lunes, 17 de junio de 2019

Trazos de carretera y Maqueta

TRAZO DE CARRETERA

INTRODUCCIÓN

En el mundo moderno, es posible establecer medios de transporte ya sea de pasajeros o de carga por diferentes medios, las condiciones particulares de cada región, medidas como una suma de factores de tipo económico, social, político y físico, determinan la elección final del modo prioritario a usar. Perú no ha sido ajeno a este proceso, por lo que en sus diferentes momentos históricos y de desarrollo tecnológico ha acudido a diversos modos y sistemas de transporte con el fin de atender la creciente economía nacional, hasta el momento actual en el que la mayor parte del transporte se desarrolla mediante el uso de las carreteras, consideradas en la mayoría de los casos como ejes articuladores de los diferentes procesos de poblamiento y expansión económica. La seguridad vial debe ser la premisa básica en cualquier diseño vial, inspirando todas las fases del mismo, hasta las mínimas facetas, reflejada principalmente en la simplicidad y uniformidad de los diseños. El diseño geométrico es la parte más importante del proyecto de una carretera, estableciendo, con base en los condicionantes o factores existentes, la configuración geométrica definitiva del conjunto tridimensional que supone, para satisfacer al máximo los objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad, la seguridad, la comodidad, la integración en su entorno, la armonía o estética, la economía y la elasticidad La carretera forma una zona de influencia; esta zona de influencia está afectada por la topografía de la región y sus características. Por eso se debe de hacer evaluaciones previas y especificas del trazo de una carretera analizándolas y llegar a la conclusión y elección de la mejor ruta de acceso. Existen factores de diversa naturaleza, que influyen en distinto grado en el diseño de una carretera.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

PAÍS : Perú

DEPARTAMENTO : Cerro de Pasco

PROVINCIA :

DISTRITO :

ALTITUD INICIAL : 3168 msnm

ALTITUD FINAL : 3298 msnm

CRITERIOS DEL TRABAJO

RECONOCIMIENTO DEL TERRENO

El terreno es un medio natural, en general, heterogéneo. El reconocimiento del terreno se basa en la identificación y cuantificación de las propiedades ingenieriles del terreno, es decir de las características que le son necesarias desde un punto de vista topográfico. Para cada uno de los casos objeto de estudio se requerirá de una planificación previa y un cierto proceso iterativo entre lo que se desea conocer y los medios que están disponibles. Cabe indicar que cada problema topográfico es único y debe tener un planteamiento diferenciado y que, a pesar de que los antecedentes de una zona determinada pueden ser útiles, ello no debe cuestionar la necesidad de un reconocimiento actualizado. Obviamente, deberán estudiarse los métodos de reconocimiento más adecuados que optimicen al máximo los recursos de que se dispone.

El presente informe contiene el estudio definitivo del trazado de una carretera de Tercera Clase, que se obtuvo como resultado de evaluar las rutas seleccionadas para unir los pueblos A y B
Los pueblos puntos se ubican en las siguientes coordenadas:
A (800E )
B()

Para el desarrollo de este profecto se empleo como Método de diseñogeometrico, el Método Topográfico que tuvo como furente informativa un plano a escala 1/2000 y las formas Peruanas de diseño geométrico de Carreteras DG 2018 Asi mismo es preciso indicar que el diseño solo se realizara para losprimeros dos milimetros.El presente informe consta de las siguientes partes:
• Seleccion 2 fundamentacion de los Parámetros de diseño.
• Diseño de Curvas horizontales.
• Calculo de estacado.
• Diseño del Perfil longitudinal.
• Calculo de Curvas verticales.
• Plano de planta 2 Perfil longitudinal.

Se tomaron en consideracion las pendiente minimas 2 mámimas, los radios de giro, la velocidad directriz, tipo de via selen su orografia, etc., todos ellos estudiados en clase, agregándose también las normas establecidas en el Perapara este tipo de diseño.

1.- El plano de la topografía en cuestión

2.- Los cálculos del trazo elegido

3.- Elementos de curva

4.- Fotos del proceso de la construcción de la maqueta

Problemas propuestos

PROBLEMA 3.37

Peralte al PT1 7,00% 7
Peralte al PC2 5,60% 5,6
Abscisa del PT1 2+200 KM
Cota del PT1 al eje 500,47
Pendiente relativa de los bordes respecto al eje 0,67%
Calzada de dos carriles, con ancho de carril 3,50
Pendiente longitudinal del eje 3,00%
Entre las transiciones de las dos curvas existe una longitud de 20 m
bombeo normal del 2,00%
transiciones se efectúa en recta. 70,00%

CALCULAR

A) Las cotas del borde derecho e izquierdo en la abscisa K2+215
B) La cota del borde derecho 25m después del PC2. 25
C) La abscisa donde se tiene un peralte del 4% del lado del PC2 en el desarrollo de la transición de la segunda curva. 20
PERALTE= 4,00%

SOLUCION

Peralte al PT1 (R1) 10 %
Peralte al PC2 (R1) 8 %

Longitudes de Transición

LT1 52,23880597

LT2 41,79104478

Longitudes de transición al PT y PC

Al PT1 = 0,7 ( LT1 )= 36,56716418

Al PC2 = 0,7 (LT2 )= 29,25 12,53731343

En la curva No. 1 = 0,3 (LT1) = 15,67164179

En la curva No. 2 = 0,3 (LT2)= 12,53731343

N = 10,44776119

Abs PC2 = K2 + 200 + 0,7 LT1 + 0,7 LT2 + 20= 2+286

Abs D = Abs PC2 + 0,3 LT2 = 2+298

12,98%

Cota borde derecho a 25 m después del PC2

Cota PT1 + 3/100 (0,7x41,79 + 25 + 0,7x52,34 + 20) + 3,5x0,1039 0,454375 110,8208955 0,03

Cota borde derecho a 25 m después del PC2 = 504,2490019

Abs PT1 = K2 + 200 2200

Abs PH = K2 + 215 2215

X = K2 + 215 – K2 + 200 15

4,13%

Cota bordes

Borde Izquierdo = 500,47 + 3/100 (15) + 3,5 x 0,0413 = 501,065 0,1445 0,45 501,0645

Borde Derecho = 500,47 + 3/100 (15) - 3,5 x 0,0413 = 500,776 0,1445 0,45 500,7755

Abs R = K2 + 200 – 0,3 Lt1 = K2 + 184,298 2+184

Abs Z = K2 + 200 + 0,7 Lt1 = K2 + 236,638 2+237

Donde se tiene un peralte de 4% del lado del PC2 en el desarrollo de la transición de la curva = 0,3 Lt2 + Abs PC2

Abs de e = 4% = 0,3 Lt2 + Abs PC2

e = 4% = 0,3 Lt2 + Abs PC2

e = 4% = 0,3x41,72+ K2 + 285,891 2+298

e = 4% = K2 + 298,358 2+298

PROBLEMA 3.39

Datos: Para la figura 3.109, se tiene

Abscisa del PC1 0+880
Cota del PT1 500
Pendiente relativa de los bordes respecto al eje 0,77%
Longitud de la primera curva 135
Longitud de la segunda curva 112
Distancia del PT1 al PC2 68
Calzada de dos carriles, con ancho de carril 3,65
Bombeo normal 2,00%
Pendiente longitudinal del eje 4,00%
Transiciones 70,00%

Calcular:
a) Las cotas en los bordes en el K1 + 050.
b) Las cotas en los bordes en las abscisas ubicada 5 m después del PT1

Solución
(K0 + 880) + 135 = 1+015
Cota PC1 = 500 Mts 500

K1 + 050 – K0 + 880 = 0+135
6,8 mts + Cota PC1 506,8

Ancho de carril = 3,65 x 0,02 = 0,073 0,073

506,8  0,073 = 505,6
Cota Borde derecho = 506,873
Cota Borde Izquierdo 506,727

(K1 + 015) + 5 mts = K1 + 020 1+020

K1 + 020 – K0 + 880 = 140 mts x 0,04 = 5,6 5,60

Cota PC1 + 5,6 = Cota eje en abscisa K1 + 020 505,60
Cota PC1 + 5,6

Hallando el porcentaje del peralte este se obtiene que sea de 4,5% 4,50%

3,65 x 0,045 = 0,164 0,16425
Cota borde derecho = 505,76425
Cota Izquierdo = 505,43575

PROBLEMA 3.40
Peralte de la primera curva 10,00% 10
Peralte de la segunda curva 8,00% 8
Pendiente relativa de los bordes respecto al eje 0,96% 0,96
Longitud de la primera curva 50,00
Longitud de la segunda curva 70,00
Calzada de dos carriles, con ancho de carril 3,65
Pendiente longitudinal del eje 4,00%
cota 500,00
25,00
89,76
0,10
2+000
54,76
24,34
0,03
Calcular:
) La cota del punto A.
b) La cota del punto B.
c) La cota del borde derecho en la abscisa K2 + 040

30,41666667

38,02083333

0,292 3,5904
Cota en el punto A = 500 + (89,76 x 0,04) + (0,08 x 3,65) = 503,882 503,88
1,000 0,365
Cota en el punto B = 500 - (25,00 x 0,04) + (0,10 x 3,65) = 498,635 498,64
1,216666667
Cota en el punto i = 500 + (30,42 x 0,04) = 501,22 501,22

Abscisa i = K2 + 000 + 30,42 = K2 + 030,42 2+030,42
2,1904
Cota PC2 = 500 + (54,76 x 0,04 ) = 502,1904 502,19

Abscisa PC2 = K2 + 030,42 + 24,34 = K2 + 054,76 2+054,76
0,09198
Cota del K2 + 040 = 501,6032 - (3,65 * 0,0252) = 501,51 501,12

PROBLEMA 3.40
Peralte de la primera curva 10,00% 10
Peralte de la segunda curva 8,00% 8
Pendiente relativa de los bordes respecto al eje 0,96% 0,96
Longitud de la primera curva 50,00
Longitud de la segunda curva 70,00
Calzada de dos carriles, con ancho de carril 3,65
Pendiente longitudinal del eje 4,00%
cota 500,00
25,00
89,76
0,10
2+000
54,76
24,34
0,03
Calcular:
) La cota del punto A.
b) La cota del punto B.
c) La cota del borde derecho en la abscisa K2 + 040

30,41666667

38,02083333

0,292 3,5904
Cota en el punto A = 500 + (89,76 x 0,04) + (0,08 x 3,65) = 503,882 503,88
1,000 0,365
Cota en el punto B = 500 - (25,00 x 0,04) + (0,10 x 3,65) = 498,635 498,64
1,216666667
Cota en el punto i = 500 + (30,42 x 0,04) = 501,22 501,22

Abscisa i = K2 + 000 + 30,42 = K2 + 030,42 2+030,42
2,1904
Cota PC2 = 500 + (54,76 x 0,04 ) = 502,1904 502,19

Abscisa PC2 = K2 + 030,42 + 24,34 = K2 + 054,76 2+054,76
0,09198
Cota del K2 + 040 = 501,6032 - (3,65 * 0,0252) = 501,51 501,12

jueves, 13 de junio de 2019

semana 16

TÚNELES

La gran mayoría de los problemas en los emportalamientos de túneles, son generados a causa de roturas de talud a favor de juntas que buzan hacia el exterior del mismo. En el caso de taludes en suelos, se presentan roturas parciales e incluso roturas generalizadas. El talud frontal generalmente es el más conflictivo.

Por otro lado, muchas veces se infravalora su inestabilidad, donde se pone mucha confianza en el efecto tridimensional de la trinchera de acceso.

Un túnel es una obra subterránea de carácter lineal que comunica dos puntos para el transporte de personas o materiales. Normalmente es artificial.

Un túnel, o puente de bajar, puede servir para peatones o ciclistas, aunque generalmente sirve para dar paso al tráfico, para vehículos de motor, para ferrocarril o para un canal. Algunos son acueductos, construidos para el transporte de agua (para consumo, para aprovechamiento hidroeléctrico o para el saneamiento). También hay túneles diseñados para servicios de comunicaciones. Incluso existen túneles para el paso de ciertas especies de animales. Algunos conectan zonas en conflicto o tienen carácter estratégico, ya que sirven como refugio como la montaña Cheyenne.

En las grandes ciudades el transporte se realiza mediante una red de túneles donde se mueve el metro. La posibilidad de soterrar ahorra espacio e impide el cruce al mismo nivel del tren con los peatones o los vehículos.

Investigación geotécnica

Es esencial que cualquier proyecto de túnel comience con una investigación sobre las condiciones del terreno. Los resultados de la investigación nos permitirán saber cuál es la maquinaria y los métodos de excavación y sostenimiento a realizar, y podrán reducir los riesgos de encontrar condiciones desconocidas. En los primeros estudios, las alineaciones horizontales y verticales serán optimizadas para aprovechar las mejores condiciones de agua y suelo. Para la orientación en el trazo de túneles, en ocasiones se utilizan los giroteodolitos, ya que permiten determinar el norte verdadero bajo tierra.

En algunos casos, los estudios convencionales no nos proporcionan suficiente información, por ejemplo, cuando existen grandes masas de roca, discontinuidades como fallas o estratos de terreno más blando como arcillas o limos. Para abordar estos problemas se puede construir un tubo piloto, o un desvío que discurra paralelo al principal. Este tubo puede llegar a ser más fácil de sostener cuando se presenten condiciones inesperadas y podrá ser incorporado en el túnel final. Alternativamente también se pueden realizar pequeños pozos horizontales en el frente del túnel para conocer las condiciones en la excavación.

En el caso de los túneles en roca, dada la variabilidad de los distintos factores que intervienen en la mecánica de rocas, es frecuente abordar su estudio mediante las llamadas clasificaciones geomecánicas, entre las que destaca la clasificación geomecánica RMR.

Construcción

Los túneles se construyen excavando en el terreno, manualmente o con máquinas. Los sistemas habituales de excavación subterránea son medios mecánicos, voladuras y manual:

Los medios mecánicos mediante minador puntual (rozadora), minador a sección completa o TBM o tuneladora (Tunnel Boring Machine) o con maquinaria convencional (martillo picador, excavadora...)
Perforación y voladura mediante explosivos.
Manual, método derivado de la minería clásica del carbón de las cuencas asturianas, en el que los operarios pican con martillo neumático la sección a excavar y otra partida de obreros desescombran manual o semimanualmente.

Falso túnel.-

El método falso túnel, también conocido como la técnica de cavar y cubrir y corte y cubierta, (cut and cover en inglés), es un método de construcción para túneles superficiales, donde se excava desde la superficie la totalidad o parte del hueco que ocupa el túnel, se construye dentro del hueco a cielo abierto y se cubre una vez terminado para formar el túnel. Requiere un sistema de sostenimiento fuerte para soportar las cargas del material que cubre el túnel.

Existen dos formas de realizar un falso túnel:

Método 'bottom up': se excava a cielo abierto la totalidad del hueco ocupado por el túnel y se construye en el interior. El túnel puede ser de hormigónfabricado in situ, hormigón pretensado, arcos pretensados, arcos con acero corrugado y también con ladrillo, que se solía usar al principio.

Método 'top down': este método se encuentra en auge para la construcción de túneles en el interior de las ciudades. Requiere poca maquinaria especializada, apenas más de la utilizada en la construcción convencional de sótanos. En la superficie, desde la calle, se ejecutan las paredes del túnel cavando una zanja que se hormigona para formar muros pantalla o una hilera de pilotes. Cuando las paredes están terminadas se ejecuta la losa superior, que se apoya en las paredes, excavando solo el hueco que ocupa la losa y apoyándola durante su construcción contra el terreno. Cuando la losa y las paredes están terminadas, puede reconstruirse la superficie mientras continúan los trabajos en el interior del túnel. La tierra del interior del túnel no se extrae hasta esta fase, en la que como los elementos portantes del túnel están ya construidos se puede excavar con retroexcavadoras. Cuando se ha excavado hasta el nivel adecuado se ejecuta la contrabóveda, losa generalmente de hormigón que hace de suelo del túnel. Se pueden crear losas intermedias para realizar túneles de varias plantas.

Tuneladora

Las máquinas tuneladoras y los sistemas asociados de retroceso y avance hacen el proceso de excavación más automatizado. Existe una gran variedad de tuneladoras en función de las condiciones de puesta en obra, desde roca densa a suelo disgregado y saturado de agua. Algunos tipos de tuneladoras son las escudos, topos, dobles escudos... Hasta hace poco la mayor tuneladora jamás construida se usó en el "tunnel Groeene Hart" en Holanda, ésta tenía un diámetro de 14,87 metros.¹ En la actualidad existen máquinas aún mayores como los usados en la Autopista de Circunvalación de Madrid M-30 que miden 15 metros de diámetro,² y los túneles Chong Ming en Shanghái, China. El récord lo ostenta "Bertha", de unos 19 metros de diámetro, que actualmente se encuentra detenida en su avance en Seattle por problemas técnicos.

ELECCIÓN ENTRE TÚNEL Y PUENTE.- Para pasos de agua, un túnel es normalmente más caro que construir un puente. La navegación en el paso puede limitar la construcción de puentes altos cuyos pilares podrían cortar canales de navegación necesitando un túnel. Normalmente los puentes requieren una gran superficie ocupada, mucho mayor que la utilizada por los túneles. http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2004/bmfcis718c/doc/bmfcis718c.pdf

Semana 15

Intersección vial

Una intersección vial hace referencia aquellos elementos de la infraestructura vial y de transporte donde se cruzan dos o más caminos. Estas infraestructuras permiten a los usuarios el intercambio entre caminos. El cruce de caminos se puede dar con una intersección a nivel o con una intersección a desnivel.

Intersecciones a nivel

Intersecciones controladas.- Como las intersecciones llevan a que los vehículos circulando por diferentes accesos se puedan encontrar simultáneamente (implicando peligro de colisión), las intersecciones a nivel requieren algún tipo de control para que puedan operar de forma segura. Existen diferentes códigos y sistemas de control de intersecciones que permiten prevenir el uso simultáneo de vehículos en movimientos en conflicto. Las más frecuentes son Stop/Pare, ceda el paso y semáforo.

A continuación algunas señales que permiten definir las reglas para operar en la intersección:

Ceda el paso
Semáforo
Stop
Pare/Stop
Alto
Rotonda o Glorieta
Rotonda o Glorieta
Rotonda o Glorieta
Calzada con prioridad
Intersección a nivel con prioridad
Intersección a nivel con prioridad de la derecha
Otra señal de proximidad de cruce a nivel

Rotondas.- Dentro de las intersecciones a nivel, está también la glorieta o rotonda. A diferencia de las anteriores, funciona en un movimiento circular en el que los vehículos en el interior de la rotonda tienen preferencia, con lo cual técnicamente y en condiciones normales todos los caminos o vías que llegan a la rotonda tienen la misma preferencia.

Intersecciones sin control.- Existen intersecciones que no tienen ningún tipo de control. Para estas intersecciones existen algunas reglas: Dar la prioridad al primer vehículo que llega, al vehículo que llegue por la derecha (en países en que los conductores vayan por la izquierda la regla puede ser inversa, dando paso a los vehículos que vengan por la izquierda) o al vehículo que transite en una vía pavimentada (cuando se transite por una sin pavimento), estas reglas pueden cambiar de acuerdo al país o región. Estas intersecciones se reservan exclusivamente a zonas rurales o zonas residenciales e industriales de muy bajo tráfico.

Intersecciones a desnivel (intercambiadores)

Dentro del rango de intersecciones, las intersecciones a distinto nivel son las de mayor capacidad.

Se les denominan enlaceso intercambiadores. Se basan en la idea de segregar en diferentes niveles las corrientes en conflicto por medio de túneles o viaductos. Los diferentes niveles en la intersección son interconectados por medio de rampas. Estas conexiones permiten intercambios de caminos. Este tipo de soluciones son utilizadas en vías expresas (donde no se pueden colocar semáforos) y en intersecciones que a nivel no puede prestar un buen servicio. Se debe evaluar muy bien su implementación en casos necesarios debido a las cuantiosas inversiones necesarias.

Existen decenas de posibles intersecciones a desnivel estándar. Dentro de las más frecuentes está el trébol con sus diferentes variaciones. Los tréboles son utilizados cuando el flujo por las dos vías es alto, por ejemplo el cruce de dos autopistas en donde todos los giros (derecha, directo, izquierdo y en U) por todos los accesos se permiten. De forma similar, están las intersecciones en molino y de turbina, pero estas últimas son intersecciones de 3 o más niveles, mientras que el trébol solo requiere elevar uno de los dos caminos en conflicto.