de 0.
m
seg
Ls min ≥
3
Ls min ≥ 33.16 metros
- Longitud mínima de la espiral para desarrollar la súper elevación Ls min ≥
P ∗ A ∗ E
- Longitud mínima de la espiral por confort óptico o estético.
FORMULAS A USAR EN EL DISEÑO DE LOS ELEMENTOS GEOMETRICOS
DE LA CARRETERA
1. FORMULAS DE LAS CURVAS CIRCULARES SIMPLES
Los datos conocidos para el diseño son el radio®, el grado de inflexión ( Ϫ ), la
estación del PI y las cuerdas unitarias ®, con las cuales se realizara el replanteo en campo.
Tangente: T=
R
tg (
Cuerda máxima: CL= 2Rsen(
Externa: E =
R ∗(
cos (^) (
2 )
Media o mediana: M= R*(1-cos^ (
2 )
Grado de curvatura(sistema arco grado): G =
R
Grado de curvatura(sistema cuerda grado): G = 2*arcsen(
Los elementos como los siguientes se calculan usando el grado de curvatura por el sistema de cuerda grado, para calcular las deflexiones de la curva y usarlas en el replanteo en campo.
Deflexión por cuerda: Dc =
G
Deflexión por metro: Dm =
G
2 ∗ C
Desarrollo de la curva: Ds =
π ∗ Rc ∗ Ϫ
CURVA - 5 741.693^ 762.968^ 778. CURVA - 6 891.309 918.021 934. CURVA - 7 1022.777 1026.530 1030.
2. FORMULAS DE LAS CURVAS DE TRANSICION
Los datos conocidos para el diseño son el radio ®, el grado de inflexión ( Ϫ^ ¿, la
estación del PI, las cuerdas unitarias y la longitud de la espiral (Ls), calculada con los criterios anteriormente descritos.
Angulo de deflexión: φ =
Ls
2 ∗ R
Coordenadas de la curva espiral:
Xs = Ls ∗(^1 −^
2
4
Ys= Ls ∗(^
3
Retranqueo o disloque:
O = Ys − R ∗( 1 −cos φ )
t = Xs − R ∗ senφφ
Tangente de la espiral:
Ts = t +( R + O )∗ tg
Externa de la espiral:
Es =
( O + R )
cos
− R
Inflexión de la curva circular:
Ϫc = Ϫ − 2 ∗ φ
Desarrollo de la curva:
Dc =
20 ∗ Ϫc
G
Curva 7 RADIO 244 DEFLEXION 53° 8’ 8 LONGITUD DE LA ESPIRAL 75 CUERDA UNIDAD 20
ELEMENTOS DE LA ESPIRAL radianes grados
ELEMENTOS DE LA CURVA CIRCULAR
3. FORMULAS DE LAS CURVAS VERTICALES Los datos conocidos para el diseño de curvas verticales son la longitud vertical (Lv), el cual se ha hallado a través de los gráficos que se dan en la norma peruana y que se ha explicado anteriormente; la cota del PIV; la estación del PIV; la pendiente de entrada (G1) y la de salida (G2) con la cual se calculará la diferencia algebraica y la distancia de replanteo, que para cuestiones de diseño se asumirá cada 20 metros.Para curvas verticales simétricas:
Diferencia algebraica de pendientes: I^ = G^^2 − G^^1
Externa vertical: Ev =^
I ∗ Lv
Corrección vertical de los puntos en la tangente:
E =
I ∗ X
2
2 ∗ Lv
Punto máximo o mínimo de la curva:
X =
G 1 ∗ Lv
I
CURVA VERTICAL SIMETRICA “C-1”
PIV Abscisa K1+222. PIV COTA 4280. Pend. Tang. Ent (m) -0.6% Pend. Tang. Sal (n) 3.8% Long. Curv. Vert (Lv) 40 Incremento en Abscisado 10 CURVA CONVEXA ABSCISAS Y COTAS DE PCV Y PTV PCV PTV ABSCISAS K1+032.69 K1+212. COTA 4280.863 4283. i= 4% C= 0. COTAS EN LA CURVA DEL PROYECTO PUNTOS COTAS ROJAS ABSCISAS 0 RAMA 1 RAMA 2 RAMA 1 RAMA 2
1 4280.268 4280.588 K1+213 K1+ COTA ABSCISA PTO. MAX 4280.76926 K1+060. PCV 4280.863 K1+032. Ev 4279.29025 K1+122. PTV 4283.536 K1+212.
CURVA VERTICAL SIMETRICA “C-2”
PIV Abscisa K1+769. PIV COTA 4303. Pend. Tang. Ent (m) 3.64% Pend. Tang. Sal (n) -1.06% Long. Curv. Vert (Lv) 200 Incremento en Abscisado 10 TIPO DE CURVA CONCAVA ABSCISAS Y COTAS DE PCV Y PTV PCV PTV ABSCISAS K1+669.83 K1+869. COTA 4300.15 4302. i= 5% C= 0. DISTANCIA "X" PARA EL PUNTO MAXIMO 154. COTAS EN LA CURVA DEL PROYECTO PUNTOS COTAS ROJAS ABSCISAS 0 RAMA 1 RAMA 2 RAMA 1 RAMA 2 1 4300.52575 4304.63575 K1+680 K1+ 2 4300.925 4304.33 K1+690 K1+ 3 4301.34775 4304.04775 K1+700 K1+ 4 4301.794 4303.789 K1+710 K1+ 5 4302.26375 4303.55375 K1+720 K1+ 6 4302.757 4303.342 K1+730 K1+ 7 4303.27375 4303.15375 K1+740 K1+