Trabajo final Ingenieria de carreteras PDF

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UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADASFACULTAD DE INGENIERÍACurso: Ingeniería de CarreterasProfesor: Ing. Marko Anibal Torres FloresSección: CI 67INTEGRANTESORDEN APELLIDOS Y NOMBRES CÓDIGOS1 Herencia Herrera, Piero U2 Merino Urquizo Alejandro U20171B3 Nolte Castro, Jimmy Hans EduardoU4 Torres Po...

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UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

Curso: Ingeniería de Carreteras Profesor: Ing. Marko Anibal Torres Flores Sección: CI 67

INTEGRANTES ORDEN APELLIDOS Y NOMBRES

CÓDIGOS

1

Herencia Herrera, Piero

U201717705

2

Merino Urquizo Alejandro

U20171B872

3

Nolte Castro, Jimmy Hans Eduardo

U201420919

4

Torres Polo, Paolo

U201815047

5

Zeballos Córdova, Mariana

U201815719

2020 - 2

Índice

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2. Introducción 3. Objetivo 4. Ubicación y descripción de la carretera. 5. Parámetros de diseño – vehículo de diseño. 6. Orografía y velocidad de diseño. 7. Alternativas preliminares: se detallarán y justificarán las diversas alternativas trazadas. 8. Diseño en planta. 9. Diseño del perfil longitudinal. 10. Sección transversal. 11. Corredor. 12. Reporte de volúmenes. 13. Anexos: los planos, gráficos, fotos, etc. que sean necesarios serán colocados en este acápite.

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Introducción La ingeniería de carreteras es una rama de la ingeniería civil, durante el curso hemos podido aprender sobre la planificación y el diseño de una carretera, analizando cada detalle de esta según lo establecido en el manual de carreteras (DG-2018), por ejemplo: colocar una velocidad de diseño acorde a nuestro tipo de terreno, considerar una longitud adecuada para nuestras curvas, entre otros. Sabemos que a lo largo y ancho del país la geografía es muy distinta y variable. En esta ocasión, se planteó un proyecto bastante complejo como la mayoría que se formulan en nuestro país debido a nuestra diversa geografía, la cual se ve reflejada en el terreno bastante complejo que se nos indicó que debíamos trabajar, ya que debimos realizar cortes, rellenos y tomar en cuenta los criterios necesarios para el diseño adecuado de la carretera.

Objetivo

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El objetivo del presente informe es poder lograr diseñar una carretera satisfactoriamente, analizando cada una de las situaciones a considerar y con todo lo aprendido a lo largo de las semanas de aprendizaje en el curso para poder aplicarlo en nuestro diseño. Todo esto utilizando las herramientas disponibles, como programas y otros recursos informáticos, tales como: Civil 3D, Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2018.

Parámetros de diseño – vehículo de diseño.

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Parámetros de diseño:

● Carretera de 3era Clase ● IMDA: 320 veh/día ● Orografía: Terreno accidentado (Tipo 3) ● Velocidad: 30km/h ● Bombeo: 2.5% ● Peralte Máximo: Área rural (accidentado o escarpado) = 12%

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Cálculo del Radio Mínimo de la curva:

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Según los cálculos hechos el radio mínimo para el diseño es de 24.437 metros, pero nosotros utilizaremos un radio redondeado de 25 metros por seguridad y norma de la Tabla 302.02.

● Propuesta de Línea gradiente

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●

Propuesta 2 escogida Pendiente de 5% y 8 %

Podemos observar que por temas de estética, pendiente y diseño con curvas de vuelta se escogió la segunda propuesta. La cual, con el pasar de los días fue ligeramente modificada y mejorada con el fin de poder tener un diseño más óptimo.

Vehículo de diseño: Ómnibus B3-1

Orografía y velocidad de diseño

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En esta ocasión nuestro terreno es de tipo accidentado y tenemos una carretera de tercera clase. Es así que podemos elegir entre las velocidades de 30,40 y 50 km/h, pero por un tema de seguridad y prevención se decide trabajar con una velocidad de 30 km/h.

Alternativas preliminares: se detallarán y justificarán las diversas alternativas trazadas. Primero debemos mencionar que para este proceso debemos haber creado una superficie, para luego poder pasar a dibujar nuestra línea gradiente.

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Esta es la superficie creada, luego procedemos a realizar el dibujo de la línea gradiente la cual es similar a realizar dibujos en compás, debido a que se realizan unos dibujos de un círculo, en el cual el radio tiene relación directa con la pendiente.

Luego de haber realizado el trazado de la línea gradiente, se procede a hacer el trazo de la línea tangente.

Diseño en planta 6.1. Línea tangente

Condiciones de las Longitudes de los tramos Tangentes Las longitudes de los tramos de la tangente, ya sea para curvas en S, U (mínimos) y L Máxima, está dada por la Tabla 302.01.

Luego

de haber realizado

el

diseño de

la

línea gradiente

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se procede a dibujar la línea tangente, la cual, como ya se mencionó anteriormente fue ligeramente modificada con el fin de tener un diseño más óptimo.

6.2. Pendiente máxima Con los datos anteriores de velocidad de diseño (V=30 km/h) y la clasificación por orografía (tipo 3), encontraremos la pendiente máxima de diseño en la Tabla 303.01

En este caso debido a que tenemos una velocidad de diseño de 30 km/h y una carretera de tercera clase, debemos de tomar en cuenta que nuestra pendiente máxima es de 10.00.

6.3. Distancia de Visibilidad de Parada

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Es la distancia mínima requerida para que se detenga un vehículo que viaja a velocidad de diseño, antes de que alcance un objetivo inmóvil que se encuentra en su trayectoria. Esta distancia se calcula con la suma distancia de percepción – reacción y frenado

Distancia de percepción – reacción (dpr) Según AASHTO se recomienda un tiempo promedio de 2.5 segundos, y se considera que la velocidad del vehículo (V0, de diseño) se mantiene constante durante este tiempo. Se calculará con la siguiente fórmula:

● Distancia de frenado (df) Para calcular la distancia de frenado necesitamos el coeficiente de fricción (f), lo cual lo obtendremos mediante la Siguiente Tabla:

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● Distancia de Visibilidad de Parada Recordando que se calculará con la sumatoria de distancia de frenado y de percepción.

En nuestros cálculos nos salió un valor para distancia de visibilidad de Parada de 29.69 metros, pero según AASHTO en la Tabla 205.01 es recomendable utilizar 35 metros.

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 Efecto de la pendiente en la distancia de visibilidad de parada La pendiente dependerá si el vehículo se encuentra de subida que tendría una pendiente de positiva y negativa si se encontrara en bajada o nula, esta condición sirve siempre y cuando la carretera sea Unidimensional (una sola vía), pero en nuestro caso es bidimensional (dos carriles), y trabajaremos con la pendiente más desfavorable, entonces utilizaremos la pendiente con el signo negativo.

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6.4 Distancia de Visibilidad de paso Es la distancia mínima para que un vehículo pueda adelantar a otro sin tener un accidente o inconveniente con un tercer vehículo que viaja en sentido contrario al otro carril. Para este caso se recurrirá a al gráfico de Distancia de visibilidad de paso (Da) con la velocidad de diseño de 30 km/h, lo cual nos da 110 metros

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6.5. Curvas de transición A lo largo de los años se demuestra por experiencia que los conductores que circulan por el carril exterior, por comodidad y debido la fuerza centrífuga empuja el vehículo e invade a carril de sentido contrario.

Por lo cual será necesario emplear una curva de transición entre el tramo recta y la curva circular sin que toda la trayectoria el vehículo experimente cambios bruscos.

Una vez ya seleccionado las curvas donde se necesitará curvas de transición, se hallarán los peraltes para cada curva mediante el siguiente gráfico con el tipo de Orografía de la carretera y la velocidad de diseño.

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6.6. Sobre ancho y Transición de Peraltes Es el ancho adicional de la superficie de rodadura de la vía, en los tramos en curva para compensar el mayor espacio requerido por los vehículos. ● Criterios de Transición

6.7 Sobre ancho y Transición de Peraltes Es el ancho adicional de la superficie de rodadura de la vía, en los tramos en curva para compensar el mayor espacio requerido por los vehículos

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La consideración del sobreancho, tanto durante la etapa de diseño como durante la de construcción, exige un incremento en el costo y trabajo compensado solamente por la eficacia de ese aumento en el ancho de la calzada. Para realizar el sobreancho se consideró un vehículo B3-1:

En nuestro trabajo no utilizaremos los factores de reducción debido a que nuestro ancho de calzada es de 6 metros.

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Curva 9

Curva 14

Curva 12

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● Gráfico de Peraltes

● Cuadro donde se modificó el sobreancho

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7. Perfil Longitudinal Para explicar el proceso del desarrollo del perfil longitudinal, explicaremos mediante algunas capturas de pantalla lo realizado a lo largo de este proceso.

1. Primero debemos de crear un nuevo perfil

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2. Después de esto procedemos a crear una capa.

3. Dibujamos una tangente

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De acuerdo a la tabla 303.01 nuestra pendiente max es de 10%, para carreteras de 3era clase, Orografía: accidentada (tipo 3) y una velocidad de diseño de 30 km/h.

Es este el diseño que se obtiene de nuestro perfil longitudinal.

● Curvas Verticales

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Para el cálculo de curvas convexas:

LONGITUD MÍNIMA DE CURVAS CONVEXAS La longitud mínima de las curvas convexas debe asegurar por lo menos que un conductor pueda detener el vehículo que maneja al observar un objeto estacionario ubicado delante de su trayectoria. Desde el punto de vista estético, la longitud mínima de la curva: Lmín (m) ≥ V (km/h).

● Para curvas cóncavas:

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Cálculos de las curvas cóncavas

Se realizaron los cálculos respectivos y se colocaron respectivamente en el archivo, estos también se ven reflejados en las hojas de excel, en la cual se realizaron estos procedimientos.

8. Sección transversal

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Las secciones transversales nos ayudarán a ver con más detalle el trayecto de la carretera, estas son cada 20 m en tramos tangentes y cada 10 en curvas circulares y clotoide.

a) Derecho de vía

Nuestra carretera es de tercera clase, por lo tanto se considera un ancho mínimo de vía de 16 m destinada para la construcción, mantenimiento, futuras ampliaciones de la vía si la demanda de tránsito así lo exige, servicios de seguridad, entre otros.

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● Anchos Mínimos de Calzada en Tangente:

Debido a que es de tercera clase, orografía tipo 2 y tiene una velocidad de diseño de 30 km/h corresponde trabajar con un ancho mínimo de calzada de 6 m. Por lo cual, nuestros 2 carriles serán de 3 m cada uno. ● Anchos de Berma: El dimensionamiento de esta estará establecido en función a su clasificación, características, orografía y velocidad de diseño. Para nuestra carretera contamos con un ancho de berma de 0.50m.

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● Valores de bombeo de calzada:

● Valores de Peralte Máximo: En este caso, nuestro terreno es de tipo accidentado y nos encontramos en una zona rural, por ende nuestro valor de peralte máximo no debe ser mayor a 12%

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●

Valores Referenciales para Taludes en Corte:

● Taludes Referenciales para Taludes de Relleno:

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9. Corredor El corredor funciona para poder compatibilizar los elementos creados, tales como superficie, alineamiento horizontal, vertical y sección transversal. Una vez creado el corredor, se deberá hacer una nueva superficie para que no queden sobrepuestas, es así como se podrán obtener las vistas de las secciones. A partir de este diseño, se pudo realizar una simulación de la velocidad de diseño a través del recorrido de la carretera y también modificar la altura del ojo del conductor y altura del objetivo.

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10. REPORTE DE VOLÚMENES El movimiento de tierras es uno de los factores más influyentes y de mayor costo al momento de ejecutar el diseño de una carretera, por consiguiente, se busca optimizar los costos lo más que se pueda. Muchas veces, se observa que ha sobrado material, debido a esto se pasa a eliminar el material excedente. Al momento de calcular el volumen, debemos tomar en cuenta los cortes, rellenos y evaluar la manera más eficiente económicamente. Finalmente, luego de tener esos volúmenes, podemos proceder con la elaboración de la curva masa.

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ANEXOS: Cuadro de volúmenes

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