TEMA TRABAJO ESCALONADO INTEGRANTES BRAVO SOTO, JENNIFER NICOLLE (0000-0001-5115-3347) CHAPOÑAN BECERRA, MARY DEL PILAR (0000-0001-7440-2570) OLIVERA GUERRERO, JEAN CARLOS (0000-0002-2807-2191) REQUEJO MEGO, ANDERSON (0000-0002-6615-1085) RODAS QUISPE, RONALDO (0000-0002-9355-7590) DOCENTE DE LA ASIGNATURA TEODORA MARGARITA, GALLO GALLO CHICLAYO 2021 AGRADECIMIENTO En primer lugar, quiero agradecer a nuestra Ingeniera Margarita Gallo, quien con sus conocimientos y apoyo me guio a través de cada una de las etapas de este proyecto para alcanzar los resultados que buscaba. También quiero agradecer por brindarme todos los recursos y herramientas que fueron necesarios para llevar a cabo el proceso de investigación. No hubiese podido arribar a estos resultados de no haber sido por su incondicional ayuda. Por último, quiero agradecer a todos mis compañeros y a mi familia, por apoyarme aun cuando mis ánimos decaían. En especial, quiero hacer mención de mis padres, que siempre estuvieron ahí para darme palabras de apoyo y un abrazo reconfortante para renovar energías. INDICE , INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………………………………………………. ……………. 3 1. MARCO TEORICO………………………………………………………………………………… 4 2. OBJETIVOS………………………………………………………………………………………... 9 3. DIFICULATES ENCONTRADAS……………………………………………………………….. 10 4. MATERIALES, HERRAMIENTAS, INSTRUMENTOS UTILIZADOS………………… 10 , 5. ESCALONADO……………………………………………………………………………………………. 10 5.1. EJERCICIO 1…………………………………………………………………………………… 5.2. EJERCICIO 2………………………………………………………………………………………. 5.3 METODO DE BRUCE……………………………………….............................. 5.4 ABSCISAS Y COTAS A LO LARGO DE LAS RUTAS......................................... 10 12 19 20 , 6. RECOMENDACIÓN…………………………………………………………………… 21 , 7. CONCLUSION.......................................................................................................... 21 INTRODUCCIÓN Una carretera es una infraestructura de transporte especialmente acondicionado dentro de toda una faja de terreno denominada derecho de vía, con el propósito de permitir la circulación de vehículos de manera continua en el espacio y en el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y comodidad. En el proyecto integral de una carretera, el diseño geométrico es parte más importante ya que a través de él se establece configuración geométrica tridimensional, con el propósito de que la vía sea funcional, segura, cómoda, estética y compatible con el medio ambiente. Una vía será funcional de acuerdo a su tipo, características geométricas y volúmenes de tránsito, de tal manera que ofrezca una adecuada movilidad a través de una suficiente velocidad de operación. La geometría de la vía tendrá como premisa básica la de ser segura, a través de un diseño simple y uniforme La vía será c6moda en la medida que se disminuya las aceleraciones de los vehículos, lo cual se logrará ajustando las curvas de la geometría y sus transiciones a las velocidades de operaci6n por las que optan los conductores a lo largo de tramos rectos. La vía será estética al adaptarse al paisaje permitiendo generar visuales agradables a la perspectiva cambiante, produciendo en el conductor un recorrido fácil. La vía será econ6mica, cuando cumpliendo con los demás objetivos, ofrece el menor costo posible tanto en su construcci6n como en su mantenimiento. Finalmente, la vía deberá ser compatible con el medio ambiente, adaptándose enlo posible a la topografía natural, a los usos de suelo y al valor de la tierra, y procurando mitigar o minimizar los impactos ambientales. 1. MARCO TEÓRICO 1.1. ESTUDIO DE RUTAS PARA EL TRAZADO DE VIAS. Se entiende por ruta a la faja de terreno, de ancho variable, que se extiende entre los puntos terminales e intermedios por donde la carretera debe obligatoriamente pasar y dentro de la cual podrá localizarse el trazado de la vía. 1.2. CONTROLES PARA LOCALIZAR UNA CARRETERA. 1.2.1. LA TOPOGRAFÍA. La topografía es uno de los factores principales en la localizaci6n de una carretera. El ingeniero examina una faja de terreno buscando las características topográficas que restringen el trazo; estos controles pueden ser naturales o hechos por el hombre. Generalmente afecta a los alineamientos, pendientes, visibilidad y secciones transversales de la vía. Montañas, valles, colinas, pendientes escarpadas, ríos y lagos imponen limitación en la localización y son, por consiguientes, determinantes durante el estudio de las rutas. 1.3. ELABORACIÓN DE LOS CROQUIS. El estudio inicial de las rutas se realiza, generalmente, sobre una carta, o sobre fotografías de la región. Es sabido que una y otras son una representaci6n del terreno, obtenidas por proyecci6n sobre un piano, de una parte, de la superficie esférica de la tierra. El relieve del terreno puede aparecer representado en la carta de muy diversas maneras La más usual es por medio de curvas de nivel que enlazan puntos del terreno situados a la misma cota. 1.4. LONGITUD APROXIM ADA DE LA RUTA. La longitud de una carretera está en relaci6n directa con su alineamiento; muchas veces, esta longitud se ve incrementada, tanto por los desarrollos como por los puntos de control, alejándose de la línea recta entre los puntos terminales de la carretera. El cálculo de la longitud aproximada depende del tipo de terreno donde se efectúa el estudio y se puede determinar: 1.4.1. LINEA DE VUELO Se llama línea de vuelo a la línea que une los puntos terminales de una carretera y por lo tanto es la distancia más corta entre estos puntos; en la práctica, la longitud de la carretera será mayor que esta línea ideal, puesto que el trazo se ira acomodando a la topografía del terreno. Por esta raz6n, la longitud aproximada se determina aumentando a la línea de vuelo un porcentaje de longitud que depende del tipo de topografía del terreno. Así, si el terreno es ondulado se le aumenta un 30 a 40%, si el terreno es accidentado, se le aumenta un 80%. En casos especiales, este aumento puede llegar hasta el 100% o más. Expresado en una formula se tiene: Longitud aproximada = Línea de vuelo x c c = Constante que depende del terreno y varia de 1,4 a 2. 1.4.2. PENDIENTE MEDIA DE LA VIA Se calcula la longitud aproximada, determinando la diferencia de nivel entre los puntos terminales y las cotas de los puntos más altos o más bajos que constituyen los puntos de control. La sumatoria de las diferencias de nivel (desnivel acumulado, de los diferentes puntos) dará la altura total por vencer para ejecutar el trabajo. H = Sumatoria (h1 + h2 + h 3 + h4 +hs +…) Se expresará en la siguiente formula: H L = --------- p (%) Dónde: L = Longitud aproximada de la ruta en m p = Pendiente media considerada Ej. Para una ruta con H = 240m y p = 3% Se tiene: L = 240 / 0,03 = 8 000 m 1.5. RUTAS Y LINEAS DE PENDIENTE 1.5.1. SELECCIÓN DE RUTAS. Se entiende por ruta aquella franja de terreno, de ancho variable, comprendida entre dos puntos obligados extremes y que pasa a lo largo de puntos intermedios, dentro de la cual es factible realizar la localizaci6n del trazado de una vía. Los puntos obligados son aquellos sitios extremes o intermedios por los que necesariamente deberá pasar la vía, ya sea por razones técnicas, econ6micos, sociales o políticas; como, por ejemplo: poblaciones, áreas productivas, puertos, puntos geográficos como valles y depresiones, etc. La identificación de una ruta a través de estos puntos obligados o de control primario y su paso por otros puntos intermedios de menor importancia o de control secundario, hace que aparezcan varis rutas alternas. Son ejemplo de puntos de control secundario: caseríos , cruces de ríos y cañadas, cruces con otras vías , zonas estables, bosques, etc. Para todas las rutas alternas, es necesario llevar a cabo la actividad denominada selección de ruta, la cual comprende una serie de trabajos preliminares que tienen que ver con acopio de dates, estudio de pianos, reconocimientos aéreos y terrestres, poligonales de estudio, etc. 1.6. EVALUACION DEL TRAZADO DE RUTAS. La mejor ruta entre varias alternas, que permita enlazar dos puntos extremes o terminales, será aquella que, de acuerdo a las condiciones topográficas, geol6gicas, hidrol6gicas y de drenaje, ofrezca el menor costo con el mayor índice de utilidad econ6mica, social y estética. Por lo tanto, para cada ruta será necesario determinar, en forma aproximada, los costos de construcci6n, operación y conservaci6n de la futura vía a proyectar, para así compararlos con los beneficios probables esperados. Existen varios métodos de evaluaci6n de rutas y trazados alternos, con los cuales se podrá hacer la mejor selecci6n, Dentro de estos métodos, se encuentra el de Bruce, en el cual se aplica el concepto de longitud virtual. Compara, para cada ruta o trazado alterno, sus longitudes, sus desniveles y sus pendientes, tomando en cuenta únicamente el aumento de longitud correspondiente al esfuerzo de tracción en las pendientes. Se expresa así: En la tabla, aparecen los valores de k para los distintos tipos de superficie de rodamiento. Tabla: Valores del Inverso del coeficiente de tracci6n. 1.7. Tipo de Superficie Valor medio de k Carretera en tierra 21 Macadam 32 Pavimento asfaltico 35 Pavimento rígido 44 LINEA DE PENDIENTE O DE CEROS. Es aquella línea que, pasando por los puntos obligados del proyecto, conserva la pendiente uniforme especificada y que, de coincidir con el eje de la vía, este no aceptaría cortes ni rellenos, razón por la cual también se le conoce con el nombre de línea de ceros. 1.8. TRAZADO DE UNA LINEA DE PENDIENTE En la isometría del terreno natural con curvas de nivel cada cinco (5) metros, ilustrada en la figura, considérese los puntos A y B sobre las curvas de nivel sucesivas 205 y 210. La pendiente de la línea recta AB, que los une, es: Luego , se quiere mantener una línea de pendiente uniforme igual a tang a, la distancia horizontal necesaria de una curva de nivel a otra será: Donde: AC = Distancia horizontal entre curvas de nivel sucesivas o abertura del compás. BC = Diferencia de nivel entre curvas o equidistancia. Tang a= Pendiente de la línea recta AB. Pendiente de la línea de ceros. Por lo tanto, también puede decirse que: equidistancia a = -' - - - ­ P Donde, a es la abertura del compás y p es la pendiente uniforme de la línea de ceros. De esta manera, la distancia AC o a, en metros, reducida a la escala del piano, se podrá trazar con un compás de puntas secas a partir del punto inicial, materializándose así una serie de puntos sobre curvas sucesivas, cuya unión constituye la línea de ceros, tal como se muestra en la figura En términos generales, en el trazado de una línea de ceros, se pueden presentar dos casos: el primero, consiste en llevar desde un punto inicial una línea de ceros de pendiente uniforme sin especificar el punto final o de llegada. El segundo, consiste en trazar una línea de ceros a través de dos puntos obligados. En este último caso será necesario estimar la pendiente máxima que une los dos puntos, la cual deberá ser comparada con la pendiente máxima permitida por las normas. Mediante el ejemplo 2 y el problema 2 se podrá ejercitar el trazado de líneas de ceros según estos dos casos. La línea de ceros en el terreno se lleva marcándola en la direcci6n general requerida, pasando por los puntos de control y por los lugares más adecuados. Para tal efecto, se emplean miras, jalones y clisímetros (niveles de mano Locke o Abney). 2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO PRINCIPAL Trazar tres vías o carreteras para unir los puntos 3 y 4 en el piano de curvas de nivel, de equidistancia de 50m. 2.2. OBJETIVO SECUNDARIO • Aplicar los conocimientos adquiridos sobre trazado de carreteras • Evaluar y seleccionar la ruta más optima de acuerdo a las condiciones topográficas, geológicas, hidrológicas y de drenaje, ofrezca el menor costo con el mayor índice de utilidad económica, social y estética. 3. DIFICULATES ENCONTRADAS • • • identificación del lugar por donde ira el trazado en el piano de curvas de nivel. Sobrepasar los Límites de pendiente máxima en lugares donde la topografía es muy accidentada. Aplicación la constante(c=1.4-2), para hallar la distancia aproximada. 4. MATERIALES, HERRAMIENTAS, INSTRUMENTOS UTILIZADOS • Campas • Escalímetro • Lápiz • Calculadora • Papel 5. EJECUCION DE TRABAJO (TRAMO B) 1/2000 (TRAMO A) TRAZO DE RUTAS Ruta verde Tramo A–1 1–2 2–3 3–4 4–5 5–6 6–7 7–B Cotas Desnivel ΔH (m) i (%) 12 2820 2832 2832 2832 2832 2762 2762 2684 2684 2630 2630 2594 2594 2594 2594 2606 Abertura Compás L (cm.) N° de Compás 6 33.333 6 200.00 0 0 47.400 1 47.40 70 6 33.333 34 1133.33 2 2 78 5 40.000 41 1640.00 2 1 54 4 50.000 27 1350.00 2 1 36 7 28.571 18 514.29 1 0 0 50.080 1 50.08 12 6 33.333 8 266.67 262 i media(%)= Longitud Tramo (m) Puente Abra 1 Puente(50.08m) 1 1 Distancia 7 cota 0 i media (%) = i media (%) = i media (%) 262 x 5201.77 5.036751257 100 6 0 formula PLINE 2820 0,28200 200.00 2762 200,27620 1840.00 3190.00 2684 1840,26840 2630 3190,26300 3704.29 3754.37 4021.03 2594 3704.28571428571,25940 2594 3754.36571428571,25940 2606 4021.03238095238,26060 % 5 = Alcanta. Obser. 1 5201.77 ∑ ∆H x 100 ∑ DH Curvas de Vuelta Obras de Arte Ruta Azul Desnivel Tramo Cotas ΔH Abertura i (%) (m) A–1 1–2 2–3 3–4 4–5 5–B 2820 2772 2772 2662 2662 2632 2632 2594 2594 2594 2594 2606 Compás N° de Compás L (cm.) Longitud Tramo (m) Alcanta. Curvas de Vuelta Obras de Arte Puente 48 6 33.333 41 1366.67 1 4 110 5 40.000 54 2160.00 3 2 30 6 33.333 16 533.33 38 4 50.000 19 950.00 0 0 52.530 1 52.53 12 5 40.000 8 320.00 238 5382.53 Obser. 2 1 Puente(52.53m) 1 1 4 9 0 i media(%)= ∑ ∆H x 100 ∑ DH Distancia cota 0 238 i media (%) = = 4.421712466 1366.67 2772 1366.66666666667,27720 3526.67 2662 3526.66666666667,26620 4060.00 2632 4060,26320 5010.00 2594 5010,25940 5062.53 2594 5062.53,25940 5382.53 2606 5382.53,26060 % 4.4 i media (%) 2820 0,28200 x 100 5382.53 i media (%) formula PLINE = Ruta Roja Desnivel Tramo ΔH Cotas Abertura i (%) Compás (m) A–1 1–2 2–3 3–4 7–8 8–B 2820 2840 2840 2840 2840 2606 2606 2592 2592 2592 2592 2606 N° de Compás L (cm.) Tramo (m) Obras de Arte Puente 20 6 33.333 10 333.33 0 0 40.300 1 22.00 234 6 33.333 118 3933.33 14 5.5 36.364 7 254.55 0 0 42.440 1 42.44 14 6 33.333 6 221.39 282 i media(%)= Longitud Alcanta. Curvas de Vuelta Obser. Abra 3 5 1 1 Puente(42.44m) 1 4807.04 1 3 7 ∑ ∆H x 100 ∑ DH Distancia cota 0 i media (%) = i media (%) = i media (%) = 282 x 4807.04 5.866390923 5.9 % 100 formula PLINE 2820 0,28200 333.33 2840 333.333333333333,28400 355.33 2840 355.333333333333,28400 4288.67 2606 4288.66666666667,26060 4543.21 2592 4543.21212121212,25920 4585.65 2592 4585.65212121212,25920 4807.04 2606 4807.04412121212,26060 0 1. Método de las Pesos Absolutos CARACTERISTICAS RUTA VERDE RUTA AZUL RUTA ROJA 5201.77 1 5382.53 2 4807.04 1 5.04 2 4.42 1 5.87 2 7 3 6 1 5.5 1 Longitud de Puentes (m) 50.08 3 52.53 3 42.44 2 Numero de Alcantarillas 7 2 4 1 3 1 Número de Curvas de Vuelta 6 1 9 2 7 1 Longitud Total (m) Pendiente Media (%) Pendiente máxima 12 TOTAL 10 8 Escala valorativa de guarismo Guarismo 1 Lo más económico, lo más cómodo, lo más seguro. Guarismo 2 Regular e intermedio Guarismo 3 El más antieconómico, lo menos cómodo, lo menos seguro. Por lo tanto la ruta elegida es la que tiene menor valor: Ruta Roja 2. Método de las Pesos Relativos CARACTERISTICAS RUTA VERDE RUTA AZUL RUTA ROJA 5201.77 1.00 5382.53 1.03 4807.04 0.92 Pendiente Media (%) 5.04 0.88 4.42 1.00 5.87 0.75 Pendiente máxima 7.00 1.17 6.00 1.00 5.50 0.92 Longitud de Puentes (m) 50.08 2.36 52.53 2.48 42.44 2.00 Numero de Alcantarillas 7.00 2.33 4.00 1.00 3.00 1.00 Número de Curvas de Vuelta 6.00 1.00 9.00 1.500 7.00 1.17 Longitud Total (m) 8.74 TOTAL 8.01 6.76 Nota La condición que se toma como base el mas favorable, luego por Regla de Tres se obtiene el peso de las otras características, a excepción de la Pendiente Media que es mediante Regla de Tres Inversa. Por lo tanto la ruta elegida es la que tiene menor valor: Ruta Roja 3. Método de Bruce Se basa en el concepto de la longitud resistente que es la comparación entre la distancia real de la ruta y una distancia equivalente en terreno plano, teniendo en cuenta el mayor esfuerzo que realizan los vehículos subiendo cuestas muy empinadas y el mayor riesgo y desgaste de los frenos cuando se aventuran a bajarlas. La longitud resistente de una ruta esta dada por Xo=X+k.Σ(Y) Donde: Xo Longitud resistente de terreno X Longitud real total de la ruta k Inverso del coeficiente de tracción ∑(y Sumatoria de las diferencias de nivel ascendentes en el sentido de evaluación TIPO DE SUPERFICIE Carretera en tierra Acondicionamiento MacAdam Pavimento Asfáltico Pavimento Rígido (Concreto) VALOR MEDIO DE K 21 32 35 44 Considerando: Pendiente recomendada Inverso del coeficiente de tracción k= Pr = 8 21 % (carretera en tierra) RUTA VERDE Ida (A-B) Tramo Punto inicial Punto final Pendiente(Pi) Desnivel Y 1 A 1 2 1 2 3 2 3 4 3 5 4 6 + Vuelta (B-A) Distancia Horizontal (Li) Li(Pi-Pr) Y Li(Pi-Pr) 6.00 12 200.0 0.00 0 47.4 - 6.00 -70 1133.3 6.00 4 - 5.00 -78 1640.0 5.00 5 - -54 1350.0 4.00 5 6 - 7.00 -36 514.3 7.00 7 6 7 0.00 0 50.1 8 7 B 6.00 12 266.7 + 4.00 Long.Total 6.00 6.00 5201.77 Longitud Resistente Ida (de A hacia B): X0= 5453.77 Vuelta (de B hacia A) X0= 5663.77 RUTA AZUL Tramo Punto inicial Punto final Pendiente(Pi) 1 A 1 + 2 1 2 3 2 4 Ida (A-B) Vuelta (B-A) Desnivel Distancia Horizontal (Li) 6.00 16 266.7 - 6.00 -64 1100.0 6.00 3 - 5.00 -110 2160.00 5.00 3 4 - 6.00 -30 533.33 6.00 5 4 5 - 4.00 -38 950.00 4.00 6 5 6 0.00 0 52.53 7 6 B 5.00 12 320.00 + Long.Total Y Li(Pi-Pr) Y Li(Pi-Pr) 6.00 5.00 5382.53 Longitud Resistente Ida (de A hacia B): X0= 5613.53 Vuelta (de B hacia A) X0= 5823.53 RUTA ROJA Ida (A-B) Tramo Punto inicial Punto final Pendiente(Pi) Desnivel Y 1 A 1 2 1 2 3 2 3 4 3 4 5 4 5 6 5 B + Ida (de A hacia B): Vuelta (de B hacia A) X0= X0= 5059.04 5048.54 Li(Pi-Pr) Y 6.00 20 333.3 0.00 0.00 22.0 - 6.00 -234 3933.33 6.00 - 5.50 -14 254.55 5.50 0.00 0.00 42.44 6.00 14.00 221.39 + Long.Total Longitud Resistente Vuelta (B-A) Distancia Horizontal (Li) 4807.04 6.00 6.00 Li(Pi-Pr) Comparando los resultados obtenidos Longitud Resistente Ruta Ida Vuelta Ruta Verde 5453.77 5663.77 Ruta Azul 5613.53 5823.53 Ruta Roja 5059.04 5048.54 La Ruta Roja resulta ganadora, al tener menor Longitud Resistente. RESUMEN DE RESULTADOS: CONCLUSIÓN: = Ruta Roja 2. Método de las Pesos Relativos = Ruta Roja 3. Método de Bruce = Ruta Roja De los tres métodos da como ganadora a la ruta roja, la ruta a trabajar es la RUTA ROJA RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS 6. • • • • 7. 1. Método de las Pesos Absolutos Parte más estrecha en el cauce de un rio, especial para la ubicaci6n de un puente. Abra más baja y más amplia que permite mejor visibilidad y lograr un trazo en forma diagonal Para el trazo de curvas de volteo se debe buscar las distancias entre curvas más amplias o llanas posibles. Con el prop6sito de realizar una evaluaci6n preliminar más precisa, es necesario elaborar un perfil longitudinal de las rutas. CONCLUSIONES • Para la selección final de una rauta aplicamos el "método de Bruce" • Es importante evaluar y seleccionar la ruta más optima de acuerdo a las condiciones topográficas, geológicas, hidrológicas y de drenaje, ofrezca el
