FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

PARCIAL No 3 NOTA

Asignatura FERROCARRILES Y CARRETERAS Duración:Docente ING. GENARO INCHICAQUI BAUTISTA

1 ½ horasº

Observaciones- Mantener orden y limpieza 28/05/2016- Apagar los celulares- No hacer con lápiz

1. Con cargadores frontales CAT-350 neumático y volquetes VOLVO de 25.00 m3 se abastecerá de afirmado para relleno de base e=

0.60m y sub base de espesor e= 0.60m, arcilla y limo plástico – muy firme, con grado de compactación de 90%, para una longitud de 90 km, la ubicación de cantera está a 15.00 km. de centro de proyecto, duración de proyecto 360 días, y es de tercera clase T-III. (3 ptos)Datos:

o Eficiencia del cucharon 85%o Distancia a transportar 25.00 mo Velocidad de vuelta 8.00 km/ho Velocidad de ida 5.00 km/ho El tiempo de acenso – descarga - descenso 1.0 mino Capacidad de cucharon en m3 2.50 m3o Eficiencia G (ambos casos) 50/60=0.83

Volquete VOLVOo Tiempo de carga y descarga 6`minutoo Velocidad recorrido cargado 15.00 km/ho Velocidad recorrido descargado 25.00 km/h

Hallar:o Volumen de relleno de base y sub base ($ 200/m3)o Rendimiento de cargador frontal y Volqueteo No de equipos cargador y volqueteo Calcular en número de volquetes que requiere un cargador frontal

Solucion:Conversion: 1.08 -----90 ///// 1.20------100Volumen requerido para relleno: 90,000.00x7.80x1.20x1.20 = 1,010,880.00m3x($200/m3) = $ 202,176,000.00

o Rendimiento de cargador frontal y Volquete

Rendimiento de cargador frontal :Cm = tf+tvTf = 1`Tv = 25/8000/60+25/5000/60 = 0.1875 + 0.300 = 0.4875`Cm = 1`+ 0.4875`= 1.4875`R = (2.5x0.83x0.85x1.1x60)/1.4875 = 78.30 m3/hx8 = 626.40 m3/dia1,010,880.00/626.40.00 = 1,614.00dias/360.00dias = 5.00 unidades de cargadores

o Rendimiento de volquete Cm = tf+tvTf = 6`Tv = 15k/15k/h+15k/25k/h =60`+36`= 96`Cm = 96`+ 6`= 102`R = (25x0.83x60)/102`x1.10 = 11.10 m3/h x8 = 88.80 m3/dia1,010,880.00m3x/88.80 = 11,384.00dias/360.00dias = 32.00 unidades de volquetes

No de volquetes que requiere un cargador frontalN = 25 m3/2.5m3x0.85 = 11.80

Cm= tiempo de tractor en frecuencia 1.488`T1 = 11.80xCm = 11.80x1.488 = 17.60Tiempo de ida = 15k/15k/h=1h = 60`Tiempo de retorno = 15k/25k/h = 0.6h = 36`Tiempo de carga y descarga = 6`T2 = 60+36+6 = 102`

N=1 + t2/t1 = 1+102/17.60 = 6.80 //// 7.00 volquetes

2. Se va ejecutar reparación de pavimento de una carretera de tercera clase T-3 en dos direcciones opuestas en 2 tramos (L2 = 350.00m y L3 = 320.00m) y L1-L4=Lmax., se ejecutara en forma paralela, también se colocara el cerco metálico en las tres curvas, C-1, C-2 y C-3, con V = 80 km/h y ∆1=135º, ∆2=155º y ∆3=175º, Progresiva en B = 20+500, los vehículos atravesaran la zona de trabajo con la Vd.= 50km/h. (4 ptos)Hallar:

o El No de conos ($ 15), equipos de alumbrado ($ 100) y carteles de prevención ($ 20).o Metálica de 2 Crestas AASHTO M180 ($ 250) y Canal U de empalme 2 Crestas ($ 50) o Poste IPR de 6"X4" ($ 60) y Ménsula Reflejante Grado Alta Intensidad Ámbar ($ 10)o Tuercas de empalme y tuercas de anclaje de poste ($ 5)o Afirmado para reparación de vía e=0.50m y esponj 1.25 ($ 100/m3)o Pavimento para reparación de vía ($ 80/m2)o Excavación para base de poste de 1.00x0.50x0.50, con esp. 1.20.($ 35/m3)o Concreto f`c=175 kg/cm2 para base de postes ($ 150/m3)o Inversión total para reparación y colocación de cerco de seguridad

Solucion:

Rmin1 = 80x80/127(0.12+.14) = 6,400.00/33.02 = 193.80 m

LmaxL1 = 16.70x80 = 1,336.00 mLminL2= 16.70x 45 = 350.00 mLminL3 = 16.70x 35 = 320.00 mLmaxL4 = 16.70x 80 =1,336.00 m

Lc1 =2Πx 193.80(135/360) = 456.60 m Lc2 = 2Πx193.80(155/360) = 524.30 m Lc3 =2Πx 193.80(175/360) = 591.90 m

cantidad L1 L2 L3 L4Mdidas 1,336.00 350.00 320.00 1,336.00T Transicion 48.40 48.40 48.40 48.40T/2 24.20 24.20 24.20 24.20TLongitud 1,408.60 422.60 392.60 1,408.60Cono/3 471.00 142.00 132.00 471.00 1,216.00unx15 18,240.00Equipo mec. 2.00 2.00 2.00 2.00 8.00unx100 800.00Cartel de pr. 14.00 14.00 14.00 14.00 56.00unx20 1,120.00Curvas C-1 C-2 C-3Medidas 456.60 524.30 591.90Transicion 10.00 10.00 10.00Tlongitud 466.60 534.30 601.90Metal/12 39.00 45.00 50.00 134.00un $250.00 33,500.00MEmp 38.00 44.00 49.00 131.00un $50.00 6,550.00Tuerc Em. 684.00 792.00 882.00 2,358.00un $5.00 11,790.00

Poste/3 156.00 178.00 201.00 535.00un $60.00 32,700.00Ambar 535.00un $10.00 5,450.00Pernos A 468.00 534.00 603.00 1,605.00un $5.00 8,025.00Repar. Via 2,505.00 656.25 600.00 2,505.00 6,266.25m3 $100.00 626,625.00Paviment 4,008.00 1,050.00 960.00 4,008.00 10,026.00m2 $80.00 802,080.00Excav. P. 163.50m3 $35.00 5,722.50Concreto 136.30m3 $150.00 20,445.00Total de invers 1,575,197.50

T = 3.00x50x50/155 = 48.40 m

3. El tramo de proyecto de red ferroviaria rural de trocha media universal (1.435), está en movimiento de tierra a nivel rasante de ancho

=13.60m como indica figura: No 02, cuyo estudio se proyecta para 50 km de longitud.Datos: Vd = 60 km/h, R1 = 200.00 m., R2 = 185.00 m y R3 = 225.00 m, ∆1=120º ∆2=140º y ∆3=160º; distancias L1 = 1,500.00m, L2 = 1,050.00m, L3 = 1,100.00 m. y L4 =1,300.00 m. y en A = 20+200, (4.5 ptos)Hallar: o Longitud A-B, Puntos de controlo Replanteo de curvas c/.50 por método Angulo deflexióno Rieles ($200.00), durmientes($120.00), metal de empalme ($40.00), p. de sujeciones($30.00), metal de anclaje ($25) y pernos

de anclaje($15.00)o Inversión en materiales de red vial para todo el proyecto.

Solucion:

Rmin1 = 200.00 m Rmin2 = 185.00 m Rmin3 = 225.00 m.LmaxL1 = 16.70x80 = 1,500.00 mLminL2= 16.70x 45 = 1,050.00 mLminL3 = 16.70x 35 = 1,100.00 mLmaxL4 = 16.70x 80 =1,300.00 m

Lc1 =2Πx 200.00(120/360) = 418.90 m Lc2 = 2Πx185.00(140/360) = 452.00 m Lc3 =2Πx 225.00(160/360) = 628.30 m

o Longitud de A-B y Puntos de control, = 6,449.20 ml

A PC1 PT1 PC2 PT2 PC3 PT3 B20+200 21+700 22+118.90 23+168.90 23+620.90 24+720.90 25+349.20 26+649.20

Abcisa Cuerda parcial Cuerda

acumulado ∆

A 20+200 1500.00 0.00 0

PC1 21+700 0.00 0.00 0º00`00``

50.00 50.00 7º9`41.81``

50.00 100.00 14º19`23.62``

50.00 150.00 21º29`5.43``

C-1 50.00 200.00 28º38`47.24``

50.00 250.00 35º48`29.05``

50.00 300.00 42º58`10.86``

50.00 350.00 50º7`52.67``

50.00 400.00 57º17`34.48``

PT1 22+118.90 18.90 418.90 60º0`0

Lmax2 1,050.00

PC2 23+168.90 0.00 0.00 0º00`00``

50.00 50.00 7º44`36.11``

50.00 100.00 15º29`12.21``

C-2 50.00 150.00 23º13`48.32``

50.00 200.00 30º58`24.42``

50.00 250.00 38º43`0.53``

50.00 300.00 46º27`36.64``

50.00 350.00 54º12`12.74``

50.00 400.00 61º56`48.85``

PT2 23+620.90 52.00 452.00 70º0`0``

Lmax3 1,100.00

PC3 24+720.90 0.00 0.00 0º00`00``

50.00 50.00 6º21`58.99``

50.00 100.00 12º43`57.98``

50.00 150.00 19º5`56.96``

50.00 200.00 25º27`55.95``

C-3 50.00 250.00 31º49`54.94``

50.00 300.00 38º11`53.93``

50.00 350.00 44º33`52.91``

50.00 400.00 50º55`51.9``

50.00 450.00 57º17`50.89``

50.00 500.00 63º39`49.88``

50.00 550.00 70º1`48.87``

50.00 600.00 76º23`47.85``

PT3 25+349.20 28.30 628.30 80º0`0``

B 26+649.20 1300.00 0.00 0

o Rieles : 6,449.20/12 = 538x2 = 1,076x($200.00) = $ 215,200.00o Durmientes: 6,449.20/0.65 = 9,922.00x($120.00) = $ 1,190,640.00o Metal de empalme: 537x4 = 2,148.00x ($40.00) = $ 85,920.00o Pernos de sujeciones: 537x2 = 1,074.00x18 = 19,332.00x($30.00) = $ 579,960.00o Metal de anclaje:9,922.00x4 = 39,688.00x ($25) = $ 992,200.00o Pernos de anclaje: 39,688.00x4 = 158,752.00x($15.00) = $ 2,381,280.00

Inversion: $ 5,445,200.00----------6,449.20m ------------------------- 50,000.00m

o Inversión en materiales de red vial para todo el proyecto: $ 42,216,088.82

4. El proyecto ferroviario rural, está ubicado en 3,000 msnm, se está desarrollando entre las provincias de “A” y “B” en la Región Junín, pero entre las curvas C-1, C2 y C-3 presentan túneles, es zona rocoso medianamente intemperizadas en C-1=C-3 y en C-2 rocoso poco intemperizadas y restante de longitud de vía es corte 50% y relleno de 50% de arena muy compacta de h=1.80m aproximado. a nivel rasante de ancho =13.60m como indica figura: No 02, cuyo estudio se proyecta para 80 km de longitud.(4.5 ptos)Datos: Vd = 50 km/h, R1 = 200.00 m., R2 = 185.00 m y R3 = 225.00 m, ∆1=100º ∆2=130º y ∆3=170º; distancias L1 = 1,500.00m, L2 = 1,600.00m, L3 = 1,700.00 m. y L4 =1,500.00 m. y en A = 20+200, Dimensiones del túnel = 13.60x9.00m, deposito de solidos está a 10 km, el volquete transita a 20 km/h con carga y sin carga 30 km/h y tf= 6`, ef=0.85, esp 1.10Hallar: Responder utilizando los valores de tabla (costo y rendimiento de cada equipo). longitud de A-B y puntos de control

Volumen de corte (trinchera) restante de la vía, utilizando tractor sobre orrugas (D9L, HP=460, roca fija), costo de movimiento. Volumen de perforación de túneles, utilizando retroexcavadora sobre orrugas (Modelo 235, HP=195, roca fracmentada con

voladura), costo de movimiento Eliminación de volumen excavado, utilizando cargador frontal sobre llantas (CAT966, HP=200, material suelto), costo de carga

de material excavado. Rendimiento de volquete semitraler = 35m3 de HP=330, costo de eliminación de material excavado. Inversión total para el tramo en etapa de movimiento de tierra y proyectado para 80 km.

Solucion:

Rmin1 = 200.00 m Rmin2 = 185.00 m Rmin3 = 225.00 m.LmaxL1 = 16.70x80 = 1,500.00 mLminL2= 16.70x 45 = 1,600.00 mLminL3 = 16.70x 35 = 1,700.00 mLmaxL4 = 16.70x 80 =1,500.00 m

Lc1 =2Πx 200.00(100/360) = 349.10 m Lc2 = 2Πx185.00(130/360) = 419.80 m Lc3 =2Πx 225.00(170/360) = 667.60 m

o Longitud de A-B y Puntos de control, = 7,736.50 ml

A PC1 PT1 PC2 PT2 PC3 PT3 B20+200 21+700 22+049.10 23+649.10 24+068.90 25+768.90 26+436.50 27+936.50

o Volumen de corte (trinchera) restante de la vía, utilizando tractor sobre orrugas (D9L, HP=460, roca fija), costo de movimiento.L1+L2+L3+L4 = 6,300.00x13.60x1.80x1.28x0.50 = 98,703.40m3 excavacion de trincheraLuego el Rend = 1,180.00m3/dia en 3,000 snm /////// 98,703.40m3/1,180.00 = 84.00/dia /Costo del equipo = 361.40/hx8 = 2,891.20/dia, entonces tenemos: 84.00x2,891.20 = S/. 242,860.80

o Volumen de perforación de túneles, utilizando retroexcavadora sobre orrugas (Modelo 235, HP=195, roca fracmentada con voladura), costo de movimiento Ac = πxR^2, pero para tunel es Ac/2Areas de tunel: 13.60x2.20 = 29.90m2 + πx(6.80)^2/2 = 72.63m2 =102.50m2C-1 + C-3 = 1,016.70x102.50x1.25 = 130,264.70m3C-2 = 419.80x102.50x1.50 = 64,544.30m3 Volumen total excavación de tunel : 194,809.00m3Luego el Rend = 770.00m3/dia en 3,000 snm /////// 194,809.00m3/770.00m3 = 253.00/dia /Costo del equipo = 297.07/hx8 = 2,376.56/dia, entonces tenemos:253.00x2,376.56 = S/. 601,269.68

o Eliminación de volumen excavado, utilizando cargador frontal sobre llantas (CAT966, HP=200, material suelto), costo de carga de material excavado.Volumen a eliminar: 293,512.40m3Luego el Rend = 830.00m3/dia en 3,000 snm /////// 293,512.40m3/830.00m3 = 354.00/dia Costo del equipo = 183.44/hx8 = 1,467.52/dia, entonces tenemos: 354.00x1,467.52 = S/. 519,502.10

o Rendimiento de volquete semitraler = 35m3 de HP=330, costo de eliminación de material excavado. Rendimiento de volquete Cm = tf+tvTf = 6`Tv = 10k/20k/h+10k/30k/h =30`+20`= 50`Cm = 50`+ 6`= 56`

R = (35x0.85x60)/56`x1.10 = 29.00 m3/h x8 = 232.00 m3/dialuego: 293,512.40m3/232.00m3 = 1,266.00/dia

Costo del equipo = 193.73/hx8 = 1,549.84/dia, entonces tenemos: 1,266.00x1,549.84 = S/. 1,783,865.80 , 1,962,097.40

Costo total para 7,736.50 ml = $ 3,325,730.00 80,000.00 ml = $ 34,390,021.30

o Inversión total para el tramo en etapa de movimiento de tierra y proyectado para 80 km.= $ 34,390,021.30

5. Un proyecto ferroviaria rural de longitud 100 km. está a nivel de rasante y se proyecta formular la estructura vial a nivel de transitable y se ejecuta, el contratista abastecerá de material selecto de una cantera ubicado a 12 km de centro de proyecto, la empresa proveedora está solicitando cuantos equipos a utilizar para abastecer el volumen de material selecto (tractor oruga, excavadora oruga, cargador frontal y volquetes), para la compactación y nivelación se usara (motoniveladora y rodillo compactador) el tiempo que durara el proyecto es 360 días útiles. (4 ptos)Datos: Material de cantera es (Limo no plástico-muy compacto con grado de compactación a 90%), y piedra chancada con esp. 1.30, con la figura No 01, el volquete transita a 20 km/h con carga y sin carga 30 km/h y tf= 6`, ef=0.85, esp 1.10Hallar: Responder utilizando los valores de tabla (costo y rendimiento de cada equipo).

El volumen de material para terraplén, plataforma y balasto Costo total de abastecimiento de material de cantera: (tractor sobre orrugas (D9L, HP=460, roca fija), (retroexcavadora

sobre orrugas (Modelo 235, HP=195, roca fracmentada con voladura), (cargador frontal sobre llantas (CAT966, HP=200,material suelto), volquete semitraler = 35m3 de HP=330,

Costo total de compactación de terraplén y plataforma: (motoniveladora tipo 146, HP=180, (rodillo compactadora tipo CC-43, tándem, HP=140), solo una capa.

Rieles ($200.00), durmientes($120.00), metal de empalme ($40.00), p. de sujeciones($30.00), metal de anclaje ($25) y pernos de anclaje($15.00)

Inversión total del proyecto ferroviario.Solucion:

Conversion: 1.11-------90 ////// 1.233--------100o Volumen de material para terraplén: 100,000.00x7.35x0.70x1.233 = 634,378.50m3

Volumen de material para plataforma: 100,000.00x6.15x0.50x1.233 = 379,147.50m3Volumen de material para balasto: 100,000.00x4.15x0.50x1.30 = 269,750.00m3 – 0.0492m3x153,847.00 = 7,569.30m3 = 262,180.70m3Total volumen requerido para estructura de línea férrea : 1,275,706.70m3

o Costo total de abastecimiento de material de cantera: (tractor sobre orrugas (D9L, HP=460, roca fija), (retroexcavadora sobre orrugas (Modelo 235, HP=195, roca fracmentada con voladura), (cargador frontal sobre llantas (CAT966, HP=200,material suelto), volquete semitraler = 35m3 de HP=330, Tractor sobre orrugas (D9L, HP=460, roca fija),

Luego el Rend = 1,180.00m3/dia en 3,000 snm /////// 1,275,706.70m3/1,180.00 = 1,081.00/dia /360dia = 3.00 tractor orrugasCosto del equipo = 361.40/hx8 = 2,891.20/dia, entonces tenemos: 1,081.00x2,891.20 = S/. 3,125,387.20

o Retroexcavadora sobre orrugas (Modelo 235, HP=195, roca fracmentada con voladuraLuego el Rend = 770.00m3/dia en 3,000 snm /////// 1,275,706.70m3/770.00m3 = 1,657.00/dia /360dia = 5.00 retroexcavadoraCosto del equipo = 297.07/hx8 = 2,376.56/dia, entonces tenemos:1,657.00x2,376.56 = S/. 3,937,859.90

o Cargador frontal sobre llantas (CAT966, HP=200,material suelto),Luego el Rend = 830.00m3/dia en 3,000 snm /////// 1,275,706.70m3/830.00m3 = 1,537.00/dia /360dia = 5.00 cargador frontalCosto del equipo = 183.44/hx8 = 1,467.52/dia, entonces tenemos: 1,537.00x1,467.52 = S/. 2,255,578.20

o Volquete semitraler = 35m3 de HP=330,Rendimiento de volquete Cm = tf+tvTf = 6`Tv = 12k/20k/h+12k/30k/h =36`+24`= 60`Cm = 60`+ 6`= 66`R = (35x0.85x60)/66`x1.10 = 24.60 m3/h x8 = 196.80 m3/dialuego: 1,275,706.70m3/196.80m3 = 6,483.00/dia /360dia = 18.00 camionesCosto del equipo = 193.73/hx8 = 1,549.84/dia, entonces tenemos: 6,483.00x1,549.84 = S/. 10,047,612.70

o Costo total de compactación de terraplén y plataforma: (motoniveladora tipo 146, HP=180, (rodillo compactadora tipo CC-43, tándem, HP=140), solo una capa

Motoniveladora tipo 146, HP=180Area a nivelar 100,000.00x6.65 + 100,000.00x5.65 = 1,230,000.00m2Luego el Rend = 2,440.00m2/dia en 3,000 snm /////// 1,230,000.00m2/2,440.00m2 = 505.00/dia /360dia = 2.00 motoniveladorasCosto del equipo = 168.11/hx8 = 1,344.88/dia, entonces tenemos: 505.00x1,344.88 = S/. 679,164.40

o Rodillo compactadora tipo CC-43, tándem, HP=140)

Luego el Rend = 1,130.00m3/dia en 3,000 snm /////// 1,013,526.00m3/1,130.00m3 = 897.00/dia /360dia = 3.00 rodillo compactadoraCosto del equipo = 91.28/hx8 = 730.24/dia, entonces tenemos: 897.00x730.24 = S/. 655,025.30

o Rieles:100,000.00/12.00 = 8,334.00x2.00 = 16,668.00x ($200.00) = $ 3,333,600.00Durmientes: 100,000.00/0.65 = 153,847.00x($120.00) = $ 18,461,640.00Metal de empalme:8,333.00x4.00 = 33,332.00x ($40.00 = $ 1,333,280.00Pernos. de sujeciones: 8,333.00x2.00x18.00 = 299,988.00x($30.00) = 8,999,640.00Metal de anclaje: 153,847.00x4.00 = 615,388.00x ($25) = $ 15,384,700.00Pernos de anclaje: 615,388.00x4.00 = 2,461,552.00x($15.00) = $ 36,923,280.00

Inversión total del proyecto ferroviario $ 105,103,767.70

Figura : 01 estructura de base de red vial

Figura: No 02 ancho de vía de ferrocarril incluido cunetas de drenaje.