UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE … · El polígono fue abscisado cada 20 m en...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

REHABILITACIÓN DE LA VÍA TANLAHUA – PERUCHO,

ABSCISAS Km 6+000 – Km 12+000

TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE

INGENIERO CIVIL

AUTOR: OBANDO OÑATE JAIRO GEOVANNY

TUTOR: Ing. JORGE LUIS SANTAMARIA CARRERA, MSc

QUITO-ECUADOR

2014

DEDICATORIA

Principalmente quiero dedicar éste trabajo a mi madre Mercedes, por haberme regalado el don de la vida, por ser mi fortaleza en mis momentos de debilidad y brindarme una vida llena de mucho aprendizaje, experiencia, felicidad y haber llegado en el momento más importante de mi formación profesional. Con todo mi cariño y mi amor para mi segunda madre Blanca, por el apoyo ilimitado e incondicional que siempre me ha otorgado.

A mi mejor amigo Drako, que en éstos últimos años me supo acompañar con su

presencia y felicidad.

A Dios todopoderoso.

Jairo Obando Oñate.

ii

AGRADECIMIENTOS

Agradezcco a toda mi familia por el apoyo constante e incondicional en toda mi vida y más

aún durante mi carrera universitaria, en especial quiero expresar mi más grande

agradecimiento a mi madre Mercedes, que sin su ayuda no habría sido posible lograr

culminar mi profesión.

A la Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática, Carrera de Ingeniería

Civil de la Universidad Central del Ecuador, por haberme dado la oportunidad de

formarme como profesional y otorgarme los conocimientos que he adquirido durante mi

formación como profesional.

Agradezco a los Ingenieros Jorge Santamaría, Bolívar Latorre y Ramiro Erazo por su

colaboración y auyda para el desarrollo de éste poryecto de graduación.

Al Ingeniero Bolívar Latorre por su amistad, colaboración y ayuda en la dirección del

presente proyecto.

A todos mis amigos y compañeros, por su apoyo durante toda mi carrera universitaria.

A Dios todopoderoso. Jairo Obando Oñate

iii

AUTORIZACIÓN DE AUTORÍA INTELECTUAL

Yo, OBANDO OÑATE JAIRO GEOVANNY, en calidad de autor del trabajo de

investigación o tesis realizada sobre: REHABILITACIÓN DE LA VÍA TANLAHUA

PERUCHO ABSCISAS Km 6+000 — Km 12+000, por la presente autorizo a la

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos que

me pertenecen o de parte de los que contiene esta obra, con fines estrictamente

académicos o de investigación.

Los derechos como autor me corresponden, con excepción de la presente autorización,

seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los artículos 5, 6, 8,

19 y demás pertinentes de la ley de Propiedad Intelectual y su reglamento.

Quito, 07 de Enero de 2015

Obando Oñate Jairo Geovanny

CI. 0401019690

iv

Quito, 09 de diciembre de 2014

IngenieraSusana GUZAMAN, MSc.DIRECTORA, CARRERA INGENIERA CIVILPresente.-

De mi consideración:

En relación al oficio FI-DCIC-2014-1322 en calidad de Tutor de proyecto de investigación: “REHABILITACIÓN DE LA VÍA TANLAHUA-PERUCHO ABS. 6+000- 12+000”, presentado y desarrollado por el señor OBANDO OÑATE Jairo Geovanny, previo a la obtención del Título de Ingeniera Civil, considero que dicho trabajo CUMPLE con los requisitos necesarios.

Particular que comunico a fin de que se continúe con el trámite pertinente.

Atentamente,

DOCENTE, CARRERA ING. CIVIL

INFORME SOBRE CULMINACIÓN Y TERMINACIÓN DE TESIS

Tema: REHABILITACIÓN DE LA VÍA TANLAHUA - PERUCHO ABSCISAS Km

6+000-K m 12+000.

Tutor: Msc. Ing. Jorge Luis Santamaría Carrera.

1._ Antecedentes

Mediante el oficio FI-DCIC-2014-1322 del 02 de diciembre del 2014, el director de la

carrera de Ingeniería Civil autoriza la correspondiente denuncia de tesis

“REHABILITACIÓN DE LA VÍA TANLAHUA - PERUCHO ABSCISAS Km 6+000 -

Km 12+000”, solicitando al ingeniero Jorge Santamaría en calidad de tutor se sirva

analizar, dirigir y orientar y a su vez emitir el presente informe de culminación de trabajo

de graduación.

2._ Desarrollo de la tesis

- CAPÍTULO I:

Este capítulo hace referencia a la ubicación y coordenadas donde se encuentra el

proyecto a rehabilitarse.

- CAPÍTULO II:

En éste capítulo se describe el proceso del levantamiento topográfico que se hizo en

la vía existente y se hace una pequeña introducción de lo que son los conceptos de

altimetría, planimetría y puntos de detalle.

- CAPÍTULO III:

En éste capítulo se hace el estudio de tráfico que circula por la zona del proyecto, la

estimación de dicho tráfico y se logró determinar el tráfico promedio anual y la

proyección del tráfico futuro.

vi

C A P ÍT U L O IV:

Se procede hacer al diseño geométrico de la vía contemplando los criterios de

diseño vial, tomando en cuenta las características del proyecto, logrando determinar

la clase de carretera, velocidad de diseño con sus parámetros, radios mínimos de

curvatura para posteriormente realizar el diseño horizontal como vertical, se

determina la sección típica adoptada de la vía.

CAPÍTULO V:

Se realizan los estudios del suelo en cual se encuentra el proyecto a rehabilitarse, se

determina clase de suelo, resistencia a la penetración, granulometría, parámetros

indispensables que servirán posteriormente para el diseño de la estructura del

pavimento. Se hace una análisis de las canteras que se encuentran alrededor del

proyecto, las mismas que servirían de abastecimiento de material a nuestro

proyecto.

CAPÍTULO VI:

En éste capítulo se realiza el diseño definitivo de la estructura del pavimento tanto

sub base, base asó como los espesores de dicho pavimento , siguiendo los

procedimientos y metodología por la AASHTO y las Normas Ecuatorianas de

Vialidad previstas por el Ministerios de transportes y Obras Públicas.

CAPÍTULO VII:

Se hacen investigaciones de la meteorología del sector, intensidad de lluvia,

parámetros que servirán para posteriormente proponer el drenaje que tendrá la vía,

así como también se determinan parámetros físicos, tiempos de concentración para

el diseño de obras de drenaje menor.

vii

C A P ÍT U L O VIII:

En éste último capítulo se procede a realizar las debidas conclusiones y

recomendaciones que se deben tomar en cuenta para de análisis, diseño y

construcción para que en el futuro se realice la materialización de nuestro proyecto

con las debidas recomendaciones que se detallan en éste capítulo.

3.- Conclusiones

El estudio y realización de este tipo de proyectos enriquece a la formación profesional del

futuro del Ingeniero Civil, ya que permite llevar a la práctica los conocimientos adquiridos

en la formación como profesional, adquiriendo criterio y experiencia a través del

planteamiento de soluciones a los diferentes problemas del tráfico que se tiene en la

actualidad. En virtud a lo manifestado anteriormente, todas las actividades desarrolladas

han sido satisfactorias y los resultados obtenidos en el transcurso del desarrollo de la tesis

son los esperados. Por consiguiente emito mi aprobación a este trabajo de graduación y

recomiendo proseguir con el trámite respectivo hasta la graduación del señor OBANDO

OÑATE JAIRO GEOVANNY.

En la ciudad de Quito, a los 09 días del mes de diciembre del 2014.

DOCENTE, CARRERA ING. CIVIL

viii

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVILDIRECCIÓN

RESULTADO DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN

Quito DM.:> L C7 £...!2 &(Ü.llCß..¿£¡..-¿.01 ̂

Señor:.. O h n i id û ....D .ñ ü f r i. .

TEMA: rr................... ih -

V

FIRMA

Dra. Ruth Flores Chacón SECRETARIA ABOGADA

PROMEDIO

TRIBUNAL

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CALIFICACIÓN:

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zo í/z / a /TE

PROFESOR (A)NOTA SOBRE VEINTE

LETRAS

Ciudad Universitaria - Telf.: 2236-987 ext. 216 - Telefax: 2226-039 - E-mail: [email protected]

CONTENIDO

DEDICATORIA.............................................................................................................. ii

AGRADECIMIENTOS.................................................................................................. iii

AUTORIZACIÓN DE AUTORÍA INTELECTUAL..................................................... iv

CERTIFICACIÓN........................................................................................................... v

INFORME SOBRE CULMINACIÓN Y TERMINACIÓN DE TESIS......................... vi

RESULTADOS DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN................................................. ix

LISTA DE TABLAS.........................................................................................................x

LISTA DE CUADROS……………………………………………………...……….…xi

LISTA DE FIGURAS................................................................................................ …xii

LISTA DE FOTOGRAFÍAS………………………………………………….………xiii

RESUMEN....................................................................................................................xxi

ABSTRACT..................................................................................................................xxii

1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO……………………………….….…1

1.1 ANTECEDENTES…………………………………………………………….….1

1.2 OBJETIVOS……………………………………………………………………....2

1.2.1 Objetivo general…………………………………………………….……….2

1.2.2 Objetivos Específicos…………………………………………………….….2

1.3 DATOS DEL PROYECTO…………………………………………………....….2

1.4 UBICACIÓN DEL PROYECTO………………………………………………....3

1.5 SITUACIÓN ACTUAL DE LA VÍA…………………………………………….4

2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO………………………………………….......7

2.1 PLANIMETRÍA………………………………………………………………….10

2.2 ALTIMETRÍA…………………………………………………………………....11

2.3 PUNTOS DE DETALLE………………………………………………………...15

3 ESTUDIO DEL TRÁFICO…………………………………………………………..16

3.1 INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….16

3.2 ALCANCE……………………………………………………………………….17

3.3 INVESTIGACIÓN PRELIMINAR DEL PROYECTO………………………….17

x

. xx....xx

xiii

xv

xvii

...xviii

....xix

3.4 ESTIMACIÓN DEL TRÁFICO………………………………………………….20

3.5 DETERMINACIÓN DEL TRÁFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL…………21

3.6 PROYECCIÓN DEL TRÁFICO…………………………………………………22

4 DISEÑO GEOMÉTRICO DE LA VÍA………………………………………………24

4.1 CRITERIOS DE DISEÑO………………………………………………………..25

4.2 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO…………………………………….....26

4.3 CLASE DE CARRETERA………………………………………………………27

4.4 NORMAS DE DISEÑO………………………………………………………….27

4.4.1 Velocidad de diseño………….……………………………………………….28

4.4.2 Radio mínimo de curvas horizontales………………..…..…………………...37

4.4.3 Pendientes máximas y mínimas………….……………………………………37

4.5 SECCIÓN TÍPICA ADOPTADA………………………………………………...38

4.5.1 Sección típica adoptada……………………………………………………….43

4.6 ALINEAMIENTO HORIZONTAL Y VERTICAL……………………………...45

4.6.1 Alineamiento horizontal……………..………………………………………..45

4.6.2 Alineamiento vertical…………………………………………………………61

5 ESTUDIOS DE SUELOS CON DCP (CBR)……..………………………………….73

5.1 ANTECEDENTES………………………………………………………………..73

5.2 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO……………………………………...………76

5.3DATOS PARA EL PREDISEÑO…………………………………………………81

5.4 DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO………………………………...82

5.5 FUENTE DE MATERIALES…………………………………………………….83

xi

5.5.1 Canteras…………………...…………………………………………………...83

6 DISEÑO DEFINITIVO DE LA ESTRUCTURA……………………………………84

6.1 CONSIDERACIOMES PREVIAS……………………………………………….84

6.2 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA………………………………………………..87

7 INFORMACIÓN HIDRO-METEREOLÓGICA…………………………………...100

7.1 OBJETIVO………………………………………………………………………100

7.2 DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE DRENAJE MENOR………………………100

7.3 METEOROLOGÍA……………………………………………………………...108

8 CONCLUSIONES RECOMENDACIONES………………………………………114

8.1CONCLUSIONES……………………………………………………………….114

8.2 RECOMENDACIONES………………………………………………………...115

8.3 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………...116

xii

LISTA DE TABLAS

TABLA 1: Coordenadas de ubicación del proyecto…………………………….……...4

TABLA 2: Clasificación de las carreteras……………………………………………...27

TABLA 3: Clasificación de los caminos vecinales………………………………….....27

TABLA 4: Valores de diseño recomendados para carreteras…………………………….28

TABLA 5: Velocidades de diseño del MTOP………………………………………....29

TABLA 6: Valores de diseño de las distancias de visibilidad mínimas…...……...…...32

TABLA 7: Elementos de la distancia de visibilidad…………………………………….....35

TABLA 8: Relaciones entre velocidades de rebasamiento y de diseño…………………..35

TABLA 9: Curvas verticales cóncavas y convexas mínimas……………………………..38

TABLA 10: Ancho de calzada según la clase de carretera……………………………......40

TABLA 11: Valores de diseño para espaldones…………………………………………...41

TABLA 12: Ecuaciones para determinar la longitud de la curva vertical………………...66

TABLA 13: Tamaño de partículas de suelo según varias organizaciones………………..75

TABLA 14: Denominación y tamaño de Suelos Granulares y Cohesivos………..…...77

TABLA 15: Valores típicos de consistencia de suelo………………………………...78

TABLA 16: Confiabilidad recomendada……………………………………………..86

TABLA 17: Comportamiento del pavimento con y sin errores en el tránsito………...86

TABLA 18: Coeficientes de drenaje……………………………………………….…86

TABLA 19: Serviciabilidad de pavimentos…………………………………………...87

TABLA 20: Resultados obtenidos de los cálculos…………………………………....94

TABLA 21: Espesores mínimos admisibles para capas asfálticas y base granular….…94

TABLA 22: Espesores mínimos de la estructura del pavimento………………………96

TABLA 23: Resultados obtenidos para el diseño de la estructura del pavimento……..98

xiii

TABLA 24: Espesores de la estructura del pavimento………………………………...99

TABLA 25: Valores del coeficiente de escorrentía C………………………………...103

TABLA 26: Valores Obtenidos de intensidad de lluvia Id…………………………...104

xiv

LISTA DE CUADROS

CUADRO 1: Conteo vehicular de la vía en estudio…………………………………...21

CUADRO 2: Totalidad de vehículos de diseño………………………………………..21

CUADRO 3: Elementos de la sección transversal……………………………………..44

CUADRO 4: Elementos de la curva espiral N° 42 derecha……………………………54

CUADRO 5: Elementos de la curva espiral N° 44 derecha……………………………54

CUADRO 6: Elementos de la curva espiral N° 45 Izquierda………………………….54

CUADRO 7: Elementos de la curva espiral N° 46 Derecha……………..…………….55

CUADRO 8: Elementos de la curva espiral N° 47 Derecha…………………………...55

CUADRO 9: Elementos de la curva espiral N° 48 Izquierda………………………….55

CUADRO 10: Elementos de la curva espiral N° 49 Derecha………………………….56

CUADRO 11: Elementos de la curva espiral N° 50 Izquierda…………………………56

CUADRO 12: Elementos de la curva espiral N° 51 Derecha………………………….56



CUADRO 15: Elementos de curvas circulares 1, 2, 3,..etc del proyecto………………57

CUADRO 16: Elementos de curvas circulares N° 10, 11, etc del proyecto……………58

CUADRO 17: Elementos de curvas circulares N° 16, 17, etc del proyecto……………58

CUADRO 18: Resumen de curvas horizontales N° 1………………………………….59

CUADRO 19: Resumen de curvas horizontales N° 2…………………………………60

CUADRO 20: Valores de Diseño de las gradientes Longitudinales máximas…………63

CUADRO 21: Valores mínimos del coeficiente “K”………………………………….67

CUADRO 22: Elementos de la curva vertical N° 1…………………………………...68



xv






CUADRO 30: Resumen de curvas verticales…………………………………………..72

xvi

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1: Mapa de ubicación del proyecto………………………………………………..3

FIGURA 2: Componentes del diseño geométrico……………………………………...24

FIGURA 3: Distancia de visibilidad de rebasamiento…………………………………34

FIGURA 4: Sección típica adoptada…………………………………………………..39

FIGURA 5: Cuneta triangular………………………………………………………….43

FIGURA 6: Elementos de una curva…………………………………………………...47

FIGURA 7: Fuerza centrífuga actuante en un vehículo………………………………..50

FIGURA 8: Elementos del Alineamiento Vertical……………………………………..61

FIGURA 9: Perfil del terreno…………………………………………………………..62

FIGURA 10: Elementos de la curva vertical…………………………………………...65

FIGURA 11: Determinación del índice CBR…………………………………….…….80

FIGURA 12: Variación del Coeficiente Estructural a 3…………………………….….89

FIGURA 13: Variación del Coeficiente Estructural a2…………………………….…..90

FIGURA 14: Variación del Coeficiente Estructural a1…………………………….…..91

FIGURA 15: Determinación del número estructural SN 1…………………………….91



FIGURA 18: Determinación del número estructural SN 1*……………….……….….96

FIGURA 19: Determinación del número estructural SN 2*…………………………....97

FIGURA 20: Determinación del número estructural SN 3*…………………………....97

xvii

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

FOTOGRAFÍA 1: Panorámica de inicio del proyecto…………………………………..5

FOTOGRAFÍA 2: Estado actual de la vía, ABS Km 7+000…………………………….6

FOTOGRAFÍA 3: Ubicación de la mina Tanlahua……………………………………...6

FOTOGRAFÍA 4: Colocación del GPS al inicio del proyecto………………………….8

FOTOGRAFÍA 5: Captación de señal del GPS…………………………………………8

FOTOGRAFÍA 6: Colocación de la estación total en puntos estratégicos……………...9

FOTOGRAFÍA 7: Levantamiento de la faja topográfica de la vía……………………...9

FOTOGRAFÍA 8: Base y GPS. ………………………………………………………..12

FOTOGRAFÍA 9: Bastón y trípode de GPS…………………………………………...12

FOTOGRAFÍA 10: Estación total Sokkia 610…………………………………………13

FOTOGRAFÍA 11: Base de la estación total Sokkia 610……………………………...13

FOTOGRAFÍA 12: Prisma de la estación total Sokkia 610……………………………14

xviii

RESUMEN

REHABILITACIÓN DE LA VÍA TANLAHUA–PERUCHO, ABS. 6+000– 12+000

El presente proyecto de titulación contempla los estudios de ingeniería para la rehabilitación de la

vía Tanlahua – Perucho, perteneciente a la parroquia San Antonio de Pichincha, contemplando un

trazado de 6.000 Km, partiendo desde la abscisa Km 6+000 y finalizando en la abscisa Km 12+000

de la vía existente.

En la etapa preliminar, con el propósito de tener un control sobre el alineamiento horizontal, se

colocaron 2 puntos GPS. De estos puntos se partió con un polígono preliminar abscisado y nivelado

geométricamente, desde el cual se realizo el levantamiento topográfico de la vía en un ancho de 70

m, 35 m a cada lado del eje de la vía existente.

Estos datos fueron procesados y dibujados, obteniéndose una topografía a escala 1:1.000 que

permitió definir los alineamientos horizontales correctos y a qué lado debía realizarse el

ensanchamiento propuesto. Adicionalmente se realizó el levantamiento topográfico de las

quebradas con el objeto de tener mayor información para el diseño del drenaje. Una vez aprobado el

estudio preliminar, se materializó el polígono de replanteo en el terreno, en base a coordenadas

tomadas del polígono preliminar, con relación al eje del proyecto de diseño. Estos polígonos se

localizaron utilizando una Estación Total para obtener distancias y ángulos horizontales.

El polígono fue abscisado cada 20 m en tangentes y cada 10 m en las curvas circulares y, además,

en los puntos de inflexión, como son los bordes superiores, inferiores y en el fondo de ríos o

quebradas. Posteriormente se referenció los elementos de las curvas circulares, como son los PC,

PT, TE, ET, etc., luego se efectuó la nivelación geométrica cerrada, partiendo de los puntos GPS y

que contienen cotas referidas al nivel del mar, colocándose referencias de nivel. Con los datos de

campo ya procesados y dibujados, tanto en planta como en perfil, se procedió al reajuste del

proyecto vertical.

DESCRIPTORES: REHABILITACIÓN VÍA TANLAHUA PERUCHO / TOPOGRAFÍA DEL TERRENO

SECTOR DE TANLAHUA / ABSCISADO DEL EJE DE LA VÍA TANLAHUA / DRENAJE VIAL /

ESTACIÓN TOTAL / ANCHO DE VÍA TANLAHUA PERUCHO.

xix

ABSTRACT

REHABILITATION OF TANLAHUA – PERUCHO HIGHWAY ABS. 6+000 - 12+000

The present qualification project contemplates the engineering studies for the rehabilitation of Tanlahua - Perucho highway, which belongs to the San Antonio de Pichincha County. The highway considers a planning of 6000 Km, from the abscissa Km 6+000 to the abscissa Km 12+000 of the existing highway.

In order to obtain control over the horizontal alignment, during the preliminary stage of the project, 2 GPS points were placed. These 2 points served as the initial reference to plot a geometrically abscissed and straightened preliminary polygon; from which, the topographic survey of the highway was made, considering a width of 70 m, 35 m at each side of the axe of the existing highway.

These data were processed and plotted, obtaining a 1:1000 scale topography which allowed defining the correct horizontal alignments and the right side of the highway where the proposed widening should be made.

Once the preliminary study was approved, the redrawing polygon was materialized over the terrain, considering the coordinates of the preliminary polygon, regarding the axe of the design project.

These polygons were placed using a Total Station in order to obtain distances and horizontal angles.

The polygon was abscissed every 20 m in tangents and every 10 m in circular curves and also, in the inflection points, like the upper and lower borders, and in the bottom of rivers and gorges. Afterwards, the elements of the circular curves were referenced, like the PC, PT, TE, ET, etc., and then the closed geometric leveling was made, from the GPS points that contain sea level referred benchmarks, placing level references. With all the field data already processed and plotted, in both horizontal and vertical, the re-adjustment of the vertical project was made.

DESCRIPTORS: REHABILITATION OF TANLAHUA PERUCHO HIGHWAY / TOPOGRAPHY INDUSTRY TANLAHUA / ABSCISSED AXE HIGHWAY TANLAHUA / DRAIN ROAD / TOTAL STATION / GAUGE TANLAGUA PERUCHO.

xx

CERTIFICACIÓN

A petición del Sr. OBANDO OÑATE JAIRO GEOVANNY, yo Paúl Francisco Cárdenas

Lucas con C.C. 040123480-2, con los títulos de Suficiencia y Proficiencia en el Idioma

Inglés otorgados por el CENTRO DE EDUCACIÓN CONTÍNUA (CEC), de la Escuela

Politécnica Nacional, he realizado la traducción del resumen del trabajo de graduación

sobre el tema:

“REHABILIATACIÓN DE LA VÍA TANLAHUA - PERUCHO ABSCISAS Km

6+000 - Km 12+000”.

Dado que poseo los conocim ientos necesarios para realizar dicho trabajo y certifico lo

m encionado con el documento adjunto.

Quito, 07 de Enero de 2015

Paúl Francisco Cárdenas Lucas

C .C .040123480-2.

xxi

1

CAPÍTULO I

1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO

1.1 ANTECEDENTES

Una carretera es un sistema de transporte que permite la circulación de vehículos en condiciones

de continuidad, seguridad, rapidez y comodidad. Las carreteras pueden ser de una o varias

calzadas, cada calzada puede estar conformada por uno o varios carriles y tener uno o ambos

sentidos de circulación, de acuerdo a los volúmenes en la demanda del tránsito, la composición

vehicular, su clasificación funcional y distribución direccional.

Con el paso del tiempo el número de vehículos se ha ido incrementando al igual que el número

de personas aumentando el tráfico, tiempo y costo de viaje, por lo que se ha visto en la necesidad

de construir, ampliar o mejorar las carreteras con velocidades más elevadas, esto obliga a que las

carreteras cumplan con condiciones técnicas muy rigurosas.

En nuestro país es necesario mejorar la cantidad así como también la calidad de la red vial

existente de manera que sea más eficiente y segura, tomando en cuenta que la construcción de

una carretera influye en el desarrollo económico, incrementando la producción y el consumo,

disminuyendo costos mejorando así la calidad de vida de la población ubicada en la zona de

influencia.

El presente proyecto de titulación contempla los estudios de ingeniería para la rehabilitación de

la vía Tanlahua – Perucho, perteneciente a la parroquia San Antonio de Pichincha, contemplando

un trazado de 6.000 Km, partiendo desde la abscisa Km 6+000 y finalizando en la abscisa Km

12+000.

Entendiéndose como rehabilitación de una vía o camino existente a la recuperación y

mejoramiento de las condiciones iniciales de la vía de tal forma que se cumplan las

especificaciones técnicas así como actividades de construcción de obras de drenaje, recuperación

o mejoramiento de la capa de rodadura, reconstrucción de sub-base y base o capa de rodadura,

obras de estabilización.

2

Dicho proyecto de rehabilitación y mejoramiento de este camino existente permitirá en el futuro

una mejor movilización de los vehículos livianos así como también de vehículos pesados que

transportan el material proveniente de las canteras y de la población que vive alrededor de este

camino.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 OBJETIVO GENERAL

Rehabilitar la vía existe mediante el mejoramiento de su trazado geométrico y dimensiones

originales con el fin de mejorar su nivel de servicio y adecuarla a las condiciones requeridas por

el tránsito actual y futuro.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1._ Efectuar el levantamiento topográfico de la zona en la cual está ubicada la vía.

2._ Realizar el diseño del proyecto horizontal y vertical de la vía en estudio.

3._ Realizar el diseño de la estructura del pavimento de la vía, de acuerdo a las características

topográficas, volumen del tráfico y de resistencia del suelo.

1.3 DATOS DEL PROYECTO

El presente proyecto contempla los estudios de rehabilitación y mejoramiento de la vía Tanlahua

Perucho, perteneciente a la parroquia de San Antonio de Pichincha, el mismo que tiene un

trazado total de 6.000 Km, partiendo desde la abscisa Km 6+000 y finalizando en la abscisa Km

12+000.

Este proyecto nace desde el sector de Rumicucho perteneciente a San Antonio de Pichincha y

atraviesa el camino existente hacia la población de Perucho atravesando el barrio Tanlahua para

finalmente llegar al sitio conocido como Loma Cabuyal. De acuerdo a las normas de diseño

geométrico y secciones típicas publicadas en el 2003 por el Ministerio de Obras Públicas, la vía

en estudio corresponde a un camino vecinal CV.7 de calzada 1 y 2 carriles. Desde el punto de

vista geológico, los terrenos presentes en la zona de estudio pertenecen al Cuaternario y al

3

Mesozoico; representados por depósitos de origen aluvial y coluvial y de origen volcánico:

material piroclástico, tobas, aglomerados, cenizas y flujos de lavas y a materiales metavolcánicos

y metasedimentos.

Los materiales a excavarse, de acuerdo a la clasificación propuesta se estima en un 60% para

suelo, 20% como marginal y un 20% para roca, evaluación realizada de acuerdo al tipo de

material presente en superficie.

1.4 UBICACIÓN DEL PROYECTO

La vía a rehabilitarse se encuentra ubicada en la parroquia San Antonio, perteneciente a la

provincia de Pichincha en el sector noroccidente de la ciudad de Quito.

Figura 1-I: Mapa de ubicación del proyecto.

4

Las coordenadas del proyecto son las siguientes:

Tabla 2-I: Coordenadas de ubicación del proyecto.

INICIO DEL PROYECTO: FIN DEL PROYECTO:

Norte: 6337.012 m Norte: 9997.302 m

Este : 784427.359 m Este: 784714.835 m

Elevación: 2391.022 m Elevación: 1983.20 m

1.5 SITUACIÓN ACTUAL DE LA VÍA

Con el paso del tiempo la vía Tanlahua – Perucho, se ha visto afectada constantemente por las

lluvias que se presentan durante la estación invernal, también por el paso constante de volquetas

que transportan el material proveniente de las canteras hacia los diferentes sitios de acopio,

obteniéndose como resultado el deterioro del camino y en algunos casos daños significativos en

la calzada y alcantarillas de la misma, perjudicando así la actividad normal de desarrollo de la

zona.

La plataforma del camino es muy angosta y tiene un ancho promedio de 6 m. Consta de

dos carriles para circulación; y para cruzar vehículos en dirección opuesta o rebasar, deben bajar

sus velocidades y encontrar el lugar con el ancho adecuado para realizar la maniobra.

Debido a la sinuosidad del camino existen muchas curvas y contra curvas muy cerradas

de radios muy bajos aproximadamente de 20 metros, sumado al mal estado de la calzada, solo

permite circular a velocidades promedio a los 30Km/h. La vía consta de una capa de rodadura

compuesta de material pétreo, sin recubrimiento, constituida por gravas naturales, no trituradas,

sin requisitos de granulometrías y plasticidad.

El proyecto está rodeado por quebradas profundas, laderas con pendientes transversales mayores

al 50% que impiden en determinados aspectos la implementación de las normas, no por

cuestiones técnicas sino por el costo de construcción y el alto movimiento de tierras.

El drenaje tanto longitudinal como transversal es deficiente ya que éste camino no posee

alcantarillas, y solo existe la excavación para las cunetas las cuales se encuentran deterioradas y

en algunos casos su capacidad es insuficiente por lo que se acumula basura obstaculizando el

libre flujo del agua en temporadas de invierno.

5

La carretera se desarrolla en una zona con un clima ecuatorial mesotérmico seco, con

temperaturas medias anuales de alrededor de 19 grados centígrados. La cantidad de lluvia medida

varía entre menos de 500 a 800 mm para años normales y muy lluviosos, respectivamente. Las

lluvias se presentan con cierta irregularidad, siendo los meses más húmedos entre febrero y mayo

y un período seco entre junio a diciembre.

El estudio geológico establece que en la zona se pueden encontrar materiales correspondientes a

formación del Cuaternario. En superficie se presentan depósitos coluviales heterogéneos y los

materiales volcánicos del Pululahua y aquellos propios de la formación Cangahua.

En menor proporción se han identificado afloramientos que corresponden a la formación

Macuchi y Metavolcánicos y Metasedimentos Perlabí, más antiguos.

Se han localizado dos fallas importantes al final del proyecto y que coinciden con los contactos

geológicos entre las formaciones Yunguilla, Macuchi y Perlabí.

Fotografía 1-I: Panorámica de inicio del proyecto.

6

Fotografía 2-I: Estado actual de la vía, ABS Km 7+000.

Fotografía 3-I: Ubicación de la mina Tanlahua.

7

CAPÍTULO II

LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO

Con el fin de determinar la configuración del terrero de la vía en estudio se ha realizado el

levantamiento topográfico del terreno, que es un factor determinante en la elección de los valores

de los diferentes parámetros que intervienen en el diseño de una vía.

Cuando el terreno es bastante grande o existen obstáculos que impiden la visibilidad necesaria, se

emplea el levantamiento topográfico de un terreno por medio de poligonales, que consiste en

trazar un polígono que siga aproximadamente los linderos del terreno y desde puntos sobre este

polígono se toman detalles complementarios para la perfecta determinación del área que se desea

conocer y de los accidentes u objetos que es necesario localizar.

Trabajo de Campo

Primeramente se realizó el reconocimiento del terreno del proyecto, con la finalidad de establecer

los parámetros del trabajo que guíen el desarrollo del estudio especialmente en lo referente al

trabajo de campo, en esta visita se dejó establecido el punto de partida para el proyecto, el

mismo que se encuentra ubicado en la vía existe San Antonio de Pichincha-San Jose De Minas

en la abscisa Km 6 +000, muy próximo al puente sobre el río Guayllabamba y el final del

proyecto se ubico en la abscisa km 12+000 localizado próximo a la Presa Chespí, estableciéndose

los lineamientos generales para el desarrollo del trabajo.

En la etapa preliminar del proyecto, y con el propósito de tener un control sobre el alineamiento

horizontal, se colocaron 2 puntos GPS, un par al inicio del proyecto. De estos puntos se partió

con un polígono preliminar abscisado y nivelado geométricamente, desde el cual se realizo el

levantamiento topográfico de la vía en un ancho de 70 m, 35m a cada lado del eje de la vía

existente.

8

Fotografía 1-II: Colocación del GPS al inicio del proyecto.

Fotografía 2-II: Captación de señal del GPS.

9

Fotografía 3-II: Colocación de la estación total en puntos estratégicos.

Fotografía 4-II: Levantamiento de la faja topográfica de la vía.

Trabajo de Gabinete

Los datos obtenidos del levantamiento topográfico mediante la estación total fueron descargados

y representados en la herramienta informática Excel, identificándose el número del punto

topográfico, Latitud, Longitud y la descripción del mismo para posteriormente los puntos ser

dibujados mediante el programa computacional AutoCAD Civil 3D, obteniéndose una topografía

a escala 1:1.000, con lo que permitió definir los alineamientos horizontales correctos y el lado a

realizarse del ensanchamiento propuesto.

10

Paralelamente se iba realizando el levantamiento topográfico de las quebradas con el objeto de

tener mayor información para el diseño del drenaje. Una vez aprobado el estudio preliminar, se

materializó el polígono de replanteo en el terreno en base a coordenadas tomadas del polígono

preliminar, con relación al eje del proyecto de diseño.

Estos polígonos se localizaron utilizando una Estación Total para obtener distancias y ángulos

horizontales exactos entre PIs y POTs.

El polígono fue abscisado cada 20 m en tangentes y cada 10 m en las curvas circulares y,

además, en los puntos de inflexión, como son los bordes superiores, inferiores y en el fondo de

ríos o quebradas.

Posteriormente se referenció los elementos de las curvas circulares, como son los PC, PT, TE,

ET, etc., luego se efectuó la nivelación geométrica cerrada, partiendo de los puntos GPS y que

contienen cotas referidas al nivel del mar, colocándose referencias de nivel (BMs).

Con los datos de campo ya procesados y dibujados, tanto en planta como en perfil, se procedió al

reajuste del proyecto vertical (perfil longitudinal). En el levantamiento se obtuvieron detalles

tales como: casas, camino existente y causes de agua.

2.1._ PLANIMETRÍA

Es la parte de la topografía que estudia el conjunto de métodos y procedimientos para fijar las

posiciones de puntos proyectados en un plano horizontal, sin tomar en cuenta sus elevaciones, ya

que aquí no importan las diferencias relativas de las elevaciones entre los diferentes puntos del

terreno. Como resultado de los trabajos de planimetría se obtiene un el esquema horizontal del

proyecto requerido.

La ubicación de los diferentes puntos sobre la superficie de la Tierra se hace mediante la

medición de ángulos y distancias a partir de puntos y líneas de referencia proyectadas sobre un

plano horizontal. El conjunto de líneas que unen los puntos observados se denomina Poligonal

Base y es la que conforma la red fundamental o esqueleto del levantamiento, a partir de la cual se

referencia la posición de todos los detalles o accidentes naturales o artificiales de interés.

La poligonal base puede ser abierta o cerrada según los requerimientos del levantamiento

topográfico. Como resultado de los trabajos de planimetría se obtiene un esquema horizontal

En lo que respecta a éste proyecto de titulación los datos obtenidos del levantamiento

topográfico del terreno se procedió a realizar los respectivos cálculos, obteniéndose nuevos datos

que sirvieron para realizar los respectivos gráficos en planta.

11

Estos datos obtenidos del nuevo proyecto longitudinal de la vía, fueron almacenados en la

computadora, para luego con el programa vial, Autocad civil 3D proceder a realizar el dibujo

final y mediante la utilización de un plotter imprimir los respectivos planos, presentándose el

proyecto horizontal en escala 1:1000 , indicándose además los datos de las curvas horizontales,

datos de las referencias, datos de drenaje, las abscisas del terreno, del proyecto y de los

respectivos cortes y rellenos etc.

2.2._ ALTIMETRÍA

Es la parte de la topografía que estudia el conjunto de operaciones, cuyo objetivo principal es de

determinar la diferencia de alturas entre diferentes puntos situados en el terreno, las cuales

representan las distancias verticales medidas a partir de un plano horizontal de referencia.

La determinación de las alturas o distancias verticales también se puede hacer a partir de las

mediciones de las pendientes o grado de inclinación del terreno y de la distancia inclinada entre

cada dos puntos. Como resultado se obtiene el esquema vertical.

Mediante la altimetría se logra representar el relieve del terreno, esta representación se la hace

por medio de planos con las curvas de nivel, perfiles, etc.

Al igual que en el proyecto horizontal, con los datos obtenidos del levantamiento se procedió a

realizar los respectivos cálculos del proyecto vertical obteniéndose nuevos datos que sirvieron

para realizar los respectivos dibujos del perfil del terreno.

Con los datos de la nivelación, se procedió a realizar el reajuste del proyecto vertical a nivel de

capa de capa de subrasante mejorada.

Los datos del nuevo proyecto longitudinal, fueron almacenados en la computadora, para luego

con el programa vial, Autocad civil 3D se procede a realizar el dibujo final y mediante la

utilización de un plotter sacar los respectivos planos, presentándose el proyecto vertical en escala

1:100, indicándose además los datos de las referencias, datos de drenaje, las abscisas con su

respectiva cota de terreno, proyecto, cortes y rellenos etc.

12

Equipos e Instrumentos de Campo

1._ Base y GPS.

Fotografía 5-II: Base y GPS.

2._ Bastón y trípode del GPS.

Fotografía 6-II: Bastón y trípode de GPS.

13

3._ Estación total (Sokkia 610)

Fotografía 7-II: Estación total Sokkia 610

4._ Base de estación total (Sokkia 610)

Fotografía 9-II: Base de la estación total Sokkia 610.

14

5._ Prisma y bastón

Fotografía 10-II: Prisma de la estación total Sokkia 610

Fotografía 11-II: Prisma de la estación total Sokkia 610

3._ Cinta métrica

4._ Flexómetro

5._ Clavos de acero

6.- Estacas de madera

7._ Pintura bituminosa

15

2.3._ PUNTOS DE DETALLE

Como se ha mencionado anteriormente éste proyecto se ha conformado por una serie de

poligonales, cabe indicar que una de las más importantes propiedades de las poligonales es que el

error de propagación es independiente de la configuración; esto es que no se necesita un diseño

complejo de red que involucre geometrías para facilitar ciertas líneas de visión.

Desde un punto de vista práctico con este tipo de red, fue posible la uniformidad de los puntos de

control o puntos de detalle con las estaciones de levantamiento.

Dichos puntos de control o detalle en el proyecto se los ha identificado como diferentes PI, BM,

y diferentes puntos de estaciones, desde los cuales se han permitido enlazar las poligonales del

proyecto.

16

CAPÍTULO III

ESTUDIO DEL TRÁFICO

3.1 INTRODUCCIÓN

El tráfico es uno de los elementos fundamentales de toda obra o estudio de carreteras. El

conocimiento de su volumen y sus características es necesario para la correcta elaboración de

cualquier estudio de alternativas, anteproyecto o proyecto de carreteras. Por otra parte, la

importancia de los datos de tráfico desde el punto de vista macroeconómico y de planificación,

hace de la Administración el sujeto idóneo para su obtención y elaboración.

Tener conocimiento del tráfico al que va a estar sometido una carretera es de vital importancia

para proyectarla, hay que tener conocimiento del número total de vehículos que van a circular , su

tipo, distribución en el tiempo y su factor de crecimiento anual; no solo para determinar la

sección transversal más adecuada; sino también las pendientes longitudinales máxima admisible,

su longitud, la calidad que debe poseer la estructura del pavimento; entre otras cuestiones.

Para poder determinar el tráfico se realizan estudios especializados de origen y destino,

conteos manuales y electrónicos de los vehículos que nos dan a conocer el tráfico total del año, el

tráfico medio diario y el tráfico horario.

El tráfico total del año, es el número total de vehículos, de todos los tipos, que pasan por un punto

determinado de la vía durante un año. Esta medida sirve para determinar las dimensiones de

la sección transversal de la vía, la cual es importante para valorar la importancia económica de

esta.

El tráfico medio diario, es el total del año dividido entre los 365 días que tiene el año. Este se

conoce más como promedio anual de intensidad diaria de tránsito. Este también se utiliza para

valorar la importancia económica de la vía y justificar las inversiones que se deben realizar.

El tráfico horario, como analiza un período corto del día (una hora) sí nos sirve para calcular la

sección transversal de la carretera. Calcular la vía para el tráfico horario máximo del año traerá

como resultado, que la vía este subutilizada en las restantes horas del año. Debido a esto, como

17

norma se adopta la hora 30 del año la cual es aquella cuyo tráfico se excede 30 horas al año. Este

tráfico horario suele ser del 12 al 18% del tráfico medio diario.

3.2 ALCANCE

El objetivo del estudio del tráfico es el de diseñar la vía en función de las demandas que presenta

este proyecto y de las vías que conforman su área de influencia de manera que garantice el

mejoramiento de los niveles de servicio de la red vial existente, facilite la movilidad de los

usuarios y favorezca la accesibilidad a las zonas aledañas.

El presente estudio comprende el diseño para la rehabilitación de la vía “Tanlahua – Perucho”,

cuyo objetivo es mejorar el diseño geométrico de la vía existente, para el diseño de la vía en

cuestión es de fundamental importancia conocer las características del tránsito que circula

actualmente; en el área del proyecto existen diferentes rutas que se pueden tomar, esto nos ayuda

a apreciar de una mejor manera de qué forma beneficiara la rehabilitación de la vía para los

sectores aledaños, mejorando la calidad de vida de la población que vive alrededor del proyecto,

disminuyendo el tiempo de viaje al sector de Perucho, dicho mejoramiento de esta vía atraerá a

mas vehículos que circulan por los caminos aledaños lo cual dará un aumentando el volumen del

trafico existente.

Para el estudio del tráfico necesitamos recopilar, procesar y analizar la información primaria y

secundaria del tránsito y transporte necesaria para el análisis del diseño de la infraestructura.

Es necesario estimar las proyecciones de tránsito y su correspondiente composición vehicular

incluyendo los vehículos de las rutas alimentadoras que serán la base para establecer las

características de la sección transversal requerida para atender las demandas del tráfico.

3.3 INVESTIGACIÓN PRELIMINAR DEL PROYECTO

Para el diseño de una vía es necesario conocer las características del tránsito que circula

actualmente, si bien el volumen y dimensiones de los vehículos influyen en su diseño geométrico,

el número y el peso de los ejes de éstos son factores determinantes en el diseño de la estructura

del pavimento.

18

Tráfico

Es el número de vehículos que utilizarán la vía durante su vida útil y determina las

especificaciones técnicas del proyecto para clasificar el orden de la carretera o tipo de camino

vecinal. Se lo establece mediante el conteo vehicular o por valorización del tráfico.

Tráfico actual

Es el tráfico existente o el que circularía en una vía nueva si estuviese en servicio.

Tráfico futuro

Es la proyección del tráfico anual a n años con una tasa de crecimiento i del parque automotor.

n (3.3.1)

Donde: i es función del consumo de combustibles, neumáticos, matrícula vehicular, importación

de vehículos.

El MTOP recomienda un valor de i = 7%

Tráfico desviado

Es el tráfico atraído desde otras carreteras por la mejor calidad de la vía y es igual al 10 % del

TPDA actual. Se incorpora en el primer año de funcionamiento de la carretera.

Td= 0.20 * (Tp +TD) (3.3.2)

Donde: Tp es el tráfico del proyecto

TD es el tráfico por desarrollo

Tráfico generado

Este tipo de tráfico se debe a los vehículos que aprovecharán la vía en su ruta hacia otros

destinos y el porcentaje del tráfico generado es igual a la mitad del ahorro en el costo de

operación dividido para 100.

El valor máximo del tráfico generado no debe superar el 20% del TPDA actual.

19

TG = 0.25* (TP + TD) (3.3.3)

Donde: Tp es el tráfico del proyecto

TD es el tráfico por desarrollo

Tráfico por desarrollo

Este tráfico se debe al número de vehículos pesados que transportarán la producción de las zonas

incorporadas y varía entre 5 a 7 veces el número de vehículos pesados que salen con la

producción del sector.

TD= TA * (1+ i) n-3

(3.3.4)

Donde: TA es el tráfico actual.

i = tasa de crecimiento.

n = período de proyección expresado en años.

Tráfico del proyecto

Es el tráfico que utilizará la vía durante su vida útil (20 años para carreteras y 7 para caminos

vecinales). El tráfico del proyecto está compuesto por los tráficos: futuro, desviado, generado y

de desarrollo.

Tp = TA * (1+i) n (3.3.5)

Donde: TA es el tráfico actual.

i = tasa de crecimiento.

n = período de proyección expresado en años.

Conteo vehicular

El conteo vehicular se lo realiza mediante los métodos directo o automático.

Método directo o manual

Se lo realiza mediante la ubicación de estaciones en puntos terminales, principales, secundarios,

los métodos manuales se los realiza mediante brigadas de campo.

Los lapsos de conteo se los realiza durante 24 horas, 4 días a la semana (incluyendo los sábados,

domingos, feriados), 1 semana la más representativa de cada trimestre.

20

Métodos automáticos

Determinan el número de vehículos mediante sistemas: neumático, hidráulico, magnético, radar,

fotoeléctrico, sin embargo hay que hacer una verificación manual para establecer la composición

del flujo vehicular.

Se obtienen los datos de 16 días en el año y de 384 tráficos horarios en ese lapso se calculan los

promedios y se determinan:

El tráfico promedio diario anual (TPDA)

La variación del tráfico horario (TH)

Para determinar el número de vehículos (TPDA) que atraviesan por la vía a rehabilitarse se hizo

uso de un contador vehicular electrónico, el mismo que fue colocado en un sitio estratégico

donde pasan el mayor número de vehículos lo que permitió conocer las variaciones diarias de la

circulación de vehículos por la vía.

Los resultados que se obtuvieron del conteo vehicular, fue que el número de vehículos que

circulan por la vía Tanlahua hacia Perucho es muy baja y el tipo de vehículos que circulan son

camionetas y volquetas provenientes de las canteras cercanas a la zona.

3.4 ESTIMACIÓN DEL TRÁFICO

No existe información de tráfico disponible para este proyecto por lo que se parte de las

siguientes hipótesis.

Encuestas de origen y destino a los conductores que circulan por los sitios cercanos a la

vía a rehabilitarse.

Adoptar los datos de tránsito de otra vía situada en una zona de características similares.

Con la rehabilitación de ésta vía el número de vehículos que atravesarían sería mucho mayor al

que obtuvimos en el conteo vehicular.

21

CUADRO 1-III: Conteo vehicular de la vía en estudio

Tipo de vehículo Días

Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Total

Livianos 9 6 8 7 5 35

Pesados

Buses 2 2 2 2 2 10

Camiones de 2 ejes

vacíos 11 9 8 12 10 50

Camiones de 2 ejes cargados

13 14 18 12 8 65

160

Totalidad de vehículos de diseño:

Cuadro 2-III: Totalidad de vehículos de diseño.

Tipo de vehículo Tráfico Total

Factor de conversión

Vehículo de diseño

Livianos 35 0,5 18

Pesados

Buses 10 1 10 Camiones de 2 y 3 ejes vacíos 50 1.5 75

Camiones de 2 y 3 ejes cargados

65 1.5 98

201

3.5 DETERMINACIÓN DEL TRÁFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL (TPDA)

El tráfico promedio diario anual se lo determina realizando un conteo durante una semana de

todos los vehículos que pasan por la carretera en estudio. Se debe tomar en cuenta que el tránsito

en general presenta variaciones mensuales por lo que se debe elegir la semana más representativa

del año.

Para determinar del tráfico promedio diario anual se aplica la siguiente expresión:

TPDA = Tp +TD +Td +TG (3.5.1)

22

Cálculo del TPDA:

tiempo

vehículosdeTotalTA =

= 40.2

Tp = TA * (1+i) n

Tp = 40.2*(1+0.05)

20

Tp = 106.7 vehículos

TD= TA * (1+ i) n-3

TD = 40.2*(1+0.05) 20-3

TD = 92.14 vehículos

Td= 0.20 * (Tp +TD)

Td= 0.20 * (106.7 + 92.14)

Td= 39.77 vehículos

TG = 0.25* (TP + TD)

TG = 0.25* (106.7 + 92.14)

TG= 49.71 vehículos

TPDA = Tp +TD +Td +TG

TPDA = (106.7 + 92.14 + 39.77 + 49.71) vehículos

TPDA = 288.32 vehículos

TPDA = 288 vehículos.

3.6 PROYECCIÓN DEL TRÁFICO

El tráfico futuro es el tráfico pronosticado al final del periodo de diseño y se lo determina a través

de la siguiente ecuación:

T.P.D.A.FUTURO = T.P.D.A.ACTUAL (1 + i) ⁿ (3.6.1)

23

Donde:

i: Tasa de crecimiento del tráfico

n: Periodo de proyección en años

El TPDA se usa en varios análisis de transito y de transporte para:

La estimación del ingreso, debido a los usuarios de las carreteras de peaje.

El cálculo de las tasas de accidentes en términos de accidentes por Km vehículo.

Establecimiento de las tendencias de volumen de transito.

Evaluación de factibilidad económica de los proyectos de carreteras.

Desarrollo de autopistas y de sistemas de calles arteriales principales.

Desarrollo de los programas de mejoras y mantenimiento.

Con el T.P.D.A. actual estimado se procede a realizar la proyección del volumen de

tráfico para el periodo de diseño de la vía en estudio (20 años).

T.P.D.A.FUTURO = T.P.D.A.ACTUAL (1 + i) ⁿ

T.P.D.A.FUTURO = 288(1 +0.05) 20

T.P.D.A.FUTURO = 764.15 vehículos

24

CAPITULO IV

DISEÑO GEOMÉTRICO DE LA VÍA

Se encarga de determinar las características geométricas de una vía a partir de factores como el

tránsito, topografía, velocidades, de modo que se pueda circular de una manera cómoda y segura.

El diseño geométrico de una carretera está compuesto por tres elementos bidimensionales que se

ejecutan de manera individual y que al unirlos finalmente se obtiene un elemento tridimensional

que corresponde a la vía propiamente. Estos tres elementos son:

- Alineamiento horizontal: Compuesto por ángulos y distancias formando un plano horizontal con

coordenadas norte y este.

- Alineamiento vertical: Compuesto por distancias horizontales y pendientes dando lugar a un

plano vertical con abscisas y cotas.

- Diseño transversal: Consta de distancias horizontales y verticales que a su vez generan un

plano transversal con distancias y cotas.

FIGURA 1-IV: Componentes del diseño geométrico.

25

4.1 CRITERIOS DE DISEÑO

El diseño geométrico es una de las partes más importantes de un proyecto de carreteras y a partir

de diferentes elementos y factores, internos y externos, se configura su forma definitiva de modo

que satisfaga de la mejor manera aspectos como la seguridad, la comodidad, la funcionalidad, el

entorno, la economía, la estética y la elasticidad.

Seguridad._ Es el aspecto más importante en el diseño geométrico. Se debe obtener un diseño

simple y uniforme, fácil de entender para el usuario. Cuanto más uniforme sea la curvatura de

una vía será mucho más segura, suficiente visibilidad, principalmente la de parada y de una buena

y apropiada señalización, la cual debe ser ubicada antes de darse al servicio la vía.

Comodidad._ La comodidad se incrementa al obtener diseños viales uniformes logrando una

buena uniformidad y se debe dotar a la vía de una curvatura con transiciones adecuadas de modo

que permita a los conductores adaptarse de la mejor manera a las velocidades de a lo largo de su

recorrido.

Funcionalidad._ Se debe garantizar que los vehículos que transitan por una vía circulen a

velocidades adecuadas permitiendo una buena movilidad. La funcionalidad la determina el tipo

de vía, sus características físicas, como la capacidad, y las propiedades del tránsito como son el

volumen y su composición vehicular.

Entorno._ Se procura minimizar al máximo el impacto ambiental que genera la construcción,

rehabilitación de una carretera, teniendo en cuenta el uso de la tierra en la zona de influencia.

Economía._ Se debe tener en cuenta que tanto el costo de construcción como el costo del

mantenimiento sea el menor costo posible pero sin alterar los demás objetivos o criterios, es decir

buscar un equilibrio entre los aspectos económicos, técnicos y ambientales del proyecto.

Estética.- Se debe buscar una armonía de la obra con respecto al exterior es decir el paisaje y el

interior como la parte agradable de la vía para el conductor. El diseño debe de ser de tal forma

que no produzca fatiga o distracción al conductor con el fin de evitar posibles accidentes.

26

Elasticidad._ Se debe pensar en la posibilidad de interactuar a futuro con otros medios de

transporte (fluvial, aéreo, férreo) de modo que haya una transferencia, tanto de carga como de

pasajeros, de una forma rápida, segura y económica.

1.- Si el proyecto es de mejoramiento: el eje actual es la principal referencia a partir del cual se

hacen los estudios de campo para obtener la faja y hacer el diseño correspondiente.

2._ Si es un proyecto nuevo:

Se debe establecer la relación del proyecto con la red vial

Establecer las rutas preliminares

Programar los estudios

El Proyecto Tanlahua –Perucho, está ubicado San Antonio, perteneciente a la provincia de

Pichincha, el mismo que está rodeado por quebradas profundas, laderas con pendientes

transversales mayores al 50% que impiden en determinados aspectos la implementación de las

Normas, no por cuestiones técnicas sino por el costo de construcción y el alto movimiento de

tierras.

El objetivo principal del estudio fue localizar en el terreno el proyecto pre-preliminar a

escala1:5.000, obtener la faja topográfica en escala 1:1000 con curvas de nivel cada metro,

realizar el nuevo proyecto horizontal, vertical y materializar el proyecto definitivo.

4.2 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO

Dadas las características geomorfológicas del corredor, se ha considerado dos tipos de terreno:

llano, ondulado y montañoso, de acuerdo con las definiciones que se registran a continuación:

a._ Carreteras en terreno Ondulado.- Tiene una pendiente transversal del terreno natural de 5 –

25%. El movimiento de tierras es moderado, permite alineamientos más o menos rectos, sin

mayores dificultades en el trazado y la construcción de la obra básica de la carretera.

b. _Carreteras en terreno Montañoso.- Tiene una pendiente transversal del terreno natural de 25 –

75 %. Las pendientes longitudinales y transversales son fuertes aunque no las máximas. Existe

dificultad en el trazado y construcción de la obra básica.

27

4.3 CLASE DE CARRETERA

Este proyecto se encuentra ubicado en la región Occidental, desarrollándose por consiguiente por

un terreno cuyas condiciones topográficas varían entre llano, ondulado y montañoso.

Una vez establecido el tráfico promedio diario anual, se hace la clasificación de la carretera o del

camino vecinal.

Tabla 1-IV: Clasificación de las carreteras.

CLASIFICACIÓN DE LAS CARRETERAS

ORDEN

TPDA

RI-RIII

> 8000 I

3000 a 8000

II

1000 a 3000 III

300 a 1000

IV

100 a 300 V < 100

Tabla 2-IV: Clasificación de los caminos vecinales

CLASIFICACIÓN DE LOS CAMINOS VECINALES

TIPO

TPDA

4,4 E

< 100

5, 5 E

100 a 150

6

150 a 250

7 > 250

La vía existente de acuerdo a las secciones típicas que tiene vigentes el Ministerio de Obras

Públicas en las Normas de Diseño Geométrico de carreteras de 2003, corresponde a un camino de

orden IV y 2 carriles.

4.4 NORMAS DE DISEÑO

Para el diseño de la vía Tanlahua – Perucho, se utilizaron las Normas de Diseño Geométrico de

Carreteras – 2003, adoptadas por el Ministerio de Obras Públicas del Ecuador, el Manual de

Diseño MOP-001-E y el Manual de Caminos Vecinales MTOP-1984. Estos manuales sirvieron

28

para determinar los parámetros de diseño. Se han utilizado valores límites en aquellos sectores en

que las condiciones topográficas lo exigieron. En el cuadro C-1, se indican los valores

normativos de diseño.

Tabla 3-IV: Valores de diseño recomendados para carreteras de dos carriles y caminos vecinales de

construcción.

4.4.1 VELOCIDAD DE DISEÑO

Conocida también como velocidad de proyecto corresponde a una velocidad de referencia que

sirve de guía para definir las especificaciones mínimas para el diseño geométrico. La velocidad

de diseño de un proyecto se puede mantener a lo largo de todo su recorrido o puede ser definida

por tramos dependiendo de las diferentes condiciones, físicas principalmente, que se vayan

presentando. Se trata entonces de la máxima velocidad a la cual se puede transitar de una manera

cómoda y segura, bajo condiciones favorables, durante un tramo determinado de vía.

Al inicio de cualquier proyecto vial se debe definir a partir de criterios técnicos y económicos una

velocidad de diseño con el fin de obtener valores mínimos y máximos de diferentes parámetros y

elementos geométricos.

La velocidad de diseño es una guía de referencia que permite definir las características

geométricas de todos los elementos del trazado en condiciones de comodidad y seguridad.

29

Una velocidad de diseño depende de factores como la clase de terreno, características del tránsito,

tipo de vía y a su vez elementos como el radio de curvatura mínimo, el peralte máximo, la

pendiente máxima, distancias de visibilidad y la sección transversal.

De acuerdo a las características geométricas existente en la vía, en base a las condiciones

topográficas y respetando las Normas vigentes, se ha establecido la velocidad de diseño mínima

para esta carretera, equivalente a 35 y 25 kilómetros por hora, para terrenos montañoso y

ondulado.

Tabla 4-IV: Velocidades de diseño del MTOP según la clasificación de la vía.

.

Velocidad de circulación

Es la velocidad a la cual se desplaza un vehículo a lo largo de una sección establecida de

carretera y es igual a la distancia recorrida dividida para el tiempo de circulación del vehículo, o a

la suma de las distancias recorridas por todos los vehículos o por un grupo determinado de ellos,

dividida para la suma de los tiempos de recorrido correspondientes. Esta velocidad es una medida

de la calidad del servicio que el camino proporciona a los usuarios, por lo tanto, para fines de

diseño, es necesario conocer las velocidades de los vehículos que se espera circulen por el

camino para diferentes volúmenes de tránsito.

Recom Absoluta Recom Absoluta Recom Absoluta Recom Absoluta Recom Absoluta Recom Absoluta

R - I o R – II 120 110 100 95 110 90 95 85 90 80 90 80

I 110 100 100 90 100 80 90 80 80 60 80 60

II 100 90 90 85 90 80 85 80 70 50 70 50

III 90 80 85 80 80 60 80 60 60 40 60 40

IV 80 60 80 60 60 35 60 35 50 25 50 25

V 60 50 60 50 50 35 50 35 40 25 40 25

Categoría

de la vía

Para el cálculo delos elementos deltrazado del perfillongitudinal.

Para el cálculo de los elementos de lasección transversaly otros dependientes de la velocidad.

Para el cálculo de loselementos del trazadodel perfil longitudinal.

Para el cálculo de loselementos de lasección transversal yotros dependientes dela velocidad.

Para el cálculo de loselementos del trazadodel perfil longitudinal.

Para el cálculo de loselementos de la seccióntransversal y otrosdependientes de lavelocidad.

VELOCIDAD DE DISEÑO (Km/h)

BÁSICA PERMISIBLE EN TRAMOS DIFÍCILES

(RELIEVE LLANO) (RELIEVE ONDULADO) (RELIEVE MONTAÑOSO)

30

La relación que existe entre la velocidad de diseño y la velocidad de circulación, para el caso de

volúmenes de tráfico bajo (TPDA<1000 vehículos) está dada por la siguiente relación:

VC = 0.80VD + 6.50 (4.4.1.1)

Para el caso de volúmenes de tráfico alto (1000>TPDA<3000) puede expresarse por la formula:

VC = 1.32VD0.89

(4.4.1.2)

La velocidad de circulación para la vía “Tanlahua – Perucho” aplicando la expresión

correspondiente a volumen de tráfico bajo (TPDA<1000 vehículos) es de 35 Km/h cuyo cálculo

se muestra a continuación:

VD = 35 Km/h

VC = (0.80 *35 ) +6.50

VC = 28 + 6.50

VC = 32.5 Km/h

Adoptaremos para el proyecto una velocidad de circulación de 33 Km/h.

Distancia de visibilidad de parada

Es la distancia mínima que debe existir en toda la longitud del camino, necesaria para que un

conductor que transita a ó cerca de la velocidad de diseño, vea un objeto en su trayectoria y pueda

parar su vehículo antes de llegar a él y producir un colapso. Por lo tanto es la mínima distancia de

visibilidad que debe proporcionarse en cualquier punto de la carretera.

Esta distancia de visibilidad de parada esta expresada por:

Dvp = D1 + D2 (4.4.1.3)

En la cual:

D1 = Distancia recorrida por el vehículo desde el instante en que el conductor avizora un objeto

hasta la distancia de frenado expresada en metros.

D2= Distancia recorrida por el vehículo una vez aplicados los frenos.

31

Para el cálculo de la Distancia de Frenado (D2) se utiliza la siguiente ecuación:

D1 = VC*t/3.6 (4.4.1.4)

D1 = VC*2.5seg/3.6seg

D1 = 0.7 VC

Donde:

t= tiempo de percepción más reacción en seg.

VC =Velocidad de circulación del vehículo, expresada en Km/h.

VC =33 Km/h, entonces se obtiene:

D1 = 0.7 (33)

D1 = 23. 1 Km/h

Para el cálculo de la Distancia de Frenado (D2) se utiliza la siguiente ecuación:

D2 = Vc2/254*f

En donde:

VC = Velocidad de circulación del vehículo, expresada en Km/h.

f = coeficiente de fricción longitudinal.

El coeficiente de fricción longitudinal no es el mismo para las diferentes velocidades, pues

decrece conforme aumenta la velocidad, dependiendo también de varios otros elementos, estando

esta variación representada por la siguiente ecuación:

f = 1.15/ Vc0.3

Con VC = 33 Km/h, se obtiene:

f = 0.402

Reemplazando este valor en la ecuación, Se obtiene:

D2 = Vc2/254*f

D2 = 10.67 m

Reemplazando D1 y D2:

32

Dvp = D1 + D2

Dvp = 33.77 m

En el siguiente cuadro, el MTOP recomienda los valores de distancia de visibilidad de parada

mínima de un vehículo de acuerdo al tipo de carretera y topografía del terreno.

Tabla 5-IV: Valores de diseño de las distancias de visibilidad mínimas para parada de un

vehículo

Fuente: Reglamento MTOP – 2002.

Para la vía “Tanlahua – Perucho Abs. Km 6+000 – Km 12+000”, adoptaremos una distancia de

visibilidad de parada de 35 m, correspondiente a una carretera de clase IV en terreno llano y para

la especificación recomendable de acuerdo al TPDA.

Distancia de visibilidad de rebasamiento

Para que el conductor de un vehículo pueda rebasar a otro vehículo que circula por el mismo

carril de una carretera a una velocidad inferior y de una manera segura, sin colisionar con un

vehículo que se desplace en sentido contrario, es necesario que exista una determinada distancia

de visibilidad hacia adelante. Se tienen entonces para el análisis que se hará a continuación las

siguientes consideraciones:

• La distancia de visibilidad de adelantamiento tiene aplicación solo en vías de dos carriles y con

circulación vehicular en ambos sentidos.

• El vehículo que realizará la maniobra de adelantamiento circula a una velocidad uniforme y

equivalente a la de diseño.

• El vehículo que será rebasado circula a una velocidad uniforme un poco menor a la velocidad

33

de diseño.

• El vehículo que viene en sentido contrario también se desplaza a la velocidad de diseño.

La distancia de visibilidad necesaria para realizar la maniobra de adelantamiento está compuesta

por cuatro distancias que se indican.

DVR = D1 + D2 +D3 + D4 (4.4.1.5)

Donde:

D1= distancia recorrida por el vehículo rebasante en el tiempo de percepción/reacción hasta

alcanzar el carril izquierdo de la carretera.

D2 = distancia recorrida por el vehículo rebasante durante el tiempo que ocupa el carril izquierdo.

D3= distancia entre el vehículo rebasante y el vehículo que viene en sentido opuesto, al final de

la maniobra.

D4= distancia recorrida por el vehículo que viene en sentido opuesto durante dos tercios del

tiempo empleado por el vehículo rebasante, mientras usa el carril izquierdo; es decir, 2/3 de

d2. Se asume que la velocidad del vehículo que viene en sentido opuesto es igual a la del

vehículo rebasante.

Estas distancias parciales se calculan a base de las siguientes fórmulas:

D1 = 0.14*t1 (2V – 2m + a*t1)

D2 = 0.28*V*t2

D3 = 0.187*V*t2 (30 m a 90 m)

D4 = 0.18*V*t1

En las cuales:

D1, D2, D3 y D4 = distancias, expresadas en metros.

t1 = tiempo de la maniobra inicial, expresado en segundos.

t2 = tiempo durante el cual el vehículo rebasante ocupa el carril del lado izquierdo, expresado en

segundos.

34

V = velocidad promedio del vehículo rebasante expresada en Km/Hora.

m = diferencia de velocidades entre el vehículo rebasante y el vehículo rebasado, expresada en

Km/Hora. Esta diferencia se la considera igual a 16 km/h promedio.

a = aceleración promedio del vehículo rebasante, expresada en kilómetros por hora y por

segundo.

FIGURA 2-IV: Distancia de visibilidad de rebasamiento

En la siguiente tabla se muestran los valores de los diferentes elementos de la distancia de

visibilidad para rebasamiento.

35

Tabla 5-IV: Elementos de la distancia de visibilidad para rebasamiento en condiciones de

seguridad para carreteras de dos carriles.


En la siguiente tabla se consignan los valores de las velocidades de rebasamiento asumida y

velocidad de circulación necesarias a aplicarse en las ecuaciones para el cálculo de las distancias

parciales.

Tabla 6-IV: Relaciones entre velocidades de rebasamiento y de diseño


36

Para el cálculo de las distancias parciales tenemos:

VD = 35 Km/h

t1 = 3.60 s (Cuadro 6-II)

t2 = 9.30 s (Cuadro 6-II)

V = 51 Km/h (velocidad de rebase asumida cuadro 7-II)

Vc = 35 Km/h (velocidad de circulación cuadro 7-II)

m = V – Vc = 16 Km/h

a = 2.24 Kph/s (Cuadro 6-II)

Calculamos las distancias parciales:

D1 = 0.14*t1 (2V – 2m + a*t1)

D1 = 0.14*(3.6) (2*51 – 2*16 + (2.24)*3.6)

D1 = 39.34 m

D2 = 0.28*V*t2

D2 = 0.28*51*9.30

D2 = 132.80 m

D3 = 0.187*V*t2 (30 m a 90 m)

D3 = 0.187*51*9.30

D3 = 88.69 m

D4 = 0.18*V*t2

D4 = 0.18*51*9.30

D4 = 85.37 m

DVR = D1+D2+D3+D4

DVR = (39.34+132.80+88.69+85.37) m

DVR = 346.20 m

37

Tabla 6-IV: Valores de diseño de las distancias de visibilidad mínimas para el rebasamiento de un

vehículo


4.4.2 RADIO MÍNIMO DE CURVAS HORIZONTALES

El radio de las curvas horizontales está en función de la velocidad directriz, del peralte máximo y

del coeficiente de fricción lateral. La determinación del radio mínimo de las curvas horizontales

se ha realizado en base al criterio de la AASHTO, criterio adoptado en las Normas del MTOP.

Los radios mínimos de las curvas horizontales serán de: 20 y 30 metros para 25 y 35 kph.

El peralte máximo se fijó en 8%, teniendo en cuenta que la velocidad de diseño en muchos de los

casos es menor a 50 km-h.

El radio mínimo (R) en condiciones de seguridad puede calcularse según la siguiente fórmula:

R = V2/127(e+f) (4.4.2.1)

Donde:

R = Radio mínimo de una curva horizontal, m.

V = Velocidad de diseño, Km/h.

f = Coeficiente de fricción lateral.

4.4.3 PENDIENTES MÁXIMAS Y MÍNIMAS

La pendiente longitudinal corresponde a 8 y 12% para terreno plano, ondulado y montañoso

respectivamente, pudiendo en longitudes cortas menores a 750 metros aumentar la gradiente en

1% en terrenos ondulados y 3% en terrenos montañosos.

38

Determinación de curvas verticales

Las longitudes de las curvas verticales se han obtenido en base a las siguientes expresiones:

Curvas verticales convexas: L = K.A

Curvas verticales cóncavas: L = K.A

Donde:

A = diferencia algébrica de las gradientes

K= Relación de la longitud de la curva en metros por cada tanto por ciento de la diferencia

algebraica de las gradientes

En el cuadro se indican los diversos valores de K para las diferentes velocidades de diseño para

curvas convexas y cóncavas.

Tabla 7-IV: Curvas verticales cóncavas y convexas mínimas.

CURVAS VERTICALES CÒNCAVAS Y CONVEXAS MÌNIMAS

Fuente: Normas de Diseño Geométrico de Carreteras MOP -2003.

4.5 SECCIONE TÍPICA ADOPTADA

La sección transversal de una carretera está compuesta por la calzada, las bermas, las cunetas y

los taludes laterales. La calzada o superficie de rodamiento es aquella parte de la sección

transversal destinada a la circulación de los vehículos constituida por una o más carriles para uno

o dos sentidos. Las bermas o espaldones, los cuales sirven de confinamiento lateral de la

superficie de rodamiento y eventualmente se pueden utilizar para estacionamiento provisional.

Velocidad Distancia de Curvas verticales Convexas Curvas verticales Cònavas

de visibilidad Mìnimas Coeficiente Mìnimas Coeficiente

diseño para parada "K" = S2/426 "K" = S2 / 122 + 3.5S

(Km/h) (m) Calculado Redondeado Calculado Redondeado

40 45 4.7 5 7.2 7

50 60 8.4 8 10.8 11

60 75 13.2 13 14.6 15

70 90 19.O 19 18.5 18

80 110 28.4 28 23.8 24

90 140 46.O 46 32.O 32

100 160 60.O 60 37.5 38

39

Las cunetas son zanjas, generalmente de forma triangular, construidas para lelamente a la bermas.

Los taludes son las superficies laterales inclinada, comprendidos entre las cunetas y el terreno

natural.

Las secciones transversales son importantes para la alineación, para la construcción de la

carretera, también para obtener volúmenes de corte- excavación y relleno-terraplén.

Figura 3-IV: Sección típica adoptada.

En el diseño de la sección transversal típica de una vía depende casi exclusivamente del volumen

de tráfico y del terreno y por consiguiente de la velocidad de diseño más apropiada para dicha

carretera.

La tabla que esta a continuación indica los valores del ancho del pavimento en función de los

volúmenes de tráfico, según las Normas de Diseño Geométrico de carreteras del MTOP.

40

Tabla 8-IV: Ancho de calzada según la clase de carretera

ANCHO DE LA CALZADA

Clase de Carretera Ancho de la Calzada (m)

Recomendable Absoluto

R-I o R-II>800 TPDA 7.30 7.30

I 3000 a 8000 TPDA 7.30 7.30

II 1000 a 3000 TPDA 7.30 6.50

III 300 a 1000 TPDA 6.70 6.00

IV 100 a 300 TPDA 6.00 6.00

V Menos de 100 TPDA 4.00 4.00

Fuente: Reglamento MTOP -2002.

Gradientes

Las gradientes a adoptarse dependen directamente de la topografía del terreno y deben tener

valores bajos, en lo posible, a fin de permitir razonables velocidades de circulación y facilitar la

operación de los vehículos.

Gradientes transversales

Se denomina Gradiente transversal o bombeo a la pendiente transversal que se proporciona a la

corona de la carretera para permitir que el agua que cae directamente, sobre esta, escurra hacia

sus espaldones.

En las carreteras de dos carriles de circulación y en secciones en tangente es común que el

bombeo de la capa de rodadura sea del 2% de pendiente y en los espaldones sea del 4%; en las

secciones en curva, el bombeo se superpone con la sobreelevación necesaria, de manera que la

pendiente transversal se desarrollará sin discontinuidades, desde el espaldón más elevado al más

bajo.

Espaldones

Las principales funciones de los espaldones son las siguientes:

1. Suministrar espacio para el estacionamiento temporal de vehículos fuera de la superficie de

rodadura fija.

41

2. Suministra amplitud para el conductor, contribuyendo a una mayor facilidad de operación,

libre de tensión nerviosa.

3. Mejoramiento de la distancia de visibilidad en curvas horizontales.

4. Mejoramiento de la capacidad de la carretera, facilitando una velocidad uniforme.

5. Soporte lateral del pavimento.

6. Provisión de espacio para la colocación de señales de tráfico y sin provocar interferencia

alguna.

Otras funciones:

7. La descarga del agua se escurre por la superficie de rodadura reduciendo al mínimo la

infiltración y evitando así el deterioro y la rotura del mismo.

8. Mejoramiento de la apariencia estética de la carretera.

9. Provisión de espacio para trabajos de mantenimiento.

Para el diseño de los anchos de los Espaldones el Ministerio de Obras Públicas establece lo

Siguiente:

Tabla 8-IV: Valores de diseño para espaldones.

42

La cifra en paréntesis es la medida del espaldón interior de cada calzada y la otra es para el

espaldón exterior. Los dos espaldones deben pavimentarse con concreto asfáltico.

Se recomienda que el espaldón debe pavimentarse con el mismo material de la capa de

rodadura del camino correspondiente.

Cunetas._ Son zanjas abiertas y longitudinales, construidas en concreto o en tierra, que tienen la

función de recoger y canalizar las aguas superficiales y de infiltración y conducirlas hasta un

punto de fácil evacuación.

Las dimensiones de una cuneta se deducen de cálculos hidrológicos e hidráulicos que tienen en

cuenta la intensidad de lluvia prevista, naturaleza del terreno, pendiente de la cuneta, área

drenada, material y forma de la cuneta, etc.

Normalmente la cuneta presenta la misma pendiente longitudinal de la vía, pero en tramos de

baja pendiente de la rasante y en situación de corte se requiere, principalmente en zonas lluviosas,

especificar una pendiente longitudinal mayor a la cuneta con el fin de reducir el ancho de esta y

el costo de explanación.

Hidráulicamente la cuneta semicircular o trapezoidal presenta un mejor comportamiento que una

cuneta triangular. Pero por razones de seguridad, facilidad en la construcción y en la limpieza de

esta, se prefiere en carreteras el uso de la cuneta triangular.

La inclinación de la cuneta hacia el lado de la berma debe ser relativamente suave para evitar

daños en los vehículos que caigan en ella y además para que facilitar su limpieza. La inclinación

hacia el lado del talud normalmente es el inverso de la primera inclinación o la correspondiente al

talud de corte.

43

Figura 4-IV: Cuneta triangular.

4.5.1 SECCIÓN TÍPICA ADOPTADA

Anchos de la calzadas y Pendiente Transversal

- Dos carriles de 3.00 metros de ancho por carril, de esta forma el ancho de la calzada será

de 6.00 metros.

- La pendiente transversal adoptada es del 2%, con pendiente única hacia la parte externa

de la calzada. En los tramos en tangente, el ancho máximo de calzada con pendiente única

es de 6.00 metros

- En los tramos en curva, el giro de la sección hasta alcanzar el peralte exigido por el

diseño, se efectuará de acuerdo al ancho de las calzadas y de los espaldones, el punto de

giro para el peralte será el eje de la calzada.

Ancho y Pendiente de los Espaldones

- El ancho de los espaldones externos de cada calzada se fijó en 0.60 metros tanto en corte

como en relleno.

- La inclinación transversal adoptada para los espaldones externos es del 2%. junto a los

espaldones externos se tendrá:

Junto a los carriles, en secciones en relleno, se ha considerado cunetas de 0.70

metros de ancho libre y un ancho adicional de 0.70 metros, no pavimentado, que

permite la instalación de defensas. Las cunetas serán revestidas con hormigón de

44

f'c = 180 kg/cm2.

En secciones de corte se ha considerado cunetas de forma triangular, de 0.70 metro

de ancho libre con una inclinación 4:1 junto a la calzada, mientras que su otro borde

será el talud de corte. Las cunetas serán revestidas con hormigón de f'c = 180

kg/cm2.

Cuadro 1-IV: Elementos de la sección transversal

CARACTERÍSTICAS

Km 6+000 -

Km 12 +000

Número de calzadas 1

Número de carriles 2

Ancho calzada 6

Ancho carril 3

Espaldones Externos (2) 0.6

Cuneta laterla en corte 0.7

Cuneta lateral en relleno 1.5

Pendiente transversal calzada % 2

Pendiente transversal espaldon

% 2

TOTAL SECCIÓN MIXTA 9.4

En los anexos el Gráfico se presenta la sección típica utilizada tanto para el diseño geométrico.

Figura 4-IV: Sección típica adoptada.

45

4.6 ALINEAMIENTO HORIZONTAL Y VERTICAL

4.6.1 ALINEAMIENTO HORIZONTAL

Es la proyección sobre un plano horizontal en la cual la vía está representada por su eje y por los

bordes izquierdo y derecho, está formado por tangentes y curvas. La posición de todos los puntos

del proyecto están ligadas a los datos geodésicos o a los puntos de referencia colocados durante el

levantamiento topográfico de la faja.

El alineamiento horizontal tuvo que acomodarse a las condiciones topográficas existentes. Cabe

mencionar que durante el proceso de diseño de la vía mencionada, se dio especial atención a la

solución de los cruces de quebradas importantes, debido amplitud de sus cauces. En el caso de

la vía existente y con el propósito de utilizarlo, el ensanchamiento se realizó en la mayoría de los

casos a un solo lado.

Normas de la Alineación Horizontal

- Un trazado óptimo además de ofrecer seguridad debe adaptarse económicamente a la

topografía para que el movimiento de tierras sea el menor posible.

- Si la topografía lo permite se busca el balance entre los volúmenes de corte y relleno.

- Un trazado depende de:

1._ La velocidad de diseño, con la que se logra la seguridad.

2._ Del orden de la vía en diseño.

3._ De la topografía.

- La carretera ofrecerá seguridad para el usuario y el tráfico es la condición básica

- La vía debe ser agradable al sentido de la vista, seguir el desarrollo de la topografía con

una correcta coordinación entre el proyecto horizontal y el vertical.

- Es preferible un diseño curvilineal a otro que prolonga tangentes largas a cambio de

cortes y rellenos.

- El proyecto debe ser uniforme y consiste sin quiebres repentinos ni bruscos.

- Se evitan curvas de radios pequeños después de tangentes largas y el paso de tramos de

curvas de radios grandes a otros de radios pequeños.

- Si la topografía lo permite hay que utilizar curvas de grandes radios con tangentes largas.

46

- Los radios mínimos de curvatura se utilizan sólo en condiciones críticas.

- Una alineación en zig –zag con curvas de radio mínimo solo se justifican en caminos de

baja categoría.

- En todos los casos hay que proporcionar la distancia de visibilidad de parada.

- Si las deflexiones entre las tangentes horizontales son pequeñas, las curvas de enlace

deben tener radios suficientemente grandes y una longitud apropiada para evitar la

apariencia de un cambio brusco de dirección.

Tangentes

Son la proyección sobre un plano horizontal de las rectas que unen las curvas.

El punto de intersección de la prolongación de dos tangentes consecutivas se lo llama PI y al

ángulo de definición, formado por la prolongación de una tangente y la siguiente se lo denomina

“α” (alfa).

Las tangentes van unidas entre sí por curvas y la distancia que existe entre el final de la curva

anterior y el inicio de la siguiente se la denomina tangente intermedia. Su máxima longitud está

condicionada por la seguridad.

Las tangentes intermedias largas son causa potencial de accidentes, debido a la somnolencia que

produce al conductor mantener concentrada su atención en puntos fijos del camino durante

mucho tiempo o por que favorecen al encandilamiento durante la noche; por tal razón, conviene

limitar la longitud de las tangentes intermedias, diseñando en su lugar alineaciones onduladas con

curvas de mayor radio.

Grado y radio de curvatura

Las curvas circulares son los arcos de círculo que forman la proyección horizontal de las

curvas empleadas para unir dos tangentes consecutivas y pueden ser simples, compuestas y

reversas. Entre sus elementos característicos principales se tienen los siguientes:

Grado de curvatura: Es el ángulo formado por un arco de 20 metros. Su valor máximo es el que

permite recorrer con seguridad la curva con el peralte máximo a la velocidad de diseño. El grado

de curvatura constituye un valor significante en el diseño del alineamiento. Se representa con la

letra GC y su fórmula es la siguiente:

47

RGc

92.1145 (4.6.1.1)

Radio de curvatura: Es el radio de la curva circular y se identifica como “R” su fórmula en

función del grado de curvatura es:

GcR

92.1145 (4.6.1.2)

Curvas circulares Simples: Es un arco de circunferencia tangente a dos alineamientos rectos de la

vía y se define por su radio, que es asignado por el diseñador como mejor convenga para

comodidad de los usuarios de la vía y a la economía de la construcción y el funcionamiento.

Elementos de la Curva Simple

Figura 5-IV: Elementos de una curva.

Donde:

PI: Punto de intersección de la prolongación de las tangentes.

PC: Punto en donde empieza la curva simple.

PT: Punto en donde termina la curva simple.

α: Ángulo de deflexión de las tangentes.

48

∆C: Ángulo central de la curva circular.

θ: Ángulo de deflexión a un punto sobre la curva circular.

GC: Grado de curvatura de la curva circular.

RC: Radio de la curva circular.

T: Tangente de la curva circular o subtangente.

E: External

M: Ordenada media

C: Cuerda

CL: Cuerda larga.

l: Longitud de un arco.

Le: Longitud de la curva circular.

Longitud de la curva: Es la longitud del arco entre el PC y el PT. Se lo representa como lc y su

fórmula para el cálculo es la siguiente:

180

Rlc

(4.6.1.3)

Tangente de curva o subtangente: Es la distancia entre el PI y el PC ó entre el PI y el PT de la

curva, medida sobre la prolongación de las tangentes. Se representa con la letra “T” y su fórmula

de cálculo es:

2

TangRT

(4.6.1.4)

External: Es la distancia mínima entre el PI y la curva. Se representa con la letra “E” y su

fórmula es:

49

lSecRE

2

(4.6.1.5)

Ordenada media: Es la longitud de la flecha en el punto medio de la curva. Se representa con la

letra “M” y su fórmula de cálculo es:

2cos

RRM

(4.6.1.6)

Deflexión en un punto cualquiera de la curva: Es el ángulo entre la prolongación de la tangente

en el PC y la tangente en el punto considerado. Se lo representa como θ y su fórmula es:

20

lGc

(4.6.1.7)

Cuerda: Es la recta comprendida entre 2 puntos de la curva. Se la representa con la letra “C” y su

fórmula es:

22

SenRC

(4.6.1.8)

Si los dos puntos de la curva son el PC y el PT, a la cuerda resultante se la llama CUERDA

LARGA. Se la representa con las letras “CL” y su fórmula es:

22

SenRCl

Angulo de la cuerda: Es el ángulo comprendido entre la prolongación de la tangente de la vía y la

curva. Su representación es “Ø” y su fórmula para el cálculo es:

2

50

En función del grado de curvatura:

40

lGc

(4.6.1.9)

El ángulo para la cuerda larga se calcula con la siguiente fórmula:

40

lcG

Peralte

Es la pendiente transversal que se le da a la calzada en tramos curvos con el fin para contrarrestar

parcialmente el efecto de la fuerza centrífuga y evitar que los vehículos se salgan de la vía.

El valor del peralte depende básicamente de radio de la curva. En nuestro país se ha fijado un

peralte máximo del 8.0%, mientras que en otros países alcanza valores hasta del 12.0%.

Cuando un vehículo se desplaza sobre una curva de radio R, en metros, a una velocidad uniforme

V, en metros por segundo, experimenta una fuerza centrifuga en dirección del centro de la curva,

equivalente a Fc = m.a .

Figura 6-IV: Fuerza centrífuga actuante en un vehículo.

51

Si recordamos que la aceleración centrifuga está dada por:

ac = V2/R y P = m.g

P = peso

g = aceleración de la gravedad

R = radio de la curva (m)

V = velocidad (m / seg)

Esta fuerza centrifuga se contrarresta por una o las dos de las siguientes fuerzas:

• Por la fricción que se presenta entre las llantas y la superficie de rodadura de la vía.

• Elevando el borde exterior con respecto al interior, elevación que se llama peralte. El peralte

inclina el vehículo y su peso puede ser descompuesto en una componente normal al piso y otra

paralela a este. Esta última es la segunda fuerza que contrarresta la fuerza centrifuga.

Magnitud del Peralte. El uso del peralte provee comodidad y seguridad al vehículo que transita

sobre el camino en curvas horizontales, sin embargo el valor del peralte no debe sobrepasar

ciertos valores máximos ya que un peralte exagerado puede provocar el deslizamiento del

vehículo hacia el interior de la curva cuando el mismo circula a baja velocidad.

Debido a estas limitaciones de orden práctico, no es posible compensar totalmente con el peralte

la acción de la fuerza centrífuga en las curvas pronunciadas, siendo necesario recurrir a la

fricción, para que sumado al efecto del peralte, impida el deslizamiento lateral del vehículo, lo

cual se lo contrarresta al aumentar el rozamiento lateral.

En base a investigaciones realizadas, se ha adoptado el criterio de contrarrestar con el peralte

aproximadamente el 55% de la fuerza centrífuga; el restante 45% lo absorbe la fricción lateral.

Se recomienda para vías de dos carriles un peralte máximo del 10% para carreteras y caminos

con capas de rodadura asfáltica, de concreto o empedrada para velocidades de diseño mayores a

50 Km/h; y del 8% para caminos con capa granular de rodadura (caminos vecinales tipo 4, 5 y 6)

y velocidades hasta 50 Km/h. Para utilizar los valores máximos del peralte deben tenerse en

cuenta los siguientes criterios para evitar:

52

- Un rápido deterioro de la superficie de la calzada en caminos de tierra, sub.-base, por

consecuencia del flujo de aguas de lluvia sobre ellas.

- Una distribución asimétrica del peso sobre las ruedas del vehículo, especialmente los

pesados.

- El resbalamiento dentro de la curva del vehículo pesado que transita a una velocidad

baja.

Desarrollo del peralte

Cuando se presenta en el alineamiento horizontal una curva es necesario modificar la inclinación

transversal desde el bombeo hasta el peralte requerido para la curva y luego después de la curva

desde el peralte hasta el bombeo nuevamente. Esta modificación en la inclinación transversal, que

se debe realizara lo largo de una longitud apropiada, se denomina transición del peralte y se

puede desarrollar de tres maneras:

• Girando el pavimento de la calzada al rededor de su línea central o eje: Es el

más empleado ya que permite un desarrollo más armónico, provoca menor distorsión de los

bordes de la corona y no altera el diseño de la rasante. Es además el más fácil de calcular.

• Girando el pavimento alrededor de su borde interior: Se emplea para mejorar la

visibilidad de la curva o para evitar dificultades en el drenaje superficial de la carretera, en

secciones en corte. Origina cambios en la rasante de la vía

• Girando el pavimento alrededor de su borde exterior: Se usa cuando se quiere destacar la

apariencia del trazado. Es el menos utilizado y el que genera mayores cambios en la

rasante.

Se calcula la longitud “L” de desarrollo del peralte en función de la gradiente de borde “i”, cuyo

valor se obtiene en función de la velocidad de diseño.

i

aeLt

2

*

(4.6.1.10)

53

Donde:

Lt = longitud de la transición

e = Valor del peralte.

a = ancho de la calzada.

i = gradiente Longitudinal.

Para encontrar la longitud de Bombeo, podemos establecer la siguiente relación:

i

aPLp

*2

*

(4.6.1.11)

Donde:

Lp = longitud del bombeo.

Longitud mínima para el desarrollo del peralte, es la que corresponde a la distancia recorrida por

un vehículo en el tiempo de dos segundos, a la velocidad de diseño, es decir:

VLmín 56.0

V = Km/h.

54

Curvas horizontales

Cuadro 2-IV: Elementos de la curva espiral N° 42 derecha.

Elementos de la Curva Espiral N° 42 Derecha

Le = 50.000 m Lc = 47.42 m

θe = 17.904 (°) K = 24.92 m

θs = 0.312 rad P = 1.30 m

Δc = 33.965 (°) Es = 19.11 m

A = 5.968 (°) TC = 16.82 m

B = 11.936 (°) Te = 81.606 m

Cs = 49.780 m LT = 147.42 m

Xc= 49.51 m Yc = 5.17 m

Cuadro 3-IV: Elementos de la curva espiral N° 44 derecha.


Le = 50.000 m Lc = 33.85 m

θe = 17.904 (°) K = 24.92 m

θs = 0.312 rad P = 1.30 m

Δc = 24.247 (°) Es = 13.90 m

A = 5.968 (°) TC = 16.82 m

B = 11.936 (°) Te = 71.91 m

Cs = 49.780 m LT = 133.856 m

Xc= 49.514 m Yc = 5.17 m

Cuadro 3-IV: Elementos de la curva espiral N° 45 Izquierda.

Elementos de la Curva Espiral N° 45 Izquierda

Le = 70.000 m Lc = 91.41 m

θe = 25.709 (°) K = 34.77 m

θs = 0.449 rad P = 2.60 m

Δc = 67.149 (°) Es = 79.79 m

A = 8.570 (°) TC = 23.79 m

B = 17.139 (°) Te = 170.421 m

Cs = 69.367 m LT = 231.41 m

Xc= 68.60 m Yc = 10.32 m

55

Cuadro 4-IV: Elementos de la curva espiral N° 46 Derecha.


Le = 35.000 m Lc = 38.125 m

θe = 22.281 (°) K = 17.41 m

θs = 0.389 rad P = 1.13 m

Δc = 48.543 (°) Es = 22.08 m

A = 7.427 (°) TC = 11.84 m

B = 14.854 (°) Te = 66.11 m

Cs = 34.762 m LT = 108.125 m

Xc= 34.474 m Yc = 4.49 m



Le = 35.000 m Lc = 0.001 m

θe = 19.353 (°) K = 17.43 m

θs = 0.338 rad P = 0.98 m

Δc = 0.002 (°) Es = 4.14 m

A = 6.451 (°) TC = 11.79 m

B = 12.902 (°) Te = 35.98 m

Cs = 34.820 m LT = 70.001 m

Xc= 34.603 m Yc = 3.91 m



Le = 40.000 m Lc = 26.840 m

θe = 22.918 (°) K = 19.89 m

θs = 0.400 rad P = 1.33 m

Δc = 30.757 (°) Es = 15.40 m

A = 7.639 (°) TC = 13.54 m

B = 15.278 (°) Te = 60.42 m

Cs = 39.712 m LT = 106.840 m

Xc= 39.365 m Yc = 5.27 m

56



Le = 40.000 m Lc = 30.198 m

θe = 28.647 (°) K = 19.84 m

θs = 0.500 rad P = 1.65 m

Δc = 43.255 (°) Es = 25.17 m

A = 9.549 (°) TC = 13.66 m

B = 19.098 (°) Te = 69.96 m

Cs = 39.551 m LT = 110.198 m

Xc= 39.012 m Yc = 6.55 m



Le = 40.000 m Lc = 30.571 m

θe = 25.464 (°) K = 19.87 m

θs = 0.444 rad P = 1.47 m

Δc = 38.924 (°) Es = 20.64 m

A = 8.488 (°) TC = 13.59 m

B = 16.976 (°) Te = 66.22 m

Cs = 39.645 m LT = 110.571 m

Xc= 39.217 m Yc = 5.84 m



Le = 40.000 m Lc = 17.97 m

θe = 28.647 (°) K = 19.84 m

θs = 0.500 rad P = 1.65 m

Δc = 25.740 (°) Es = 15.63 m

A = 9.549 (°) TC = 13.66 m

B = 19.098 (°) Te = 56.708 m

Cs = 39.551 m LT = 97.97 m

Xc= 39.01 m Yc = 6.55 m

57



Le = 35.000 m Lc = 24.083 m

θe = 40.106 (°) K = 17.22 m

θs = 0.700 rad P = 2.01 m

Δc = 55.194 (°) Es = 46.18 m

A = 13.369 (°) TC = 12.24 m

B = 26.737 (°) Te = 83.08 m

Cs = 34.231 m LT = 94.083 m

Xc= 33.324 m Yc = 7.88 m



Le = 50.000 m Lc = 0.002 m

θe = 20.014 (°) K = 24.90 m

θs = 0.349 rad P = 1.45 m

Δc = 0.001 (°) Es = 6.14 m

A = 6.671 (°) TC = 16.86 m

B = 13.343 (°) Te = 51.50 m

Cs = 49.726 m LT = 100.002 m

Xc= 49.393 m Yc = 5.77 m

Cuadro 12-IV: Elementos de curvas circulares 1, 2, 3, 4,5 , 6, 7, 8, 9, del proyecto

CURVA ALFA RADIO LONGITUD TANGENTE PERALTE (%)

CHI No. 1 18°55´59.57´´ 125.000 41.306 20.843 4.00

CHI No. 2 40°55´01.75´´ 60.000 42.848 22.384 6.40

CHD No. 3 90°56´08.19´´ 40.000 63.485 40.659 8.00

CHI No. 4 50°22´24.03´´ 50.000 43.959 23.514 8.00

CHI No. 5 56°55´39.31´´ 50.000 52.297 28.825 8.00

CHD No. 6 63°11´28.78´´ 40.000 44.116 24.604 8.00

CHI No. 7 62°28´22.15´´ 40.000 43.614 24.260 8.00

CHD No. 8 183°49´01.05´´ 43.000 137.953 1290.475 8.00

CHI No. 9 50°41´20.48´´ 50.000 44.234 23.682 8.00

58

Cuadro 13-IV: Elementos de curvas circulares N° 10, 11, 12, 13, 14, 15 del proyecto

DATOS CURVA CIRCULAR PROYECTO

CURVA ALFA RADIO LONGITUD TANGENTE

CHD N° 10 18°26´45.02¨ 150.000 48.291 24.356

CHI N°11 45°09´03.72¨ 80.000 63.043 33.261

CHI N°12 17°44´32.62¨ 200.000 61.933 31.216

CHI N°13 23°16´24.35¨ 125.000 50.775 25.742

CHD N°14 56°19´25.59¨ 50.000 49.152 26.767

CHI N°15 34°06´51.22¨ 70.000 41.678 21.477

Cuadro 14-IV: Elementos de curvas circulares N°16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, del

proyecto

DATOS CURVA CIRCULAR PROYECTO

CURVA ALFA RADIO LONGITUD TANGENTE

CHI N° 16 22°08´22.36¨ 100.000 38.641 19.564

CHI N°17 32°20´10.51¨ 70.000 39.506 20.295

CHD N°18 109°45´03.21¨ 40.000 76.621 56.862

CHI N°19 36°41´09.46¨ 70.000 44.82 23.209

CHI N°20 42°11´14.51¨ 70.000 51.542 27.002

CHD N°21 113°14´01.39¨ 40.000 79.052 60.702

CHI N°22 5°46´32.78¨ 500.000 50.403 25.223

CHD N° 23 17°25´08.84¨ 200.000 60.804 30.638

59

Resumen de curvas horizontales

Cuadro 15-IV: Resumen de curvas horizontales N° 1.

RESUMEN DE CURVAS HORIZONTALES

PUNTO ANGULO RADIO LONGITUD Lc Lt Te PC/TE EC CE PT/ET

DE ESPIRAL

DEFLEXION

PI-41 01º44'15" 2000.000 - 60.650 - 30.327 6+136.800 - - 6+197.454

PI-42 69º46'24" 80.000 50.000 47.422 147.422 81.605 6+262.038 6+312.038 6+359.459 6+409.459

PI-43 02º15'00" 2000.000 - 78.540 - 39.270 6+627.002 - - 6+705.544

PI-44 60º03'22" 80.000 50.000 33.854 133.854 71.909 6+770.341 6+820.341 6+854.196 6+904.196

PI-45 118º34'00" 78.000 70.000 91.412 231.412 170.420 6+995.365 7+065.365 7+156.776 7+226.776

PI-46 93º06'17" 45.000 35.000 38.124 108.124 66.110 7+310.538 7+345.538 7+383.662 7+418.662

PI-47 38º42'25" 51.809 35.000 0.000 70.000 35.976 7+419.352 7+454.352 - 7+489.352

PI-48 76º35'31" 50.000 40.000 26.839 106.839 60.423 7+558.937 7+598.937 7+625.776 7+665.776

PI-49 100º32'56" 40.000 40.000 30.196 110.196 69.959 7+693.579 7+733.579 7+763.775 7+803.775

PI-50 89º51'07" 45.000 40.000 30.570 110.570 66.220 7+870.967 7+910.967 7+941.536 7+981.536

PI-51 83º02'03" 40.000 40.000 17.969 97.969 56.707 7+991.993 8+031.993 8+049.962 8+089.962

PI-52 135º24'21" 25.000 35.000 24.082 94.082 83.076 8+244.761 8+279.761 8+303.843 8+338.843

PI-53 07º51'20" 350.000 - 47.897 - 24.031 8+559.839 - - 8+607.826

PI-54 40º01'48" 71.566 50.000 0.000 100.000 51.495 8+796.175 8+846.175 - 8+896.175

PI-55 03º11'56" 1000.000 - 55.831 - 27.922 9+189.502 - - 9+245.331

60

Cuadro 16-IV: Resumen de curvas horizontales N° 2.

PUNTO ANGULO DE RADIO LONGITUD PC PT

/PI DEFLEXION ESPIRAL

PI-56 18º55'59.57" 125.00 41.306 9+303.699 9+345.005

PI-57 40º55'01.75" 60.00 42.848 9+403.224 9+446.072

PI-58 90º56'08.19" 40.00 63.485 9+496.054 9+559.539

PI-59 50º22'24.03" 50.00 43.959 9+712.241 9+756.200

PI-60 56º55'39.31" 50.00 49.679 9+802.262 9+851.940

PI-61 63º11'28.78" 40.00 44.116 9+907.123 9+951.239

PI-62 62º28'22.15" 40.00 43.614 9+987.979 10+031.594

PI-63 183º49'01.05" 43.00 137.953 10+067.298 10+205.251

PI-64 50º41'20.48" 50.00 44.235 10+236.418 10+280.652

PI-65 18º26'45.02" 50.00 48.291 10+329.381 10+377.672

PI-66 45º09'03.72" 80.00 63.043 10+409.159 10+472.202

PI-67 17º44'32.62" 200.00 61.933 10+543.908 10+605.841

PI-68 23º16'24.35" 125.00 50.775 10+836.890 11+087.664

PI-69 56º19'25.59" 50.00 49.152 11+165.694 11+214.846

PI-70 34º06'51.22" 70.00 41.678 11+274.329 11+316.008

PI-71 22º08'22.36" 100.00 38.641 11+361.736 11+400.376

PI-72 32º20'10.51" 70.00 39.506 11+457.703 11+497.209

PI-73 109º45'03.21" 40.00 76.621 11+562.463 11+639.084

PI-74 36º41'09.46" 70.00 44.820 11+681.132 11+725.952

PI-75 42º11'14.51" 70.00 51.542 11+769.865 11+821.407

PI-76 113º14'01.39" 40.00 79.052 11+918.224 11+997.276

PI-77 5º46'32.78" 500.00 50.403 12+075.294 12+125.697

61

4.6.2 EL ALINEAMIENTO VERTICAL

El alineamiento vertical de una vía es la proyección del eje de esta sobre una superficie vertical

paralela al mismo. Debido al paralelismo se muestra la longitud real de la vía a lo largo del eje. El

eje en este alineamiento se llama Rasante o Sub-rasante dependiendo del nivel que se tenga en

cuenta en el diseño.

El diseño vertical o de rasante se realiza con base en el perfil del terreno a lo largo del eje de la

vía. Dicho perfil es un gráfico de las cotas negras, donde el eje horizontal corresponde a las

abscisas y el eje vertical corresponde a las cotas, dibujadas de izquierda a derecha.

El alineamiento vertical también se encuentra enmarcado dentro de las normas. Sobre el perfil

longitudinal del terreno, dibujando en escala 1:1000 y con los perfiles transversales, se realizó el

reajuste del proyecto vertical.

El alineamiento vertical tiene los siguientes elementos:

Rasante

Perfil

La rasante de una vía está compuesta por una serie de tramos rectos, llamados tangentes,

enlazados por curvas. La longitud de todos los elementos del alineamiento vertical se consideran

sobre la proyección horizontal, es decir no se consideran distancias inclinadas.

Figura 7-IV: Elementos del Alineamiento Vertical.

62

El perfil del alineamiento vertical corresponde al eje de la vía y se puede determinar a partir de

una topografía o por medio de una nivelación de precisión. Cuando el eje de un proyecto se

localiza en el terreno este debe ser nivelado con el fin de obtener el perfil de dicho terreno y sobre

este proyectar la rasante más adecuada.

Figura 8-IV: Perfil del terreno.

Criterios Generales

El ministerio de Obras Públicas del Ecuador emite los siguientes criterios:

1. Se deben cortar los perfiles con Gradientes reversos agudos y continuados, en combinación

con un alineamiento horizontal en su mayor parte en línea recta, por constituir un serio peligro,

esto se puede evitar introduciendo una curvatura horizontal o por medio de pendientes más

suaves lo que significa mayores cortes y rellenos.

2. Deben evitarse perfiles qué contengan dos curvas verticales de la misma dirección entrelazadas

por medio de tangentes cortas.

3. En ascensos largos, es preferible que las pendientes más empinadas estén colocadas al

principio del ascenso y luego se lo suavice, también es preferible emplear un tramo de pendiente

máxima, seguido por un tramo corto pendiente suave en el cual los vehículos pesados puedan

aumentar en algo su velocidad, después del cual sigue otra vez un nuevo tramo largo de una sola

pendiente aunque ésta sea algo suave. Esto es aplicable a carreteras de baja velocidad de diseño.

4. En la relación de la curva vertical a emplearse en un enlace determinado, se debe tener en

cuenta la apariencia estética de la curva y los requisitos para drenar la calzada en forma adecuada.

63

Gradientes

El perfil vertical de una carretera es tan importante como el alineamiento horizontal y debe estar

en relación directa con la velocidad de diseño, con las curvas horizontales y con las distancias de

visibilidad. En ningún caso se debe sacrificar el perfil vertical para obtener buenos alineamientos

horizontales. En la siguiente tabla se muestra los valores de diseño de las gradientes

longitudinales.

Cuadro 17-IV: Valores de Diseño de las gradientes Longitudinales máximas (porcentaje).


La Gradiente y Longitud máximas, pueden adaptarse a los siguientes valores.

Para gradientes del:

8—10%, La longitud máxima será de: 1.000 m.

10—12%, 500 m.

2—14%, 250 m.

Gradientes Mínimas

La gradiente longitudinal mínima usual es de 0,5 por ciento. Se puede adoptar una gradiente de

cero por ciento para el caso de rellenos de 1 metro de altura o más y cuando el pavimento tiene

una gradiente transversal adecuada para drenar lateralmente las aguas de lluvia.

64

Curvas verticales

Las curvas verticales se utilizan para empalmar dos tramos de pendientes constantes

determinadas, con el fin de suavizar la transición de una pendiente a otra en el movimiento

vertical de los vehículos.

La curva vertical preferida en el diseño del perfil de una carretera es la parábola simple que se

aproxima a una curva circular. Por otro lado, debido a que la medida de las longitudes en una

carretera se hace sobre un plano horizontal y las gradientes son relativamente planas,

prácticamente no hay error alguno al adoptar la parábola simple.

Elementos de la curva vertical.

Los diferentes elementos que conforman una curva vertical son los siguientes:

PCV = Principio de curva vertical.

PIV= Punto de intersección vertical

PTV = Principio de tangente vertical. Final de la curva vertical

E = Externa. Distancia vertical entre el PIV y la curva.

Lv= Longitud de curva vertical

p(%) = Pendiente inicial o de llegada expresada en porcentaje.

q(%) = Pendiente final o de salida expresada en porcentaje.

y = Corrección vertical

A = Diferencia algebraica de pendientes = q – p

65

Figura 9-IV: Elementos de la curva vertical

Curvas Verticales Convexas.

La longitud mínima de las curvas verticales se determina en base a los requerimientos de la

distancia de visibilidad para parada de un vehículo, considerando una altura del ojo del conductor

de 1,15 metros y una altura del objeto que se divisa sobre la carretera igual a 0,15 metros.

Curvas Verticales Cóncavas.

No existe un criterio único respecto de la longitud para el diseño de esta clase de curvas.

Existen cuatro criterios diferentes con el fin de establecerla, que son:

Distancia de visibilidad nocturna, que es el que más se tiene en cuenta

Comodidad para conducir y para los usuarios

Control de drenaje

Apariencia de la vía.

Es decir que por motivos de seguridad, es necesario que las curvas verticales cóncavas sean lo

suficientemente largas, de modo que la longitud de los rayos de luz de los faros de un vehículo

sea aproximadamente igual a la distancia de visibilidad necesaria para la parada de un vehículo.

La longitud de la curva dependiendo del tipo de curva, son expresadas por las siguientes

fórmulas.

66

Tabla 9-IV: Ecuaciones para determinar la longitud de la curva vertical.

Curva Vertical Cóncava Curva Vertical Convexa

LCV = A * (K2 / (122 + 3.5*S ) ) LCV = A * K2 / 426

Donde:

L= Longitud de la curva vertical, expresada en metros.

A = diferencia de pendientes (m1-m2), expresada en porcentajes.

S= distancia de visibilidad de parada, expresada en metros.

Longitud de la curva vertical

La longitud de la curva vertical debe tener un valor tal que:

• Brinde una apropiada comodidad

• Permita la adecuada visibilidad de parada

• Suministre una buena apariencia a la vía.

Se tiene entonces que la longitud mínima de curva es:

Lv = K.A.

Donde:

Lv= Longitud curva vertical (m)

K = coeficiente angular de curva vertical

A = Diferencia algebraica de pendientes (%)

67

Cuadro 18-IV: Valores mínimos del coeficiente “K”

Fuente: Normas de Diseño Geométrico de Carreteras-2003

La longitud mínima absoluta de las curvas verticales, expresada en metros, se indica por la

siguiente fórmula:

VLmín *60.0

V = Km/h.

68

Curvas verticales:

Cuadro 19-IV: Elementos de la curva vertical N° 1.


CÁLCULO DE CURVA VERTICAL ( CV )

CV # 01 :

DATOS:G1 = A = G1 - G2G2 = A = -8.95 - -6.40V = A = 2.55

CURVA CONVEXA :

K * A Lmin= 0.6 * 45

28 * Lmin= 27.0 m

71.4 m Ladop= 80 m

h = y =

x y

6 + 31.0 0 0.0006 + 71.0 40 0.2556 + 111.0 0 0.000PTV1 = 2383.002 2383.002

PIV1 = 2385.817 2385.562PCV1 = 2389.14 2389.14

2.55

0.255 0.0001594

CPI CPF

-8.95-6.4045

^

L

^

L

^

L

800

* ALh h

L

xy *

42

2

2x

CALCULO DE CURVA VERTICAL ( CV )

CV # 02 :

DATOS:G1 = A = G1 - G2G2 = A = -6.40 - -7.75V = A = 1.35

CURVA CONCAVA :

K * A Lmin= 0.6 * 45

28 * 1.35 Lmin= 27.0 m

37.8 m Ladop= 60 m

h = 0.101 y =

x y

6 + 185.0 0 0.0006 + 215.0 30 0.1016 + 245.0 0 0.000

0.0001125

CPI CPF

-6.40-7.7545

PIV2 = 2376.346 2376.245PCV2= 2378.226 2378.226

PTV2 = 2374.021 2374.021

^

L

^

L

^

L

800

* ALh

hL

xy *

42

2

2x

69




CV # 03 :

DATOS:

G1 = A = G1 - G2G2 = A = -7.75 - -9.96V = A = 2.21

CURVA CONVEXA :

K * A Lmin= 0.6 * 45

24 * Lmin= 27.0 m

53 m Ladop= 60 m

h = y =

x y

6 + 283.0 0 0.0006 + 313.0 30 0.1666 + 343.0 0 0.000

-7.75

CPI CPF

-9.9645

2.21

0.166 0.0001842

PCV3 = 2371.076 2371.076PIV3 = 2368.751 2368.585PTV3 = 2365.763 2365.763

^

L

^

L

^

L

800

* ALh h

L

xy *

42

2

2x


CV # 04 :

DATOS:G1 = A = G1 - G2G2 = A = -9.96 - -10.11V = A = 0.15

CURVA CONCAVA :

K * A Lmin= 0.6 * 45

17 * 0.15 Lmin= 27.0 m

2.55 m Ladop= 60 m

h = 0.011 y =

x y

6 + 410.0 0 06 + 440.0 30 0.0116 + 470.0 0 0.000

-9.96

0.0000125

CPI CPF

PCV4= 2359.089 2359.089

-10.1145

PIV4 = 2356.101 2356.090PTV4 = 2353.068 2353.068

^

L

^

L

^

L

800

* ALh h

L

xy *

42

2

2x

70




CV # 05 :

DATOS:

G1 = A = G1 - G2G2 = A = -10.11 - -7.71V = A = 2.40

CURVA CONCAVA :

K * A Lmin= 0.6 * 45

28 * Lmin= 27.0 m

67.2 m Ladop= 100 m

h = y =

x y

6 + 698.0 0 06 + 748.0 50 0.3006 + 798.0 0 0.000

-10.11

0.300 0.0001200

CPI CPF

-7.7145

2.40

PCV5= 2330.018 2330.018PIV5 = 2324.963 2325.263PTV5 = 2321.108 2321.108

^

L

^

L

^

L

800

* ALh h

L

xy *

42

2

2x


CV # 06 :

DATOS:

G1 = A = G1 - G2G2 = A = -7.71 - -8.27V = A = 0.56

CURVA CONVEXA :

K * A Lmin= 0.6 * 45

19 * Lmin= 27.0 m

10.64 m Ladop= 60 m

h = y =

x y

6 + 890.0 0 06 + 920.0 30 0.0426 + 950.0 0 0.000

-7.71-8.27

0.0000467

CPI CPF

45

0.56

0.042

PTV6 = 2309.220 2309.220

PCV6= 2314.014 2314.014PIV6 = 2311.701 2311.659

^

L

^

L

^

L

800

* ALh

hL

xy *

42

2

2x

71




CV # 07 :

DATOS:

G1 = A = G1 - G2G2 = A = -8.27 - -7.99V = A = 0.28

CURVA CONCAVA :

K * A Lmin= 0.6 * 30

28 * Lmin= 18.0 m

7.84 m Ladop= 60 m

h = y =

x y

7 + 270.0 0 0.0007 + 300.0 30 0.0211 + 330.0 0 0.000

0.28

0.021 0.0000233

-8.27-7.9930

PCV7= 2282.756 2282.756CPI CPF

PIV7= 2280.275 2280.296PTV7= 2277.878 2277.878

^

L

^

L

^

L

800

* ALh h

L

xy *

42

2

2x


CV # 08 :

DATOS:

G1 = A = G1 - G2G2 = A = -7.99 - -6.55V = A = 1.44

CURVA CONCAVA :

K * A Lmin= 0.6 * 35

48 * Lmin= 21.0 m

69.12 m Ladop= 80 m

h = y =

x y

7 + 549.0 0 0.0007 + 589.0 40 0.1447 + 629.0 0 0.000

1.44

0.144 0.0000900

-7.99-6.5535

CPI CPF

PCV8= 2260.380 2260.380

PTV8 = 2254.564 2254.564PIV8 = 2257.184 2257.328

^

L

^

L

^

L

800

* ALh

hL

xy *

42

2

2x

72

Resumen de curvas verticales

Cuadro 26-IV: Resumen de curvas verticales

No Abscisas Longitud Pendientes Cotas

PI PIV CVL (m) (%) (m)

PI-40 6+071.000 80 -8.95 2385.562

PI-41 6+215.000 60 -6.4 2376.346

PI-42 6+313.000 60 -7.75 2368.751

PI-42 6+440.000 60 -9.96 2356.101

PI-43 6+748.000 100 -10.11 2324.963

PI-44 6+920.000 60 -7.71 2311.701

PI-46 7+300.000 60 -8.27 2280.275

PI-48 7+589.000 80 -7.99 2257.184

PI-50 7+878.000 80 -6.55 2238.255

PI-51 8+200.000 60 -7.64 2213.654

PI-52 8+392.000 60 -8.20 2197.910

PI-53 8+564.000 60 -6.69 2186.403

PI-53 8+684.000 80 -5.38 2179.947

PI-54 8+800.000 60 -6.77 2172.094

PI-54 8+910.000 60 -5.45 2166.099

PI-55 9+107.000 100 -6.21 2153.865

PI-56 9+265.000 40 -2.966 2149.179

PI-56 9+290.326 - -4.30 2148.090

PI-57 9+530.000 80 -4.30 2138.200

PI-62 9+950.000 100 -2.50 2127.700

PI-64 10+130.000 100 -8.00 2113.300

PI-66 10+650.000 100 -5.30 2085.740

PI-68 10+940.000 100 -8.00 2062.540

PI-70 11+190.000 100 -4.60 2051.040

PI-76 11+950.000 100 -6.40 2002.400

73

CAPITULO V

ESTUDIOS DE SUELOS CON DCP (CBR)

El penetrómetro dinámico de cono (DCP) es una herramienta muy utilizada en la actualidad para

realizar auscultaciones in situ, especialmente en el ámbito de la geotecnia. A partir de los

resultados obtenidos, se puede afirmar que el DCP es muy útil como complemento de un equipo

tradicional, para la determinación de la densidad seca in situ. Este equipo permite obtener

información confiable, con un bajo costo en equipamientos y operacional y de fácil manejo.

Para usos viales, se han desarrollado diferentes correlaciones entre los resultados del DCP y

parámetros característicos del suelo, como el Valor Soporte Relativo (CBR), el Módulo

Resiliente y la Resistencia a la Compresión no Confinada.

Este instrumento es utilizado esencialmente para evaluar la resistencia de suelos tanto no

disturbados como compactados y estimar un valor de CBR en campo. A diferencia de este

último, el DCP presenta ventajas como su simplicidad y economía de uso. Implícitamente, el

DCP estima la capacidad estructural de las diferentes capas que conforman a un pavimento,

detecta simultáneamente el grado de heterogeneidad que puede encontrarse en una sección y la

uniformidad de compactación del material, de una manera rápida, continua y bastante precisa.

5.1 ANTECEDENTES

La determinación del Valor de Soporte California, CBR, parámetro aplicado en el diseño de

pavimentos flexibles, en general es considerada como un proceso complejo que adicionalmente

requiere de bastante tiempo para su obtención.

Este instrumento es utilizado esencialmente para evaluar la resistencia de suelos tanto no

disturbados como compactados y estimar un valor de CBR en campo. A diferencia de este

último, el DCP presenta ventajas como su simplicidad y economía de uso. Implícitamente, el

DCP estima la capacidad estructural de las diferentes capas que conforman a un pavimento,

detecta simultáneamente el grado de heterogeneidad que puede encontrarse en una sección y

74

la uniformidad de compactación del material, de una manera rápida, continua y bastante precisa.

Suelo

Se define suelo como un agregado no cementado formado por partículas minerales y materia

orgánica en descomposición (partículas sólidas) con algún líquido (generalmente agua) y gas

(normalmente aire) en los espacios vacíos.

El suelo es producto de la meteorización de las rocas, es decir, la desintegración de esta en

pedazos de minerales cada vez más pequeños, que en contacto con el medio (agua, aire) se unen

formando el suelo, la meteorización y otros procesos geológicos actúan en las rocas que se

encuentran cerca de la superficie terrestre transformándola en materia no consolidada o

comúnmente llamada suelo.

La roca se define como un agregado natural sólido con contenido mineral, que tiene propiedades

físicas como químicas. Las rocas son materiales cementados, usualmente tiene muy baja

porosidad, pueden ser encontradas en procesos de descomposición con sus propiedades físicas y

químicas alteradas, presentan discontinuidades cuando se someten a esfuerzos.

Pueden diferenciarse diversos tipos de suelos en función de la naturaleza de la roca madre y del

tamaño de las partículas que lo componen.

Suelos granulares._ Este tipo de suelos están formados por partículas agregadas y sin cohesión

entre ellas dado el gran tamaño de las mismas. Su origen obedece fundamentalmente a procesos

de meteorización física. Las características principales de este tipo de suelos, son su buena

capacidad portante y su elevada permeabilidad lo que permite una rápida evacuación del agua en

presencia de cargas externas. Las características mecánicas y resistentes de los suelos granulares

vienen determinadas por el ángulo de rozamiento interno entre partículas.

Suelos cohesivos._ Este tipo de suelos se caracteriza por un tamaño más fino de sus partículas

constituyentes (inferior a 0.08 mm), lo que les confiere unas propiedades de superficie

ciertamente importantes. Esto se debe a que la superficie específica relación entre la superficie y

el volumen de un cuerpo de dichas partículas es más que considerable.

75

En los suelos cohesivos también puede establecerse una subdivisión en dos grandes grupos: los

limos de origen físico, formados por partículas de grano muy fino (entre 0.02 y 0.002 mm) y las

arcillas compuestas por un agregado de partículas microscópicas procedentes de la meteorización

química de las rocas.

Este tipo de suelos se caracteriza por su baja permeabilidad al dificultar el paso del agua por el

reducido tamaño de sus poros, y su alta compresibilidad, es así que los suelos arcillosos, limosos

e incluso arenosos como el loess pueden colapsar de forma brusca, simplemente aumentando el

grado de humedad hasta un valor crítico (entre el 85% para arcillas y el 40% al 60% para arenas y

limos).

Suelos orgánicos.- Son suelos formados por la descomposición de restos de materia orgánica de

origen animal o vegetal, predominando esta última y que generalmente cubren los primeros

metros de la superficie.

Se caracterizan por su baja capacidad portante, alta compresibilidad y mala tolerancia del agua.

Este tipo de suelos son malos para la ubicación de cualquier obra de infraestructura, por lo que

deben eliminarse mediante operaciones previas de desbroce. Cuando existen formaciones de

materia orgánica, es preferible evitar el paso del camino por ellas y si no es posible deberán

tomarse precauciones especiales que garanticen la estabilidad del terreno, estabilizándolo física o

químicamente.

Tabla 10-V: Tamaño de partículas de suelo según varias organizaciones.

TAMAÑO DE LAS PARÍCULAS (mm)

NOMBRE DE LA ORGANIZACIÓN Grava Arena Limo Arcilla

Massachusets isntitute of tecnology (MIT) >2 2 a 0.06 0.06 a 0.002 <0.002

U.S. Department of Agriculture (USDA) >2 2 a 0.05 0.05 a 0.002 <0.003

American Association os state Highway and Transportation (AASHTO) 76.2 a 2 2 a 0.075 0.075 a 0.002 <0.004

Unified Soil Clasification System (U.S) 76.2 a 4.75 4.75 a 0.075 Finos > 0.075

76

5.2 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

Para la obtener información geotécnica del tipo de suelo en el cual se desarrolla el proyecto en

investigación se debieron efectuar una serie de estudios de campo y laboratorio para determinar

su distribución y propiedades físicas.

Los ensayos que definen las principales propiedades de los suelos en carreteras son: análisis

granulométrico, límites de Atterberg, equivalente de arena, Proctor Normal y Modificado y la

determinación de la capacidad portante mediante el índice CBR.

a) Determinación del contenido de humedad: Es un ensayo que permite determinar la

cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelo en términos de su peso en seco.

b) Análisis Granulométrico: El análisis granulométrico consiste en la determinación del

rango de tamaño de partículas presentes en un suelo, expresado en porcentaje del peso

total seco. Es decir que trata de separar por medios mecánicos, los distintos tamaños de

partículas presentes en el suelo, expresando cada tamaño de partículas en porcentaje del

peso total seco.

El método más directo para separar el suelo en fracciones de distinto tamaño consiste en

elanálisis por tamices, que se lo realiza haciendo pasar una masa de suelo a través de un

juego de tamices. El uso de tamices está restringido al análisis de suelos gruesos o no muy

finos con un tamaño de partículas cuyos diámetros sean mayores a 0.075 mm. y menores

a 3 plg.

Para el análisis mecánico de suelos finos se emplea el método del hidrómetro el cual

consiste en la sedimentación de las partículas finas. Basados en la ley de Stokes que fija la

velocidad a la que una partícula esférica de diámetro dado sedimenta en un liquido en

reposo. El análisis por hidrómetro esta restringido para diámetros de partículas menores

0.075 mm.

Para determinar la fracción fina de suelo -limos y arcillas- no es posible efectuar el

tamizado, por lo que se empleará el método de sedimentación (densímetro) descrito en la

correspondiente norma.

77

La interpretación de una curva granulométrica puede proporcionarnos información acerca

del comportamiento del suelo. Si estudiamos la regularidad de la curva podremos

diferenciar dos tipos de granulometrías:

Tabla 11-V: Denominación y tamaño de Suelos Granulares y Cohesivos.

TIPO

DENOMINACIÓN

TAMAÑO (mm)

Bolos y Bloques > 60

Gruesa 60 a 20

SUELOS Grava Media 20 a 6

GRANULARES Fina 2 a 6

Gruesa 0.6 a 2

Arena Media 0.2 a 0.6

Fina 0.08 a 0.2

Gruesa 0.02 a 0.08

SUELOS Limo Media 0.006 a 0.02

COHESIVOS Fina 0.002 a 0.006

Arcilla < 0.002

Granulometría discontinua: La curva presenta picos y tramos planos, que indican que

varios tamices sucesivos no retienen material, lo que evidencia que la variación de

tamaños es escasa. En este caso, se habla de suelos mal graduados. La arena de playa es

un claro ejemplo de este tipo de suelos.

Granulometría continua: La práctica totalidad de los tamices retienen materia, por lo que

la curva adopta una disposición suave y continua. A este tipo de suelos se les denomina

bien graduados. Para determinar numéricamente la graduación de un suelo se emplea el

coeficiente de curvatura, definido por la siguiente expresión:

Cc =

(5.2.1)

Donde Des la abertura del tamiz o diámetro efectivo (mm) por donde pasa el X% en peso

de la totalidad de la muestra de suelo analizada.

En carreteras, es importante que el suelo esté bien graduado para que al compactarlo, las

partículas más finas ocupen los huecos que dejan los áridos de mayor tamaño, reduciendo

de esta forma el número de huecos y alcanzando una mayor estabilidad y capacidad

portante. Un suelo bien graduado presenta valores de Cc comprendidos entre 1 y 3.

78

Otro parámetro muy empleado para dar idea del grado de uniformidad de un suelo es el

llamado coeficiente de uniformidad, definido por Hazen como la relación entre las

aberturas de tamices por donde pasan el 60% y el 10% en peso de la totalidad de la

muestra analizada:

Cu =

(5.2.2)

Según este coeficiente, un suelo que arroje valores inferiores a 2 se considera muy

uniforme, mientras que un coeficiente inferior a 5 define un suelo uniforme.

c) El límite plástico: Se determina de una manera si cabe más rocambolesca: se define como

la menor humedad de un suelo que permite realizar con él cilindros de 3 mm. De

diámetro sin que se desmoronen, realizándose dos determinaciones y hallando la media.

Este ensayo se realiza con 200 g. de muestra seca y filtrada a través del tamiz 0.40 UNE,

como en el caso anterior.

A la diferencia entre ambos límites se denomina índice de plasticidad (IP), y da una idea

del grado de plasticidad que presenta el suelo; un suelo muy plástico tendrá un alto índice

de plasticidad: En la siguiente tabla se muestran los rangos de valores más frecuentes de

todos estos parámetros en diferentes tipos de suelos:

Tabla 12-V: Valores típicos de consistencia de suelo.

TIPO DE SUELO

PARÁMETRO Arena Limo Arcilla

LL Límite Líquido 15 a 20 30 a 40 40 a 150

LP Límite Plástico 15 a 20 20 a 25 25 a 50

LR Límite de

12 a 18 14 a 25 8 a 35

Retracción

IP Índice de 0 a 3 10 a 25 10 a 100

Plasticidad

d) El límite líquido: Se determina mediante el método de la cuchara de Casagrande (NLT-

105). El ensayo se basa en la determinación de la cantidad de agua mínima que puede

79

contener una pasta formada por 100 g. de suelo seco que haya pasado por el tamiz 0.40

UNE. Para ello, se coloca sobre el mencionado artefacto y se acciona el mecanismo de

éste, contándose el número de golpes necesario para cerrar un surco realizado

previamente con una espátula normalizada- en una longitud de 13 mm. El ensayo se dará

por válido cuando se obtengan dos determinaciones, una de entre 15 y 25 golpes, y otra de

entre 25 y 35. La humedad correspondiente al límite líquido será la correspondiente a 25.

golpes, y se determinará interpolando en una gráfica normalizada las dos determinaciones

obtenidas experimentalmente.

e) Peso específico: Se define como peso específico de un suelo a la relación entre el peso de

los sólidos y el peso del volumen de agua que desalojan.

f) Determinación del CBR: El objetivo esencial para realizar éste ensayo es el de determinar

la resistencia de un suelo que está sometido a esfuerzos cortantes, además evaluar la

calidad relativa del suelo para la subrasante, sub-base y base de pavimentos.

El ensayo CBR (ensayo de Relación de Soporte de California), mide la resistencia al corte

de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. El ensayo permite

obtener un número de la relación de soporte pero, es evidente que éste número no es

constante para un suelo dado, sino que se aplica al estado en el cuál se encontraba el suelo

durante el ensayo. De paso, es interesante comentar que el experimento puede hacerse en

el terreno o en un suelo compactado.

El número CBR (o simplemente CBR) se obtiene como la relación de la carga unitaria (en

lbs/plg²) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón (con un

área de 19.4 cm²) dentro de la muestra compactada de suelo a un contenido de humedad y

densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma

profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado.

El C.B.R. varía de acuerdo a la compactación del suelo su contenido de humedad al

compactar y cuando se realiza el ensayo.

En forma de ecuación el C.B.R es:

CBR =

80

Generalmente se toman diversos pares de valores presión – penetración, construyéndose

una gráfica, que en ella se toman los valores correspondientes a una profundidad de 2.54 y

5.08 mm (0.1 y 0.2 pulgadas), comparándose con las de la muestra patrón para dichas

profundidades. El índice CBR del suelo será el mayor de los dos obtenidos.

Figura 1-V: Determinación del índice CBR

g) Límites de Atterberg: Se definió los cuatro estados de consistencia de los suelos vistos

anteriormente y se determinó los límites entre ellos, observando la variación de diferentes

propiedades físicas y mecánicas.

De los límites anteriormente mencionados, interesa especialmente la determinación de los

umbrales de los estados líquido (límite líquido) y plástico (límite plástico), ya que éstos

presentan una alta deformabilidad del suelo y una drástica reducción de su capacidad

portante.

Afinando más todavía, el interés se centra en determinar el intervalo de humedad para el

cual el suelo se comporta de manera plástica, es decir, su plasticidad.

81

5.3 DATOS PARA EL PREDISEÑO

Los resultados de la investigación del subsuelo de acuerdo a los resultados de la investigación

realizada, se tiene que el material de la subrasante presenta las siguientes características:

1) Los materiales de la subrasante pueden separarse en dos tramos:

Entre las abscisas Km 6+000 a 10+000 se encuentran materiales predominantemente arenosos,

con presencia de limos arenosos, los materiales carecen de plasticidad y no presentan humedad

(secos a poco húmedos).

Entre la abscisa 10+000 al fin del proyecto se tienen arenas limosas con gravilla hasta el Km.

12+000 y gravas arenosas hasta el final La humedad de los materiales sigue siendo baja, aunque

es mayor a la del primer tramo.

2) En todo el trazado, la humedad del suelo es inferior a la óptima de compactación, por lo que

para su compactación se requiere de hidratación. No hay fuentes de agua aprovechables en las

cercanías y debe preverse transporte desde las zonas cercanas a San Antonio.

3) La densidad natural del suelo es baja. El grado de compactación del suelo natural varía entre el

70 al 80% lo que se refleja en el CBR medido en sitio.

4) Los suelos no tienen características expansivas.

5) La capacidad de soporte del material presente en el suelo en condición natural (CBR entre 1.2

a 5.9) del obtenido en muestra compactada en laboratorio (CBR de 13.0 a 20.0). La diferencia

se explica por lo suelto del material en condición natural. Esta condición se consideró a

seleccionar el parámetro de diseño.

6) Los materiales presentan valores más homogéneos de capacidad de soporte. La presencia de

grava incrementa la resistencia del suelo y se tienen valores de CBR entre 10 y 30, tanto en

laboratorio como en campo.

7) El pavimento existente está formado por una capa de 30 a 50 centímetros de espesor, excepto

en el tramo entre abscisas 7+000 a 8+000, en donde el pavimento mide solamente entre 10 y 15

82

cm. Los materiales no cumplen los requisitos de base o subbase establecidos en las

especificaciones del MTOP por lo que se los considera solamente como material de

mejoramiento.

5.4 DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO

El método que se aplicará para el diseño estructural del pavimento es aplicable para carreteras

con tránsito superior a 0.05 x 10 6 ejes equivalentes de 8.2 toneladas y cuya ecuación que

determina el diseño de pavimentos flexibles definida por la AASHTO ROAD TEST es:

Log W18 = ZRxSo+9.36Log(SN+1)-0.20 +

+2.32 LogMr-8.07 (5.4.1)

Donde:

W18 : Número estimado de ejes simples equivalentes de 8.2 toneladas.

ZR: Desviación estándar normal.

So: Error estándar combinado de la predicción del tránsito y de la predicción del comportamiento.

ΔPSI: Diferencia entre el índice de servicio inicial (Po) y el final Pt.

MR: Módulo resiliente.

SN: a1d1+a2d2m2+a3d3m3. (5.4.2)

Es un número abstracto que expresa la resistencia estructural de un pavimento requerido para una

combinación dada de soporte del suelo (MR), del tránsito total W18, de la serviciabilidad terminal

y condiciones ambientales.

Siendo:

ai: Coeficiente estructural de la capa i, el cual depende de la característica del material con que

ella se construya.

di: Espesor de la capa i en pulgadas.

mi: Coeficiente de drenaje de la capa i.

83

5.5 FUENTE DE MATERIALES

a) Existe material adecuado al inicio del proyecto y el cliente deberá seleccionar la cantera de la

que se explotará, en función de los trámites legales necesarios para expropiar un sector adecuado

para la extracción.

b) El material en condición natural, y tal como sale de la mina, no cumple graduaciones de

material de Base o de Sub-base. Será necesario proceder a un tamizado, trituración secundaria y

mezcla para obtener la granulometría definida en las Especificaciones Generales del MOP.

c) El material ensayado es de gran dureza (resistencia a la abrasión = 29%) y poco sensible al

ataque químico (desgaste por sulfatos = 1%). Es denso (densidad de sólidos entre 2.46 a 2.56),

por lo que podrá ser empleado para cualquier uso, incluso para doble tratamiento con una

trituración y tamizado adecuados. No obstante, se presentan en el frente de explotación fajas de

material pumítico de menor dureza, que deben ser evitadas al momento de la extracción. El

material de baja calidad se usará de preferencia para rellenos o usos semejantes.

5.5.1 CANTERAS

Descripción General

De la recopilación de información existente se estableció la existencia de depósitos de material

pétreo en los siguientes lugares:

1. Mina Tanlahua: Se ubica aproximadamente a 3.0 Km del inicio del proyecto. Existe acceso y

la mina está en explotación. El material corresponde a piroclastos en matriz arenosa, de fácil

explotación, y de volumen ilimitado.

2. Mina Cruzloma 1: Se encuentra a 4.5 km del inicio del proyecto, el material es semejante al

anterior y se dispone de volúmenes explotables superiores a las necesidades del proyecto.

3. Mina Cruzloma 2: a un costado de la anterior y ligeramente más distante, corresponde a la

vertiente opuesta de la loma. También se tiene acceso, la mina está en explotación y tiene

volumen ilimitado.

84

CAPÍTULO VI

6._ DISEÑO DEFINITIVO DE LA ESTRUCTURA

Para el diseño de pavimento se tiene que considerar la diferencia de cargas de tráfico en las

etapas de construcción y de operación. La primera implica un intenso tráfico de vehículos

pesados a fin de transportar los materiales de construcción a la obra, en tanto que en la segunda,

el tráfico disminuye sensiblemente.

Los términos de referencia obligan a que la vía sea diseñada para 10 años, y que se incluya un

refuerzo para extender la duración del pavimento a 20 años.

6.1 CONSIDERACIONES PREVIAS

El diseño del pavimento sigue el procedimiento y metodología recomendado por la AASHTO en

su Guía de Diseño de Pavimentos, edición 1993.

Se calculan los espesores de acuerdo a la metodología sugerida en la Guía para Caminos de Bajo

Tráfico y se comprueban los espesores en base a los cuadros aproximados recomendados en el

mismo documento, conforme se indica más adelante.

Como paso previo al diseño, se procedió a realizar las siguientes tareas:

Determinación de los parámetros resistentes de la Subrasante, en base a las mediciones de

los ensayos CBR en probetas compactadas en laboratorio y en sitio.

Las correlaciones empleadas se indican más adelante.

Definición de las demás variables necesarias, incluyendo el tráfico que utilizará la vía

durante el período de diseño.

Para obtener el Módulo Resiliente de la subrasante de cada tramo, se empleó la ecuación

que correlaciona dicho valor con el ensayo CBR. Como el comportamiento del suelo

depende de la humedad, se considero el valor al 85% percentil como representativo de los

meses lluviosos, y el 75% percentil para los meses secos.

85

Coeficientes de Capa

Las diferentes posibilidades de construir el pavimento para lograr el número estructural requerido

por las condiciones del sitio y tráfico implican el uso de materiales granulares o asfálticos. Los

coeficientes de capa utilizados se obtuvieron de acuerdo a los parámetros característicos

conforme se establece en los nomogramas sugeridos por la AASHTO. Para ello se siguieron las

pautas que se indican a continuación:

Los materiales granulares se caracterizan por su valor CBR. Se exigirá que el material empleado

en la construcción tenga un valor de soporte igual o superior al especificado, a fin de lograr el

aporte estructural calculado.

No se considera el uso de capas asfálticas. La superficie de rodadura será un doble tratamiento

superficial bituminoso y la Guía de Diseño de la AASHTO establece que este material no aporta

capacidad estructural a la vía, dado su escaso espesor.

Las demás variables empleadas son las siguientes:

• Credibilidad = La credibilidad será del 90% para el diseño a 10 años. Al extender la vida útil a

20 años, la credibilidad para la segunda etapa será de 95% (raíz cuadrada del 90%), valor

señalado en los términos de referencia.

• Desviación Estándar = 0.49, valor recomendado por la AASHTO cuando no existe certeza de la

variación del tráfico usuario y compatible con las consideraciones estadísticas realizadas para

seleccionar los parámetros de diseño.

• Índice de Servicio Inicial = 4.0

• Índice de Servicio Final = 2.0

Confiabilidad del diseño (R%)

Es la probabilidad de que el sistema estructural que forma el pavimento cumpla su función

prevista dentro de su vida útil, bajo las condiciones que tienen lugar en ese lapso. La

incertidumbre siempre se ha tenido en cuenta a través del uso de factores de seguridad surgidos

86

de la experiencia. Cuantos mayores sean las incertidumbres, mayores serán los coeficientes den

seguridad.

Tabla 1-VI: Confiabilidad recomendada.

Desviación estándar (SO)

Es una medida del desvío de los datos con respecto al valor medio (la media). Cuanto menor sea

la So, los datos medidos estarán más próximos a la media. La AASHTO recomienda valores de

desviación Estándar de 0.49 para pavimentos flexible. En el siguiente cuadro obtenemos los

valores promedio para los dos tipos principales de pavimento.

Tabla 2-VI: Comportamiento del pavimento con y sin errores en el tránsito.

Coeficiente de drenaje (CD)

En el cuadro se muestra valores del coeficiente de drenaje de acuerdo a su calidad.

Tabla 3-VI: Coeficientes de drenaje

COEFICIENTES DE

DRENAJE

Calidad del Drenaje m

Excelente 1.20

Bueno 1.00

Regular 0.80

Pobre 0.60

Muy Pobre 0.40

Tipo de Camino Confiabilidad Recomendada

Zona Urbana Zona Rural

Rutas interestatales y autopistas 85 a 99.9 80 a 99.9

Arterias principales 80 a 90 75 a 99

Colectoras 80 a 95 75 a 95

Locales 50 a 80 50 a 80

87

Serviciabilidad (PSI)

Se define como la capacidad del pavimento para brindar un uso confortable y seguro a los

usuarios. Se la evalúa por medio del Índice de Servicio Presente.

Para determinar el PSI, un grupo de individuos circula sobre el pavimento y lo califica de 0 a 5,

como la siguiente tabla:

Tabla 4-VI: Serviciabilidad de pavimentos.

PSI CONDICIÓN

0 a 1 Muy pobre

1 a 2 Pobre

2 a 3 Regular

3 a 4 Buena

4 a 5 Muy Buena

Serviciabilidad inicial (PO)

La que tendrá el pavimento al entrar en servicio. Y para pavimentos flexibles, la

AASHTO’93 ha establecido: Po = 4.2

Serviciabilidad final (PT)

Es el índice más bajo que puede tolerarse antes de que sea necesario reforzar el pavimento o

rehabilitarlo. La AASHTO’93 ha establecido:

Pt = 2.0; para caminos de menor tránsito.

Pt = 2.5 y más; para caminos muy importantes.

6.2 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA

Para el diseño de espesores del pavimento se siguió el procedimiento recomendado por la

AASHTO en la Guía de Diseño de Pavimentos (1993). Se usa la metodología convencional, es

decir se calcula el número estructural necesario para soportar la carga de tráfico esperada, y se

establecen las diferentes

T.P.D.A.FUTURO = T.P.D.A.ACTUAL (1 + i) 10

T.P.D.A.FUTURO = 288(1 +0.05) 10

88


T.P.D.A.FUTURO = T.P.D.A.ACTUAL (1 + i) ⁿ

T.P.D.A.FUTURO = 288(1 +0.05) 20


Calculo de los ejes equivalentes a 8180 Kg de carga durante el periodo de diseño en una

dirección.

Primer periodo 10 años.

2127548.508.3*5.0*10*365*2

469288

NPE

NPE = 2.12x106

Segundo periodo 20 años

693069308.3*5.0*20*365*2

469764

NPE

NPE = 6.93x106

Confiabilidad: Para el diseño se toma un valor de confiabilidad del 95 %.

Serviciabilidad: Para el diseño se toman valores de Po = 4,2 para pavimentos flexibles y Pt = 2.0;

por tanto:

∆ PSI = P0 – Pt

∆ PSI = 4.2 -2.2

∆ PSI = 2.2

Módulo Resiliente de la Subrasante

Para la aplicación de los métodos de diseño de espesores de pavimentos se requieren caracterizar

los suelos de la subrasante con un parámetro dinámico.

89

El Módulo de Resiliencia, se obtiene en función del C.B.R, utilizando la siguiente expresión:

Mr = 2555 x CBR 0,64

(6.2.1)

Mr = 2555x 150.64

Mr = 14457.370 psi

Sub base

Para la sub base la norma determina que para material de sub base se considere que su

CBR sea superior al 30 %, para el caso se ha previsto una sub base con CBR igual al

50 %.

Figura 1-VI: Variación del Coeficiente Estructural a 3 para diferentes parámetros de resistencia

de la Subrasante.

90

De donde se obtiene:

Los valores de a3 = 0.125 y un módulo resiliente (MR) = 17500 Psi =1231.48 Kg/cm2.

Base

Para la base granular la norma exige un CBR mínimo de 80% el cual debe ser analizado

en el nomograma de la ASSHTO y de esta manera obtener a2 y el módulo resiliente del

material.

Para este caso se toma un CBR de 80%.

Figura II-VI: Variación del Coeficiente Estructural a2 para diferentes parámetros de resistencia

de la Subrasante.

Donde.

a2 = 0.134 y un módulo resiliente (MR):28400Psi = 1999.51Kg/cm2

Coeficiente estructural a1 para capas de concreto asfaltico:

Se halla el coeficiente estructural a1 en función del Módulo Resiliente del concreto asfaltico

91

Figura II-VI: Variación del Coeficiente Estructural a1 para diferentes parámetros de resistencia

de la Subrasante.

Se obtiene un valor de variación del coeficiente a1= 0.45

Cálculo del número estructural (SN):

Para la determinación del número estructural SN, se aplicará el programa de la AASHTO93.

Figura III-VI: Determinación del número estructural SN 1, mediante el programa AASHTO 93.

92

Para los siguientes datos:

Pavimento flexible

PSI inicila = 4.2, PSI final= 2.0

Confiabilidad del 95%

So = 0.45

MR = 28400 psi

El número estructural SN = 2.47

Calculo del número estructural de la base y la carpeta asfáltica (SN2)

Para la determinación del número estructural de la base y carpeta asfáltica, se aplicará el

programa de la AASHTO93.

Figura IV-VI: Determinación del número estructural SN 2 de la base y carpeta asfáltica,

mediante el programa AASHTO 93.


Pavimento flexible

PSI inicial = 4.2, PSI final= 2.0


So = 0.45

93

MR= 17500 psi


Calculo del número estructural de la sub-base, base y carpeta asfáltica (SN3)

Para la determinación del número estructural de la sub- base y carpeta asfáltica, se aplicará

el programa de la AASHTO93.

Figura V-VI: Determinación del número estructural SN3 de la sub base, base y carpeta

asfáltica, mediante el programa AASHTO 93.


Pavimento flexible

PSI inicila = 4.2, PSI final= 2.0


So = 0.45

MR= 14457.370 psi


94

Resumen de los cálculos:

Tabla 5-VI: Resultados obtenidos de los cálculos.

a1 0.45/pulg

a2 0.134/pulg

a3 0.125/pulg

SN1 2.47

SN2 2.93

SN3 3.14

m2 1.0

m3 1.0

N 2.12x106

Tabla Espesores mínimos admisibles para las capas asfálticas y la base granular

Tabla 6-VI: Espesores mínimos admisibles para capas asfálticas y base granular.

Determinación del espesor de la carpeta asfáltica:

Para calcular el espesor de la carpeta asfáltica se utiliza la siguiente expresión:

(6.2.2)

cmpuD 00.13lg49.545.0

47.21

El espesor cumple con los espesores mínimos establecidos, consignados en la tabla

1

11

a

SND

95

Se corrige el número estructural de la carpeta asfáltica debido a la aproximación del

espesor.

1*11* DaSN

47.249.5*45.01* SN

Cálculo del espesor de la base

D2 =

= 3.43 pulg.

El espesor de la base calculado por el método de la ASSHTO no cumple con el espesor

mínimo permitido, por lo que se incrementa hasta 6 (pulg)

cmpu 00.1624.15lg6

Se corrige el número estructural:

** 1*2*2*22 SNmaDSN

98.147.2*1*134.0*62* SN

Determinación del espesor de la Sub-base

3*3

)23(3

*

ma

SNSND

lg28.91*125.0

)98.114.3(3 puD

cmpu 74.22.lg28.9

2*2

)12(2

*

ma

SNSND

96

Según el método de la AASHTO los espesores de las capas de la estructura del pavimento

flexible son:

Tabla 7-VI: Espesores mínimos de la estructura del pavimento

CAPA H (cm)

Carpeta

asfáltica

13

Base 16

Sub-

base

30

Cálculo de la estructura del pavimento para 20 años

Cálculo del número estructural de la carpeta asfáltica (SN1)

Figura VI-VI: Determinación del número estructural SN1 de la carpeta asfáltica mediante

el programa AASHTO 93.

97

Calculo del número estructural de la base y la carpeta Asfáltica (SN2)

Figura VII-VI: Determinación del número estructural SN1 de la base y carpeta asfáltica,


Calculo del número estructural de la sub-base, base y carpeta asfáltica (SN3)

Figura VII-VI: Determinación del número estructural SN1 de la base y carpeta asfáltica,


98

Tabla 8-VI: Resultados obtenidos para el diseño de la estructura del pavimento

a1 0.45/pulg.

a2 0.134/pulg.

a3 0.125/pulg.

SN1 2.96

SN2 3.50

SN3 3.71

m2 1.0

m3 1.0

N 6.93x106

Espesor de la carpeta asfáltica:

Para calcular el espesor de la carpeta asfáltica se utiliza la siguiente expresión:

1

11

a

SND

cmpuD 12.16lg58.645.0

96.21

El espesor cumple con el mínimo requerido, ahora se corrige el número estructural de la carpeta

asfáltica debido a la aproximación del espesor.

1*11* DaSN

96.258.6*45.01* SN

Cálculo del espesor de la base

2*2

)12(2

*

ma

SNSND

D2 = (3.50 – 2.96)/0.134*1.0

D2 = 4.029

99

El espesor de la base calculado por el método de la ASSHTO no cumple con el espesor mínimo

permitido, por lo que se incrementa hasta 6 (pulg)

cmpuD 00.1624.15lg62

Corrección del número estructural:

** 1*2*2*22 SNmaDSN

38.296.2*1*134.0*62* SN

Cálculo del espesor de la Sub-base :

3*3

)23(3

*

ma

SNSND

lg64.101*125.0

)38.271.3(3 puD

cm03.2764.10

Tabla 9-VI: Espesores de la estructura del pavimento.

CAPA H (CM)

Carpeta

asfáltica

16

Base 16

Sub-base 30

100

CAPÍTULO VII

7._ INFORMACIÓN HIDRO – METEREOLÓGICA

7.1 OBJETIVO

El objetivo general del estudio, es el de identificar, analizar y proponer el drenaje que requerirá la

vía, cuantificando las condiciones hidrológicas e hidráulicas que afectan al escurrimiento

superficial y sub superficial de la zona, para dimensionar las obras de arte menor que deben ser

construidas. En los recorridos efectuados por la zona, no se identifican pasos donde se requieran

puentes.

Metodología Empleada

La metodología del estudio se basa en análisis de campo y gabinete, basados en modelos

computacionales que se han diseñado para solucionar los principales problemas que enfrenta la

hidrología superficial, el diseño hidráulico y el drenaje de carreteras. Todo esto se fundamenta en

las recomendaciones, regulaciones y normas emitidas por el MTOP para este tipo de estudios en

el país.

Inicialmente, se efectuó un trabajo de campo, en el mismo que se realizaron recorridos generales

y exhaustivos de las diferentes zonas por donde se ha diseñado el trazado de la vía, para tener un

cabal conocimiento de la hidrografía, el relieve, las condiciones del escurrimiento, la cobertura

vegetal, pendientes y el clima.

Se recopiló la siguiente información necesaria para el desarrollo de los diferentes tópicos del

estudio:

• Información hidrometeorológica necesaria para caracterizar el clima de la zona, cuantificar el

escurrimiento máximo y valores de representatividad para la zona.

• Información relativa al complejo suelo-cobertura vegetal, útil para cálculos hidrológicos

indirectos.

101

7.2 DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE DRENAJE MENOR

Determinación de parámetros físicos y tiempo de concentración

Utilizando los planos viales a escala 1:1000 y con los criterios obtenidos en las observaciones de

campo, se colocaron las alcantarillas en los cauces que interceptan la vía y también las

alcantarillas que completan la cantidad requerida según normas, para este tipo de vías.

Parámetros Físicos

Como se mencionó anteriormente, el área de aporte para las diferentes alcantarillas fue

delimitada en las cartas topográficas del IGM a escala 1:50.000. La misma información

cartográfica se utilizó para la determinación de la longitud y pendiente de los cauces principales.

En el Anexo se presentan los cuadros de Datos Físico-Morfométricos y Tiempo de

Concentración, donde consta la información empleada en los cálculos y que es la siguiente:

A: Area de la cuenca en Km²

L: Longitud del cauce principal en Km

Hmáx: Altitud máxima de la cuenca hidrográfica en m

Hmín: Altitud mínima de la cuenca hidrográfica en m

El área mínima, para cuencas aportantes no perceptibles en la escala 1: 50.000, fue de 0.120

Km2, el desnivel mínimo se estableció en 30 m, valor que se relacionó con la cota de

implantación de alcantarillas respecto al eje de la vía, para encontrar los desniveles. La longitud

mínima del cauce se fijó en 0,35 km.

Determinación del Tiempo de Concentración

Con el fin de disponer de un valor de duración de intensidad de lluvia que permita calcular el

caudal máximo a la salida de la cuenca, se adoptó dicha duración igual al tiempo de

concentración.

102

Existen varios métodos o fórmulas que permiten definir el tiempo de concentración. Para el

presente caso se utilizó la fórmula de KIRPICH, la misma que se recomienda y se ha

comprobado, arroja resultados satisfactorios en los proyectos viales del país.

TC = (0.87 L3/H)

0.385 (7.2.1)

Donde:

Tc = Tiempo de concentración en horas

L = Longitud del cauce principal en Km.

H = Desnivel (Hmáx-Hmín) en m.

El tiempo de concentración mínimo, para las áreas pequeñas, se estableció en 5 minutos, valor

que se considera representativo para que la precipitación provoque escorrentía superficial

importante.

Los valores del tiempo de concentración, calculados para todas las alcantarillas, se encuentran en

los cuadros de Datos Físico-Morfométricos y Tiempo de Concentración que se presentan en el

Anexo.

Determinación de los caudales máximos

De acuerdo a las propuestas de los diferentes tratados de hidrología y las recomendaciones dadas

por las Normas de Diseño de Obras de Drenaje del MTOP, para el presente estudio y en razón de

tener áreas de aporte catalogadas como "pequeñas" (hasta 10 km2), se utilizó, para el cálculo del

caudal máximo de diseño, el Método Racional, aplicado en una hoja electrónica. Para la Qda.

Charhuayacu se aplicó el Modelo HYMO 10.

Metodologia para Areas Menores a 10 km2.

103

Determinación del Coeficiente de Escorrentía C

Para el cálculo del valor de C, se acudió al análisis de los datos del suelo y la vegetación y, los

criterios del Manual de Drenaje del MTOP.

Tabla 1-VII: Valores del coeficiente de escorrentía C.

Fuente: Manual de Drenaje del MTOP.

El valor del coeficiente de escurrimiento empleado en el estudio, corresponde a un promedio

ponderado de los valores individuales a las diferentes combinaciones del complejo suelo

(permeabilidad) – vegetación (densidad de la cobertura).

Siendo una zona de características impermeables, suelos arcillosos, donde la vía atraviesa por

colinas de pendientes entre 3.5 y 5.5 % y vegetación predominante de bosque impermeable, se

escoge un valor del coeficiente de escurrimiento promedio para los diferentes sectores de la vía,

igual a: C = 0.32

Intensidad de la Precipitación

Las intensidades de precipitación que se aplican en el proyecto, para el drenaje, se obtienen de la

regionalización de las intensidades de lluvia de la publicación “Estudio de Lluvias Intensas”,

investigación efectuada por el INAMHI para todo el país, misma que consta en las normas del

MTOP, para todos los aspectos de diseño hidráulico en obras de arte menor y mayor, de la

infraestructura vial.

El área del proyecto se ubica en la zona 22, según la sectorización propuesta en dicho estudio y

las ecuaciones pluviométricas correspondientes son:

104

Para drenaje

Zona 27, para duraciones de la lluvia de 5 min < t < 67 min:

ITR = 133.83t-0.4283

Id; Tr (7.2.2)

Para duraciones de la lluvia de 67 min < t < 1440 min:

ITR = 800.89t-0.9189

Id; Tr (7.2.3)

En donde:

t - duración de la lluvia o el tiempo de concentración (minutos)

Tr - período de retorno (años): 25 años, para obras de arte menor.

Id; Tr - intensidad máxima diaria (mm/h).

Para drenaje, el valor de Id se determina en los gráficos que constan en el Anexo. En el Anexo de

la Zonificación de Intensidades de Precipitación se obtiene la zona a la que corresponde el sitio

de estudio y en el Anexo de las de Intensidades de Precipitación Tr = 25 años, se obtienen los

valores de Id del Cuadro de la siguiente manera:

Tabla 2-VII: Valores Obtenidos de intensidad de lluvia Id.

DRENAJE

TRAMO Km Id ZONA

6+000 8+000 2.9 22

8+000 10+000 3 22

10+000 12+000 3.1 22

12+000 14+000 3.2 22

Con las ecuaciones antes indicadas y considerando la duración de la lluvia igual al tiempo de

concentración Tc, se determinaron los valores de intensidad para cada una de las áreas de aporte

hacia las diferentes alcantarillas, valores que se presentan en el Anexo, en los cuadros de Cálculo

de Intensidades de Lluvia y Caudales Máximos. Para la Qda. Charhuayacu, se realizó el Cálculo

de la Curva de Masa de Lluvia, que consta en el Anexo.

105

Método Racional

El método se basa en las siguientes consideraciones: si una lluvia de intensidad uniforme (I) cae

sobre la totalidad de una cuenca y dura el tiempo necesario para que todas sus partes contribuyan

al derrame en el punto de descarga, el caudal resultante será directamente proporcional a la

intensidad de precipitación menos las pérdidas por infiltración y evaporación estimadas a través

del coeficiente de escurrimiento (C).

Q =

(7.2.4)

Donde:

Q: Caudal calculado en m3/s

C: Coeficiente de escorrentía

I: Intensidad de precipitación en mm/h

A: Area de la cuenca en Km²

Diseño de Alcantarillas

• Para propósitos del diseño, se ha procurado reducir el tamaño de las alcantarillas a un mínimo

razonable económico, sin descuidar los criterios de seguridad y de protección de las mismas para

incrementar su vida útil. Por otro lado, se ha tomado en cuenta que las normas de diseño

establecen un diámetro mínimo de 1.22 metros.

• Se han escogido preferentemente alcantarillas de tipo circular, de material corrugado epóxico,

con valores acordes a los resultados del análisis hidráulico con la finalidad de garantizar su

durabilidad y funcionamiento, en condiciones muy severas. Cuando el requerimiento hidráulico

supera a las alcantarillas de 3.05, se han propuesto alcantarillas de cajón.

• En general, se han escogido para el diseño los caudales obtenidos con el Método Racional y

calculados para un período de retorno de 25 años.

• La velocidad máxima del agua a través de la alcantarilla, para efectos de evaluación hidráulica,

se ha fijado en 4.5 m/s.

Con el fin de encauzar la corriente hacia las alcantarillas y proteger el talud de posibles

socavaciones, se consideran en las obras de arte menor cabeceras de muros de ala en la entrada;

106

además, para disipar la energía cinética que lleva el agua, y a fin de evitar socavaciones del cauce

aguas abajo, también se proponen cabeceras de muros de ala a las salidas de las alcantarillas. Los

detalles constructivos se presentan en el plano planos de detalles.

• Se ha adoptado las gradientes de los cursos de agua y las que no corresponden a cursos de agua,

entre 1.5 y 2%.

• Cuando las salidas de las alcantarillas, según la topografía de los planos viales, coinciden con

fuertes pendientes, se propone obras de disipación a la salida mediante bajantes revestidos, cuyo

diseño consta en el plano planos de detalles.

• De manera similar, para cursos de agua que cortan bordes de talud, en las salidas de las

alcantarillas, se han propuesto canales en tierra, en distancias acordes a los requerimientos de

desagüe de las mismas, de conformidad al diseño que se presenta en los planos de detalles.

En el Anexo, se presenta la Comprobación Hidráulica de Alcantarillas, donde constan todos los

condicionantes que se deben cumplir para adoptar una dimensión adecuada de las mismas, en

función del tipo de entrada y salida.

En el Anexo, consta el cuadro de Diseño de Alcantarillas y Drenaje Menor, luego de que varias

de las alcantarillas de la propuesta no cumplieron en la comprobación hidráulica y se corrió

nuevamente la hoja electrónica con mayores dimensiones.

Cunetas Laterales

Las cunetas son canales abiertos junto a la carretera, cuyo propósito es conducir los

escurrimientos del agua del pavimento, banquina y áreas adyacentes hacia las alcantarillas o

cursos naturales.

En la vía en estudio se propone la construcción de cunetas, conforme a la sección típica aprobada,

es decir, en todo el tramo a los dos costados de la vía.

• La construcción de cunetas no presenta dificultades por la presencia de espaldones, debiendo

ser éstas de sección triangular, de 0.70x0.30 m de sección transversal útil, con un revestimiento

de 0.15 m.

107

Bajantes Amortiguados en Salidas Tipo S3

En las salidas de alcantarillas Tipo S3, conforme constan en los planos viales y secciones

transversales de las alcantarillas, donde la pendiente de los cauces provoca la

“erosión retrospectiva”, se proponen bajantes revestidos, cuya construcción debe ajustarse al

relieve del terreno natural, para no provocar desestabilizaciones que afecten la mesa de la vía.

Estos elementos de drenaje se construirán en todas las salidas de alcantarillas tipificadas como

S3, en los cuadros de la Propuesta de Alcantarillas y Datos Principales de las Alcantarillas y

Obras de Drenaje, conforme al diseño propuesto en el plano planos de detalles.

Se ha propuesto la construcción de bajantes amortiguados y sus dimensiones en las siguientes

abscisas:

7+450 (9 m); 7+859 (7 m); 8+430 (4 m).

• Se han establecido dimensiones acordes a las salidas de las alcantarillas donde se construirán

estos bajantes, de la siguiente manera:

Para Alc 1.20 Sección de 1.20 x 1.00 y 0.15 m de revestimiento

Para Alc 1.50 Sección de 1.50 x 1.20 y 0.15 m de revestimiento.

108

7.3 METEREOLOGIA

Información Hidrometeorológica

Tratándose de un estudio de crecidas, la información hidrometeorológica empleada en el estudio

corresponde a las intensidades de lluvia a utilizarse en los respectivos cálculos y modelos, para

lo cual se recurrió a las nuevas ecuaciones pluviométricas publicadas en el Estudio de Lluvias

Intensas realizado por el INAMHI.

Caracterización Climatológica

El clima en el Ecuador está condicionado por dos factores principales: la circulación atmosférica

general y las masas de aire locales que resultan del relieve. También intervienen otros factores

entre los cuales están las corrientes oceánicas, que desempeñan un papel muy importante en la

zona litoral.

La Circulación Atmosférica General

El Ecuador está ubicado, dentro de la faja o cinturón ecuatorial, caracterizado por presiones

atmosféricas bajas, humedad fuerte y temperaturas elevadas y, un desplazamiento periódico hacia

el hemisferio de verano. Por otra parte, en la cercanía de los 30º de Latitud Norte y Sur, existen

dos anticiclones subtropicales con aire menos húmedo, menos caliente y con altas presiones

atmosféricas, lo que provoca su desplazamiento hacia las bajas presiones del cinturón ecuatorial y

que se denomina Zona de Convergencia Intertropical.

Las masas de aire procedentes de los dos hemisferios entran en contacto y generan un frente

intertropical, que es una zona de inestabilidad con perturbaciones atmosféricas, al tratar cada una

de imponer su dominio. En el transcurso del año, el frente intertropical está sometido a los

mismos desplazamientos que la faja ecuatorial, dando como consecuencia el invierno y verano de

la costa.

Las Masas de Aire Locales

Del relieve muy contrastado resultan cuatro tipos de masas de aire con distintas propiedades:

109

• Masas de aire caliente, de origen oceánico, se localizan sobre el Pacífico. Son muy húmedas y

se desplazan hacia el continente y al llegar a las estribaciones de la Cordillera Occidental, el aire

sube por convección, pero por enfriamiento adiabático su humedad se condensa hasta formar

nubes y originar precipitaciones. De esta espesa capa de nubes una fracción apreciable penetra en

el callejón interandino y afectan la zona del Proyecto Vial a través del cauce del río

Guayllabamba.

• Masas de aire caliente de origen continental se localizan sobre la Región Amazónica. Por el

proceso anteriormente descrito, descargan su humedad en la vertiente este de la Cordillera

oriental y, a veces, invaden la zona interandina. No afectan al Proyecto Vial.

• Masas de aire templado se sitúan sobre la mayor parte de los Andes, entre los 2.000 y 3.000 m

de altura. En este caso corresponden al trazado inicial de la vía.

• Masas de aire frío, de reducida extensión geográfica, se localizan alrededor de la cumbre de los

principales volcanes y zonas altas.

En la zona del Proyecto Vial, el clima está condicionado por el primero y tercero de los factores

descritos, y se ubica en la clasificación de Ecuatorial Mesotérmico Semi- Húmedo, que es el

clima más frecuente en la Región Interandina Ecuatoriana, a excepción de las zonas con alturas

mayores a los 3000-3200 m.s.n.m. y de algunos valles.

La pluviometría anual, distribuida en dos estaciones lluviosas, está comprendida entre 500 y 2000

mm anuales. Las temperaturas medias se sitúan entre 10º y 20º C. La humedad relativa entre el

65 y 85 %.

Factores que Caracterizan el Clima de la Zona

El comportamiento sistemático del clima, el mismo que se observa con el aumento de la altitud

especialmente en las zonas montañosas, se debe a la influencia de la topografía en la atmósfera,

esto se refleja muy bien en los gradientes verticales de los parámetros meteorológicos. En un

amplio sentido, el relieve influye en los más significativos contrastes topoclimatológicos. Una de

las interacciones más notorias de los macizos montañosos a la atmósfera es la turbulencia que

110

aparece en el flujo del viento, que influye especialmente en el régimen térmico y en las lluvias de

carácter local.

Para la evaluación de los parámetros climáticos, se utilizó la información de las estaciones

meteorológicas de Vindobona y La Viña de Chespi 4, representativas entre las abscisas 6+000-

12+000, respectivamente.

Humedad Atmosférica

La humedad es variable en el transcurso del año, siendo más estable en la zona final del Proyecto

Vial. Para el primer tramo, la media es del 77 % y, para el segundo tramo es del 81 %. Los

valores de humedad fluctúan en íntima relación con los períodos lluviosos, como se verá más

adelante., especialmente en el primer tramo, donde el período de menor humedad está en el mes

de julio, que coincide con el verano de la Región Interandina.

Los extremos medios son variables para el primer tramo, con valores entre 69 % y 82 % y mucho

más estables para el segundo, con variaciones mínimas y máximas medias entre 79 % y 84 %,

respectivamente.

Temperatura del Aire

De los cuadros y gráficos del Anexo, se desprende que la temperatura media de la zona tiene

poca variación. En el primer tramo variaciones de 1.5 º C y 1.0 º C, en el segundo. Los valores

medios de temperatura son 17.7 º C y 19.4 º C, respectivamente.

En el gráfico, la curva describe la distribución mensual de la temperatura del aire en el transcurso

del año. Al interpretar el gráfico, se establece que en el primer tramo se tiene una distribución de

la temperatura de carácter unimodal, siendo más frío el mes de diciembre y más caliente el mes

pico de verano. En el segundo tramo, la distribución de la temperatura es de carácter bimodal del

flujo anual de la temperatura media, con valores máximos en abril-mayo y octubre y mínimos en

el verano.

111

Evaporación

Por cuanto, se consideró de mayor interés estudiar no únicamente la evaporación sino, más bien

un parámetro que de un criterio cabal del entorno natural, en el capítulo correspondiente a

Balance Hídrico, se analiza la evapotranspiración potencial y la evapotranspiración real.

Sin embargo, en el Anexo se tienen datos del Tanque de Evaporación Tipo A para los dos tramos

del Proyecto Vial, con valores para el primer tramo de 1649.5 mm anuales y para el segundo de

1296.2 mm anuales. Este parámetro es informativo y no tiene influencia en el Proyecto Vial.

Velocidad del Viento

Es el movimiento de las masas de aire con relación a la superficie terrestre, por lo general se

entiende como la componente horizontal de este movimiento. En los cuadros y gráficos del

Anexo, se representan los valores multianuales de velocidad del viento registrados en las

estaciones de referencia. El valor medio anual para el primer tramo es de 3.0 km/h y para el

segundo tramo de 2.6 km/h. La velocidad del viento, permite visualizar y entender como es el

comportamiento del clima de la zona de estudio, en conjunto con el resto de parámetros, pero no

tiene mayor influencia sobre la vía en si.

Precipitación

La precipitación en el Ecuador, es el parámetro que más impacto causa en la infraestructura del

país, siendo consecuencia de ella las inundaciones, las crecidas torrentosas y los deslizamientos.

Como puede apreciarse en el Anexo en los Cuadros y Gráficos de Variación de la Precipitación

Mensual y Anual, el total anual de precipitación en el primer tramo, Anexo, alcanza los 414.6

mm anuales, considerándose una zona bastante seca del país. En el segundo tramo, Anexo 3-b2 el

total anual de precipitación es de 790 mm, considerándose un régimen mucho más húmedo. En

los correspondientes gráficos se puede establecer el carácter bimodal de la precipitación,

característico de la Zona Interandina. En la zona del Proyecto, los máximos se ubican en abril y

noviembre. Los mínimos se presentan de junio a septiembre .Como se aprecia los gráficos de

112

precipitación anual para el primer tramo los años más húmedos son 1982 y 1988 y para el

segundo 1982 y 1989, lo que indicaría que la zona tiene influencia de los Fenómenos El Niño.

Balance Hídrico

El estudio del "balance hídrico" que se establece entre la superficie terrestre y el aire (sistema

suelo - atmósfera), relaciona dos procesos inversos de la evapotranspiración y de la precipitación.

Para el caso de la vía en estudio, del análisis correspondiente que consta en el gráfico y cuadro

del Anexo , se concluye que en la zona de estudio los valores de evapotranspiración potencial

difieren de los de evapotranspiración real.

En el primer tramo, la ETP es de 790 mm y la precipitación es de 415 mm anuales, la

evapotranspiración es elevada y mayor a la precipitación. Se determina que existe déficit en los

meses de verano.

En el segundo tramo, la ETP es de 868 mm y la precipitación es de 785 mm anuales, lo que

indicaría que existe un pequeño déficit en el verano.

Régimen Hidrológico

En el aspecto hidrológico, como es característico de los ríos ecuatorianos, el comportamiento

hidrológico obedece al régimen de precipitaciones, que en la zona del Proyecto Vial tiene

influencia mixta; totalmente seco en el sector de Tanlahua y, en parte húmedo en la zona de

Chespí.

Conforme al régimen de las precipitaciones, los caudales máximos se presentan entre febrero y

abril y los mínimos provenientes del aporte de las aguas subterráneas, entre julio y agosto.

Debido a estas condiciones, se conoce que el comportamiento de los caudales en las zonas secas,

como en las cuencas del Proyecto Vial, serán de condiciones torrentosas en los períodos con

lluvias y secos en los períodos de estiaje.

113

Suelos y Cobertura Vegetal

Estos datos se obtuvieron de la cartografía existente en la zona del proyecto, complementándose

con la información sobre uso actual, suelos y geomorfología del sector.

Vegetación

La vegetación natural corresponde al Monte Seco Montano Bajo, en el primer tramo del trazado y

Bosque Húmedo Montano Bajo. El primero se encuentra entre los 2000 y 3000 m.s.n.m., con

límites de temperatura entre 12 y 18 º C y las precipitaciones medias anuales entre 250 y 500

mm. En la zona del Proyecto, debido a la sequedad de la zona y la poca o ninguna presencia

humana, hay rasgos de la vegetación natural en las zonas no cultivadas y valles de los ríos

existentes.

El segundo se encuentra en rangos altitudinales similares, pero recibe precipitaciones entre 500 y

1000 mm anuales. Por su inaccesibilidad todavía se encuentra bosque natural en esta formación

vegetal.

114

CAPÍTULO VIII

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

8.1 CONCLUSIONES

- El presente estudio de rehabilitación de la vía Tanlahua – Perucho, establece el diseño

definitivo de la vía, se circunscribe, en esta instancia a una longitud de 6 Km y es de

clase: IV.

- La superficie de rodadura de la vía, está constituida por lastrado y con un ancho

promedio de la calzada de 6m.

- De acuerdo a las características geométricas existente en la vía, en base a las

condiciones topográficas y respetando las Normas vigentes, se ha establecido la

velocidad de diseño mínima para esta carretera, equivalente a 35 y 25 kilómetros por

hora, para terrenos montañoso y ondulado.

- Desde el punto de vista geológico, los terrenos presentes en la zona de estudio

pertenecen al Cuaternario y al Mesozoico; representados por depósitos de origen aluvial

y coluvial y de origen volcánico: material piroclástico, tobas, aglomerados, cenizas y

flujos de lavas y a materiales metavolcánicos y metasedimentos.

- En general, el área posee una morfología plana a suave y montañosa.

- Los materiales a excavarse, de acuerdo a la clasificación propuesta se estima en un

60% para suelo, 20% como marginal y un 20% para roca, evaluación realizada de

acuerdo al tipo de material presente en superficie.

- El estudio geológico de taludes se ha realizado observando el comportamiento de los

taludes de corte construidos en el camino existente a lo largo del proyecto; con los que

se ha obtenido las secciones tipo para cortes, para diferentes alturas. Además, para

definir las secciones de taludes de corte recomendados se ha tomado como referencia la

litología de las formaciones geológicas aflorantes a lo largo del trazado.

- En cuanto se refiere a la detección de terrenos inestables, se ha diferenciado en la

abscisa: 8+210, desprendimientos de suelo y fragmentos pequeños de roca que se

depositan ladera abajo obstruyendo el camino vecinal existente.

115

- De la misma manera, para los tramos: 7+200 – 8+500, por estar constituidos por

material deleznable en superficie, y la pendiente natural que es fuerte y con la presencia

de los agentes atmosféricos, estos taludes son vulnerables a producir desprendimientos

de materiales como los ocurridos en el 8+210, que interrumpirán continuamente la vía y

en cierto modo afectará a la mesa de la vía.

- Las fuentes de materiales inventariadas corresponden a materiales de origen volcánico

tipo piroclásticos. La cantidad, calidad y utilización de estas fuentes, dependerá de otros

factores independientes de la geología, como son: resultados de laboratorio,

levantamientos topográficos, distancias, impactos ambientales, etc. Señalándose

nuevamente, que las áreas inventariadas son el producto de una investigación manual

visual superficial.

- No se prevé el diseño de obras de arte especiales como estructuras de puentes.

- Las secciones tipo para cortes señalados en este informe, pueden reajustarse u

homogeneizarse, si las condiciones topográficas y aspectos constructivos lo exigen.

8.2 RECOMENDACIONES

- Con respecto a los sitios determinados como posibles fuentes de materiales, podemos

recomendar que, las fuentes: F-1, F-2 y F-3 denominadas en su orden: Tanlahua –

Cruzloma 1 y Cruzloma 2, deben ser muestreadas y ensayadas, para definir su

utilización.

- Para recomendar las secciones de taludes de corte, se ha tomado como referencia la

litología de las formaciones geológicas aflorantes a lo largo del trazado; la misma que

tienen que ser rectificadas o ratificadas con el correspondiente estudio geotécnico de

estabilidad de taludes para cortes.

- En cuanto se refiere a la utilización de los materiales producto del corte o excavación,

se recomienda realizar los correspondientes ensayos de laboratorio para calificar a los

mismos. El muestreo se lo realizará tomando en cuenta la descripción geológica

efectuada a lo largo de la vía. En forma preliminar se puede indicar que los materiales

producto del corte son aptos para rellenos.

116

- En el proyecto en estudio, como se señaló anteriormente, los tramos difíciles y de

riesgo, por sus condiciones topográficas abruptas y litológicas que debe vencer el

proyecto, son los localizados en: 7+200 – 8+500. Para este tramo, se recomienda

realizar un estudio geotécnico detallado de estabilidad de taludes para definir las

secciones tipo y definir los procedimientos de construcción.

- En el proyecto en estudio, en lo que se refiere a estabilidad de taludes de corte, y como

ya se indicó anteriormente, los mismos estarán afectados por desprendimientos de

fragmentos de rocas y materiales finos que se depositarán en la base de los taludes y en

la mesa de la vía, por lo que se recomienda que en la fase de operación de la carretera

exista mantenimiento constante de la misma.

- Cumplir con todas las normas y especificaciones técnicas dadas por el MTOP, para así

obtener una vía de óptima calidad.

117

8.3 BIBLIOGRAFÍA

1._ AGUDELO, John, “Diseño Geométrico de Vías”, Medellín, 2002.

2.- MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS (MOP), “Especificaciones Generales para la

Construcción de Caminos”, Quito, 2002.

3._ MINISTERIO DE TRANSPORTES Y OBRAS PÚBLICAS,” Instalación de Drenaje y

Alcantarillado”, Quito, 2002.

4.- INAMHI, “Estudio de Lluvias Intensas”, Quito, 1999.

5._ INAMHI, “Actualización del Estudio de Intensidades del Ecuador”, Quito, 1986.

6._ INAMHI, “Anuarios Meteorológicos e Hidrológicos”, Quito, 1959-2005.

7._ VEN T, Chow, “Hidrología para Ingenieros”,2012.

8._ SÉNZ, Germán, “HIDROLOGÍA EN LA INGENIERÍA”, Editorial de la Escuela

Colombiana de Ingeniería, 1995.

9._http//www.camineros.com/programas.htm

10._ http//www.civilgeeks.blogspot.com

ANEXOS

ANEXO A. COORDENADAS DEL PROYECTO

Cuadro de coordenadas poligonal Km 6+000 – Km 7+000.

CUADRO DE COORDENADAS POLIGONAL

PUNTO LATITUD LONGITUD DISTANCIA

PI - 24 6293.889 784412.616 65.025

PI - 25 6355.354 784433.837 323.396

PI - 26 6638.063 784276.801 509.630

PI - 27 7012.544 784622.469

Cuadro de coordenadas proyecto Km 7+000 – Km 8+000.

CUADRO DE COORDENADAS PROYECTO


PI - 44 7025.266 784622.080 333.498

PI - 45 6962.635 784949.644 320.292

PI - 46 7267.693 784852.041 102.776

PI - 47 7293.665 784951.481 165.983

PI - 48 7225.969 785103.032 158.185

PI - 49 7351.503 785199.280 203.370

PI - 50 7200.306 785335.291



PI - 27 7012.544 784622.469 215.487

PI - 28 6994.622 784837.209 93.110

PI - 29 7042.679 784916.959 223.725

PI - 30 7260.431 784865.607 94.252

PI - 31 7290.256 784955.016 163.536

PI - 32 7227.956 785106.220 137.310

PI - 33 7332.027 785195.792 98.795

PI - 34 7264.615 785268.015 92.341

PI - 35 7215.548 785346.241


CUADRO DE COORDENADAS PROYECTO PUNTO LATITUD LONGITUD DISTANCIA

PI - 50 7200.306 785335.291 133.384

PI - 51 7289.255 785434.686 294.582

PI - 52 7095.184 785656.305 328.103

PI - 53 7422.407 785632.291 263.876

PI - 54 7685.745 785649.128



PI - 35 7215.548 785346.241 109.441

PI - 36 7282.157 785433.077 256.840

PI - 37 7116.492 785629.347 30.227

PI - 38 7137.202 785651.365 345.987

PI - 39 7482.604 785631.249 205.988

PI - 40 7687.605 785651.393

Cuadro de coordenadas proyecto Km 9+000 – Km 9+290.326

CUADRO DE COORDENADAS PROYECTO PUNTO LATITUD LONGITUD DISTANCIA

PI - 54 7685.745 785649.128 372.745

PI - 55 7985.875 785428.083 72.916

9 + 290.326 8042.082 785381.634



PI - 40 7687.605 785651.393 418.698

PI - 41 8026.502 785405.514


COORDENADAS POLÍGONO ESTACIÓN NORTE ESTE DISTANCIA

0+000 8042.082 785381.634 24.542

PI - 1 8061.000 785366.000 101.446

PI - 2 8114.000 785279.500 113.024

PI - 3 8095.500 785168.000 216.874

PI - 4 8310.000 785136.000

96.683 PI - 5 8360.000 785053.250

106.894 PI - 6 8313.500 784957.000

85.604 PI - 7 8365.500 784889.000

1230.492 PI - 8 8886.841 786003.591

1235.606 PI - 9 8439.000 784852.000

COORDENADAS POLÍGONO

ESTACIÓN NORTE ESTE DISTANCIA

PI - 9 8439.000 784852.000 96.768

PI - 10 8531.000 784882.000 189.104

PI - 11 8683.000 784994.500 236.183

PI - 12 8916.500 784959.000 288.007

PI - 13 9174.500 784831.000 130.539

PI - 14 9259.000 784731.500 107.728

PI - 15 9366.000 784744.000 86.770

PI - 16 9443.000 784704.000


COORDENADAS POLÍGONO

ESTACIÓN NORTE ESTE DISTANCIA

PI - 15 9366.000 784744.000 86.770

PI - 16 9443.000 784704.000 97.185

PI - 17 9506.000 784630.000 142.411

PI - 18 9526.000 784489.000 122.119

PI - 19 9634.000 784546.000 94.124

PI - 20 9727.000 784531.500 184.522

PI - 21 9843.000 784388.000 163.943

PI - 22 9919.500 784533.000 80.432

PI - 23 9964.000 784600.000

361.828 PI - 24 10064.778 784947.510

ANEXO B. ENSAYOS REALIZADOS

Ensayo de Compactación:

DENSIDAD MUESTRA No.

1 2 3 4

PESO MOLDE + SUELO (gr.) 8905 9126 9307 9192 PESO MOLDE (gr.) 4782 4782 4782 4782 PESO SUELO (gr:) 4123 4344 4525 4410 CONTENIDO DE AGUA 4.88 7.76 10.60 13.36 DENSIDAD HUMEDA (gr/cm^3) 1.932 2.036 2.120 2.067 DENSIDAD SECA (gr/cm^3) 1.842 1.889 1.917 1.823

d máx.

(gr/cm^3): 1.920 W ópt. (%): 10.00

ENSAYO DE COMPACTACION

TIPO DE COMPACTACION : MODIFICADO DATOS DEL MOLDEOBRA : VIA GOLPES POR CAPA : 56 DIAMETRO 6 "PROFUNDIDAD : 0,00-0,30m NUMERO DE CAPAS : 5 VOLUMEN 2134 cm 3̂LOCALIZACION : BASE GRANULAR PESO DEL MARTILLO : 10 lbs: PESO 4782 gr.ABSCISADO : 7+250 ALTURA DE CAIDA : 18"

1.800

1.820

1.840

1.860

1.880

1.900

1.920

1.940

2.00 7.00 12.00 17.00 DE

NS

IDA

D S

EC

A (

gr/

cm

^3)

HUMEDAD %

CONTENIDO DE AGUAMUESTRA No 1 2 3 4RECIPIENTE+SUELO HUMEDO (gr.) 70.21 83.97 64.11 67.31 67.70 75.45 80.96 83.73RECIPIENTE +SUELO SECO (gr.) 67.90 81.05 60.94 63.98 63.16 69.94 73.87 75.97PESO DEL RECIPIENTE 20.86 20.80 20.21 20.90 20.11 18.27 20.59 18.12CONTENIDO DE AGUA (%) 4.91 4.85 7.78 7.73 10.55 10.66 13.31 13.41CONTENIDO PROMEDIO DE AGUA (%) 4.88 7.76 10.60 13.36

DENSIDAD MUESTRA No.

1 2 3 4

PESO MOLDE + SUELO (gr.) 8460 8939 9433 9128 PESO MOLDE (gr.) 4782 4782 4782 4782 PESO SUELO (gr:) 3678 4157 4651 4346 CONTENIDO DE AGUA 6.13 9.49 12.87 16.05 DENSIDAD HUMEDA (gr/cm^3) 1.724 1.948 2.179 2.037 DENSIDAD SECA (gr/cm^3) 1.624 1.779 1.931 1.755

d máx. (gr/cm^3): 1.931 W ópt. (%): 12.87

ENSAYO DE COMPACTACION

TIPO DE COMPACTACION : MODIFICADO DATOS DEL MOLDEOBRA : VIA GOLPES POR CAPA : 56 DIAMETRO 6 "PROFUNDIDAD : 0,00-0,30M NUMERO DE CAPAS : 5 VOLUMEN 2134 cm 3̂LOCALIZACION : BASE GRANULAR PESO DEL MARTILLO : 10 lbs: PESO 4782 gr.ABSCISADO :7+750 a 9+250 ALTURA DE CAIDA : 18"

1.600

1.650

1.700

1.750

1.800

1.850

1.900

1.950

3.00 8.00 13.00 18.00 23.00 DE

NS

IDA

D S

EC

A (

gr/

cm

^3)

HUMEDAD %

CONTENIDO DE AGUAMUESTRA No 1 2 3 4RECIPIENTE+SUELO HUMEDO (gr.) 57.51 65.71 65.94 57.92 66.60 70.88 60.51 69.98RECIPIENTE +SUELO SECO (gr.) 55.37 63.08 61.98 54.49 61.26 65.14 54.92 63.07PESO DEL RECIPIENTE 20.38 20.34 20.66 17.98 19.67 20.64 20.33 19.73CONTENIDO DE AGUA (%) 6.12 6.15 9.58 9.39 12.84 12.90 16.16 15.94CONTENIDO PROMEDIO DE AGUA (%) 6.13 9.49 12.87 16.05

Ensayo de CBR en sitio ABS Km 6+240.

ENSAYO DE CBR EN SITIO PENETRÓMETRO DINÁMICO DE CONO

PROYECTO:

TANLAHUA -

PERUCHO

OBRA: VIA

UBICACIÓN: 6+240

POZO No.: C-13 L.D.

FECHA: may-14 PROF.: 0,50-1,00

DATOS DEL ENSAYO DE CONO DINÁMICO VALOR CBR

NUMERO DE GOLPES PENETRACIÓN mm

ÍNDICE

PENETRACIÓN

DETALLE CBR

PARCIAL ACUMULADO PARCIAL ACUMULAD

O

PARCIA

L ACUMULAD

O

Ec. 1 17.7

9 9 100 100 11 11

Ec. 2 20.0

11 20 100 200 9 10

Ec. 3 32.7

8 28 100 300 13 11

Ec. 4 32.7

10 38 100 400 10 11

Ec. 5 20.0

8 46 100 500 13 11

Ec. 6 20.1

INDICE DE PENETRACIÒN

PROMEDIO 11 Adoptado 17.7

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50

PE

NE

TR

AC

IÓN

mm

GOLPES

ENSAYO DPC



PROYECTO:

TANLAHUA -

PERUCHO

OBRA: VIA

UBICACIÓN: 7+250

POZO No.: C-15 L.D.




ÍNDICE

PENETRACIÓN

DETALLE CBR

PARCIAL ACUMULADO PARCIAL ACUMULADO PARCIAL ACUMULADO

Ec. 1 22.2

12 12 100 100 8 8

Ec. 2 30.2

12 24 100 200 8 8

Ec. 3 47.2

13 37 100 300 8 8

Ec. 4 45.0

12 49 100 400 8 8

Ec. 5 29.0

13 62 100 500 8 8

Ec. 6 28.0



0

100

200

300

400

500

0 20 40 60 80

PE

NE

TR

AC

IÓN

mm

GOLPES

ENSAYO DPC



PROYECTO:

TANLAHUA -

PERUCHO

OBRA: VIA

UBICACIÓN: 8+250

POZO No.: C-17 L.D.




ÍNDICE

PENETRACIÓN

DETALLE CBR


Ec. 1 19.9

11 11 100 100 9 9

Ec. 2 24.6

11 22 100 200 9 9

Ec. 3 39.3

10 32 100 300 10 9

Ec. 4 38.4

10 42 100 400 10 10

Ec. 5 24.2

10 52 100 500 10 10

Ec. 6 23.8



0

100

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50 60

PE

NE

TR

AC

IÓN

mm

GOLPES

ENSAYO DPC



PROYECTO:

TANLAHUA -

PERUCHO

OBRA: VIA

UBICACIÓN: 9+250

POZO No.: C-19 L.D.




ÍNDICE

PENETRACIÓN

DETALLE CBR


Ec. 1 21.1

10 10 100 100 10 10

Ec. 2 27.5

12 22 100 200 8 9

Ec. 3 43.4

13 35 100 300 8 9

Ec. 4 41.9

15 50 100 400 7 8

Ec. 5 26.7

15 65 100 500 7 8

Ec. 6 26.0



0

100

200

300

400

500

0 20 40 60 80

PE

NE

TR

AC

IÓN

mm

GOLPES

ENSAYO DPC

Ensayo de CBR de Laboratorio ABS. Km 7+770.

ENSAYO RELACION SOPORTE DE CALIFORNIA (C.B.R.)

Proyecto

: TANLAHUA- PERUCHO

Excavación No : C16

Obra : VIA

Profundidad (m.) : 0.50 L.IZQ.

Localizacion : SUBRASANTE

Abscisado : 7+770 Fecha : MAYO DEL 2014

Molde No 28 20 25 No de capas

5 5 5

No golp. x capa 65 30 10 Características ANTES SAT. LUEGO SAT. ANTES SAT. LUEGO SAT. ANTES SAT. LUEGO SAT.

P. m. hum.+ mol. g. 9543 9650 11420 11590 10900 11140 Peso molde g. 5485 5485 7527 7527 7132 7132 P. muest. hum. g. 4058 4165 3893 4063 3768 4008 Vol mues. cm^3 2152 2152 2122 2122 2156 2156 P.unit.hum. g/cm^3 1.886 1.935 1.835 1.915 1.748 1.859 Cont. humedad ARR. ABAJ. ARR. ABAJ. ARR. ABAJ. ARR. ABAJ. ARR. ABAJ. ARR. ABAJ.

P.cap.+m. hum. g. 55.38 54.94 56.12 56.66 56.16 52.77 61.02 61.96 60.94 60.62 59.32 58.88

P.cap.+m. sec. g. 51.11 50.51 50.78 51.21 51.85 48.96 54.59 55.85 56.16 55.90 52.32 52.64

Peso cáp. g.

20.23 18.09 20.46 18.54 20.59 20.53 20.65 20.53 19.79 20.13 16.34 20.78

Cont. hum. %

13.83 13.66 17.61 16.68 13.79 13.40 18.95 17.30 13.14 13.20 19.46 19.59

Hum. promedio % 13.75 17.15 13.59 18.12 13.17 19.52 Peso unit. seco g/cm^3 1.658 1.652 1.615 1.621 1.544 1.555

PORCENTAJE DE AGUA ABSORBIDA

Molde No

28 20 25 Peso Muestra Humeda + Molde Despues De

Saturar

9650 11590 11140 Peso Muestra Humeda + Molde Antes De

Saturar

9543 11420 10900 Peso Agua Absorbida

107 170 240

Porcentaje De Agua Absorbida

2.64 4.37 6.37

DATOS ENSAYO DE PENETRACION

Cte. Anillo = Lect x 1.54 + 13.19

Penetración

Carga

tipo Serie 1 serie 2 Serie 3 DATOS DE

pulg. lbs/pulg^2 Dial lb/pl^2 CBR% Dial lb/pl^2 CBR% Dial lb/pl 2 CBR% COMPACT.

0.025

32 62.5 23 48.6 16 37.8 MODIFICADA

0.050

80 136.4

70 121.0

42 77.9 dmáx h. op.

0.075

132 216.5

114 188.8

75 128.7 g/cm3 %

0.100 1.000 192 308.9 30.89 158 256.5 25.65 113 187.2 18.72 1.728 14.00

0.200 1.500 452 709 47.28 318 503 33.53 248 395.1 26.34

0.300

685 1068

512 802

365 575.3 CBR

0.400

946 1470

685 1068

424 666.2 95%= 28.50

0.500 1152 1787 814 1267 452 709.3 90%= 19.10

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500

PR

ES

ION

(L

bs

/pl^

2)

PENETRACION (pulg)

CURVAS PENETRACION-PRESION

Series1 Series2 Series3

1.500

1.550

1.600

1.650

1.700

17 22 27 32

PE

SO

UN

IT. S

EC

O (

g/c

m^

3)

CBR

GRAFICO CBR

Ensayo de CBR de Laboratorio ABS. Km 9+250.

ENSAYO RELACION SOPORTE DE CALIFORNIA (C.B.R.)

Proyecto

: TANLAHUA-PERUCHO

Excavación No : C19

Obra : VIA

Profundidad (m.) : 0.60 L.D.

Localizacion : SUBRASANTE

Abscisado : 9+250

Fecha : MAYO DEL 2014

Molde No 24 13 11 No de capas

5 5 5

No golp. x capa 65 30 10 Características ANTES SAT. LUEGO SAT. ANTES SAT. LUEGO SAT. ANTES SAT. LUEGO SAT.

P. m. hum.+ mol. g. 10560 10875 12187 12564 10678 10960 Peso molde g. 6450 6450 8442 8442 7223 7223 P. muest. hum. g. 4110 4425 3745 4122 3455 3737 Vol mues. cm^3 2212 2212 2141 2141 2046 2046 P.unit.hum. g/cm^3 1.858 2.000 1.749 1.925 1.689 1.826 Cont. humedad ARR. ABAJ. ARR. ABAJ. ARR. ABAJ. ARR. ABAJ. ARR. ABAJ. ARR. ABAJ.

P.cap.+m. hum. g. 54.92 55.10 60.51 63.44 52.66 57.31 55.25 60.57 50.73 59.36 59.33 58.67

P.cap.+m. sec. g. 51.05 51.28 54.35 56.59 49.01 53.34 49.60 53.87 47.20 55.25 52.21 51.47

Peso cáp. g.

17.91 17.94 20.49 19.54 17.74 18.82 20.30 19.00 18.02 18.53 20.52 19.97

Cont. hum. %

11.68 11.46 18.19 18.49 11.67 11.50 19.28 19.21 12.10 11.19 22.47 22.86

Hum. promedio % 11.57 18.34 11.59 19.25 11.65 22.66 Peso unit. seco g/cm^3 1.665 1.690 1.568 1.614 1.513 1.489

PORCENTAJE DE AGUA ABSORBIDA

Molde No 24 13 11

Peso Muestra Humeda + Molde Despues De Saturar

10875 12564 10960

Peso Muestra Humeda + Molde Antes De Saturar

10560 12187 10678

Peso Agua Absorbida

315 377 282

Porcentaje De Agua Absorbida 7.66 10.07 8.16

DATOS ENSAYO DE PENETRACION

Cte. Anillo = Lect x 1.54 + 13.19

Penetración

Carga tipo Serie 1 serie 2 Serie 3 DATOS DE

pulg. lbs/pulg^2 Dial lb/pl^2 CBR% Dial lb/pl^2 CBR% Dial lb/pl 2 CBR% COMPACT.

0.025

32 62.5 13 33.2 14 34.8 MODIFICADA

0.050

77 131.8

52 93.3

38 71.7 dmáx h. op.

0.075

124 204.2

85 144.1

63 110.2 g/cm3 % 0.100 1.000 172 278.1 27.81 117 193.4 19.34 87 147.2 14.72 1.734 12.62

0.200 1.500 320 506 33.73 243 387 25.83 185 298.1 19.87

0.300

490 768

370 583

272 432.1 CBR 0.400

672 1048

472 740

340 536.8 95%= 26.50

0.500 825 1284 558 873 398 626.1 90%= 18.90

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

1000 1100 1200 1300 1400

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500

PR

ES

ION

(L

bs

/pl^

2)

PENETRACION (pulg)

CURVAS PENETRACION-PRESION

Series1

Series2

Series3

1.500

1.550

1.600

1.650

1.700

14 17 20 23 26 29

PE

SO

UN

IT. S

EC

O (

g/c

m^

3)

CBR

GRAFICO CBR

Densidades de Campo

Ensayo de densidad de campo.

Método del Cono y arena.

UBICACIÓN SUBRASANTE SUBRASANTE SUBRASANTE SUBRASANTE

ABSCISA 6+240 6+750 7+250 7+770 PROFUNDIDAD 0.50 0.50 0.50 0.50 PESO ARENA + FRASCO (ANTES) gr. 3900 3589 3812 3658 PESO ARENA+ FRASCO (DESPUES) gr. 1145 567 957 810 PESO ARENA EN CAVIDAD Y CONO gr. 2755 3022 2855 2848 PESO ARENA EN EL CONO (DATO) gr. 1762 1762 1762 1762 PESO ARENA EN LA CAVIDAD gr. 993 1260 1093 1086 PESO VOLUMETRICO ARENA gr /cm3. 1.535 1.535 1.535 1.535 VOLUMEN DE LA CAVIDAD cm3. 0.647 0.821 0.712 0.707 PESO SUELO HUMEDO gr. 1045 1197 1018 1200 DENSIDAD HUMEDA ton/cm3. ton/m3 1.615 1.458 1.430 1.697

Cálculo de humedad.

UBICACIÓN SUBRASANTE SUBRASANTE SUBRASANTE

ABSCISA 8+250 8+750 9+250 PROFUNDIDAD 0.50 0.50 0.60 PESO ARENA + FRASCO (ANTES) gr. 3731 3891 3942 PESO ARENA+ FRASCO (DESPUES) gr. 940 1004 1135 PESO ARENA EN CAVIDAD Y CONO gr. 2791 2887 2807 PESO ARENA EN EL CONO (DATO) gr. 1762 1762 1762 PESO ARENA EN LA CAVIDAD gr. 1029 1125 1762 PESO VOLUMETRICO ARENA gr /cm3. 1.535 1.535 1.535 VOLUMEN DE LA CAVIDAD cm3. 0.670 0.733 0.681 PESO SUELO HUMEDO gr. 761 1105 1094 DENSIDAD HUMEDA ton/cm3. ton/m3 1.136 1.508 1.606

PESO DE CAPSULA +SUELO HUMEDO gr. 69,17 65,18 80,00 78,31 82,78 80,40 79,65 81,42PESO CAPSULA + SUELO SECO gr. 64,29 60,56 76,00 74,47 79,97 77,86 76,25 78,03PESO DE LA CAPSULA gr. 20,11 17,62 19,07 17,34 18,85 20,60 17,80 19,13CONTENIDO DE HUMEDAD % 11,05 10,76 7,03 6,22 4,60 5,82 5,82 5,76PROMEDIO DE HUMEDAD % 10.90 6.62 5.21 5.79DENSIDAD SECA ton /m3 1.456 1.367 1.359 1.604DENSIDAD ESTAND MODF. X

PORCENTAJE DE COMPACTACION

Cálculo de humedad.

Ensayos de Clasificación.

No. DE PESO PESO PESO

GOLPES HUMEDO SECO DE CAPS w %

CONT. DE AGUA

69.00 65.06 19.10 8.57

73.46 68.92 18.27 8.96

w% = 8.77

GRANULOMETRIA

PESO INIC. 200.0 (H/S) H

PESO INICIAL DE CALCULO: 183.9

TAMIZ PESO RET. % RET % PASA

3" 0.00 100.00

2" 0.00 100.00

1.5" 0.00 100.00

1" 0.00 100.00

3/4" 0.00 0.00 100.00

1/2" 6.52 3.55 96.45

3/8" 11.36 6.18 93.82

No. 4 20.87 11.35 88.65

No. 10 35.32 19.21 80.79

No. 40 102.58 55.79 44.21

No.200 155.64 84.64 15.36

PESO DE CAPSULA +SUELO HUMEDO gr. 66,98 70,67 75,80 73,84 77,09 73,47PESO CAPSULA + SUELO SECO gr. 63,67 67,23 72,64 70,65 73,98 70,76PESO DE LA CAPSULA gr. 18,40 19,33 18,94 17,83 17,49 19,24CONTENIDO DE HUMEDAD % 7,31 7,18 5,88 6,04 5,51 5,26PROMEDIO DE HUMEDAD % 7.25 5.96 5.38DENSIDAD SECA ton /m3 1.059 1.423 1.524DENSIDAD ESTAND MODF. X

PORCENTAJE DE COMPACTACION

PROYECTO: TANLAHUA-PERUCHO POZO No, C-13 L.D. Abscisa 6+240OBRA : VIA MUESTRA: SUBRASANTE

FECHA : may-2014 PRF.(m): 0.60

CLASIFICACION.-

GRAVA 11

ARENA 74

FINOS 15

LL = 0.0 LP = 0.0 IP = 0.0

w% = 8.8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10 100

No. DE PESO PESO PESO GOLPES HUMEDO SECO DE CAPS w %

CONT. DE AGUA 63.28 62.43 17.55 1.89 52.08 51.55 17.34 1.55 w% = 1.72

GRANULOMETRIA PESO INIC. 200.0 (H/S) H PESO INICIAL DE CALCULO: 196.6

TAMIZ PESO RET. % RET % PASA 3" 0.00 100.00 2" 0.00 100.00

1.5" 0.00 100.00 1" 0.00 0.00 100.00

3/4" 13.44 6.84 93.16 1/2" 27.80 14.14 85.86 3/8" 40.85 20.78 79.22

No. 4 58.42 29.71 70.29 No. 10 83.13 42.28 57.72 No. 40 137.24 69.80 30.20 No.200 171.18 87.06 12.94

PROYECTO: TANLAHUA-PERUCHO POZO No, C-17 L.D. Abscisa 8+250OBRA : VIA MUESTRA: SUBRASANTE

FECHA : may-2014 PRF.(m): 1.20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0.01 0.1 1 10 100

CLASIFICACION.- GRAVA 30 ARENA 57 FINOS 13

LL = 0.0 LP = 0.0 IP = 0.0

w% = 1.7

Estratigrafía – Calicatas.

DESCRIPCION

ESTRATIGRAFICA

CALICATAS

PROYECTO: TANLAHUA-PERUCHO.

OBRA : VIA

LOCALIZACIÓN : SUBRASANTE

FECHA : MAYO 2014

PROF.(m) DESCRIPCION

8+250

0,00-0,30

Base granular, arena con gravas color café gris

C-17 L.D.

0,30-1,00

Arena fina limosa con pómez color café humedad

baja.

1,00-1,50

Arena limosa con pómez y gravas un estrato de

limo color café habano, humedad baja.

8+750

0,00-0,30

Base granular, gravas con arena color café gris

C-18

L.IZQ.

0,30-0,90

Arena limosa de grano medio con gravillas y

pómez hasta 3/4" color habano claro.

0,90-1,50

Arena fina limosa con gravillas color habano gris

humedad baja.

9+250

0,00-0,40

Base granular, arena con gravas color café gris

C-19

0,40-1,00

Arena de grano medio con gravas y pómez de

hasta3/4" color café habano claro, humedad baja.

1,00-1,50

Arena de grano medio con gravas y pómez de

hasta3/4" color café habano claro, humedad baja.

Estudios Hidráulicos y Meteorológicos.

Clima

CUADROS Y GRAFICOS DE VARIACION DE LOS PARAMETROS CLIMATICOS

MESES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUAL

MEDIA 81 80 80 82 80 75 71 69 76 76 78 78 77


MEDIA 17.1 17.3 17.5 17.4 17.9 18.1 18.0 18.4 17.7 17.7 17.7 17.4 17.7

65 68 70 73 75 78 80 83 85

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 hu

med

ad

rela

tiv

a (

%)

meses

Variación de la Humedad Relativa (%) ESTACION: VINDOBONA

Series1

16.7 17.0 17.3 17.6 17.9 18.2 18.5 18.8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

tem

pera

tura

(ºC

)

meses

Variación de la Temperatura Mensual (º C) ESTACION: VINDOBONA

Tmed

Tmax


MEDIA 135.3 127.7 142.4 129.7 127.1 134.6 144.7 154.5 145.1 144.3 133.4 130.5 1649.5


MEDIA 3.2 3.0 2.9 2.7 2.8 2.9 3.0 3.0 3.0 3.1 3.2 3.2 3.0

110.0 120.0 130.0 140.0 150.0 160.0 170.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ev

ap

ora

ció

n (

mm

)

meses

Variación de la Evaporación Media Mensual (mm) ESTACION: VINDOBONA

Series1

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

velo

cid

ad

vie

nto

(km

/h)

meses

Variación del Viento Medio Mensual (km/h) ESTACION: VINDOBONA

Series1

Precipitación

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

PRECIPITACION ANUAL - VINDOBONA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

#¡REF!

PRECIPITACION MEDIA MENSUAL DEL PERIODO 1964 - 1992 ESTACION VINDOBONA (M210)

SUMA 1067.5 1494.8 1655.1 2347 1468.7 598.2 252.74 363.7 1157.8 1620.6 1544.9 938.93MEDIA 30.5 42.709 47.287 67.057 41.962 17.092 7.2211 10.392 33.079 46.304 44.139 26.827 414.57

DESEST 12.596 16.952 20.527 29.732 17.603 12.185 6.4434 9.2083 19.942 26.166 27.742 13.938 68.7MAX 58.4 80.7 100.7 172.4 96.2 56.9 28.6 47.5 96.4 155.1 123.1 69.2 595.7MIN 6.1 11.2 9.9 25 3.4 0 0 0 1.6 2.3 0 3.9 287.3

Balance hídrico

PROPUESTA DEFINITIVA DE ALCANTARILLAS Y DRENAJE MENOR

0 10 20 30 40 50 60 70 80

ENE MAR MAY JUL SEP NOV

MIL

IME

TR

OS

MESES

BALANCE HIDRICO VINDOBONA

ETP

VINDOBONA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUAL

Temper at ur a ° C. 17. 1 17. 3 17. 5 17. 4 17. 9 18. 1 18. 0 18. 4 17. 7 17. 7 17. 7 17. 4 17. 7I ndi ce Cal or i co 6. 4 6. 6 6. 7 6. 6 6. 9 7 6. 9 7. 2 6. 8 6. 8 6. 8 6. 6 81. 3ETP 63 58 66 63 69 68 69 72 65 67 65 65 790Pr eci pi t aci on 30.5 42.7 47.3 67.1 42.0 17.1 7.2 10.4 33.1 46.3 44.1 26.8 414. 6( P- ETP) - 32. 5 - 15. 3 - 18. 7 4. 057 - 27 - 50. 9 - 61. 8 - 61. 6 - 31. 9 - 20. 7 - 20. 9 - 38. 2 - 375Sum ( P- ETP) 0 - 15. 3 - 34 0 - 27 - 77. 9 - 140 - 201 - 233 - 254 - 275 - 313Al macenaj e 100 86 70 74. 06 76 45 24 13 9 7 7 4 515Var . de Al m. 0 - 14 - 16 4. 057 1. 943 - 31 - 21 - 11 - 4 - 2 0 - 3 Evapot . Real 30. 5 56. 71 63. 29 63 43. 9 48. 09 28. 22 21. 39 37. 08 48. 3 44. 14 29. 83 514Def . de Agua 32. 5 1. 291 2. 713 0 25. 1 19. 91 40. 78 50. 61 27. 92 18. 7 20. 86 35. 17 275. 5Exceso de Agua 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

COTA COTA OBSERVACIONES

Nº TIPO DIR. ANG. TOT. ENT. SAL. EJE ENT. SAL. GRADIENTE TERRENO PROYECTO RELLENO

Ancho x Alto FLUJO ENT. SAL. i CT CP

° m m m msnm msnm msnm m/m msnm msnm m

20 6 + 210.0 ø 1.20 METAL DER 0 14 6.0 8.0 E2 S4 2374.67 2374.95 2374.30 0.0464 2376.50 2376.40 0.43 Construir encauzamiento a la salida x 11 m

21 6 + 370.0 ø 1.20 METAL IZQ -30 16 8.2 7.8 E2 S4 2361.40 2361.60 2361.20 0.0250 2362.48 2363.07 0.38 Construir encauzamiento a la salida x 20 m

22 6 + 800.0 ø 1.20 METAL IZQ -31 16 7.6 8.4 E2 S1 2319.31 2319.40 2319.20 0.0125 2320.86 2320.95 0.35








30 9 + 230.0 ø 1.50 METAL DER 0 13 6.0 7.0 E2 S1 2147.84 2148.30 2147.30 0.0769 2149.92 2150.22 0.78

9 + 310.0 FIN DEL TRAMO EN INICIO VIA PROYECTO PRESA CHESPI Fin del Tramo en Inicio Vía Proyecto Presa Chespi

ABSCISA

COTA EN LA BASE

DIMENSION

DESCRIPCION LONGITUD TIPO DE

CABECERA

ANEXO C. ESPECIFICACIONES GRANULOMÉTRICAS

ESPECIFICACIONES

GRANULOMÉTRICAS:

MEJORAMIENTO CON SUELO

SELECCIONADO

ESPECIFIC. 402-2

TAMIZ mm MAX MIN

4" 100 100

# 200 0.075 20 0

ESPECIFICACIONES GRANULOMÉTRICAS:

MATERIAL DE SUBBASE - SUBBASE GRANULAR

ESPECIFIC. CLASE 1 CLASE 2 CLASE 3

TAMIZ mm MAX MIN MAX MIN MAX MIN

3" 75 100

2" 50 100

1.5" 37.5 100 100 70

# 4 4.75 70 30 70 30 70 30

# 40 0.43 35 10 40 15

# 200 0.075 15 0 20 0 20 0


MATERIAL DE BASE - BASE

GRANULAR

ESPECIFIC. CLASE 1A CLASE 1B CLASE 2 CLASE 3 CLASE 4

TAMIZ mm MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN

2" 50 100 100

1.5" 37.5 100 70 100

1" 25 85 55 100 70 100 90 60

3/4" 19 80 50 90 60 100 70 100

3/8" 9 60 35 75 45 80 50

# 4 4.75 50 25 60 30 65 35 80 45 50 20

# 10 2 40 20 50 20 50 25 60 30

# 40 0.43 25 10 25 10 30 15 35 20

# 200 0.075 12 2 12 2 15 3 15 3 15 0


TRATAMIENTO SUPERFICIAL BITUMINOSO TSB 2B

ESPECIFIC. 1ra CAPA E 2da CAPA C

TAMIZ mm MAX MIN MAX MIN

3/4" 19.0 100

1/2" 12.5 100 100 90

3/8" 9.00 100 90 75 40

# 4 4.75 30 10 15 0

# 8 2.40 10 0 5 0

# 16 1.19

# 30 0.60 40 15

# 200 0.075 2 0 2 0

PARÁMETROS RESISTENTES DE LA SUBRASANTE

VALORES ORDENADOS POR ABSCISA

POZO w% w% OPT % COMP. CBR DPC

5+750 9.4 19.0 85.7 21.0 17.8

6+240 8.8 18.2 84.1 19.3 17.7

6+750 5.3 13.0 82.0 23.0 20.1

7+250 2.7 15.0 77.7 22.1 22.2

7+770 2.3 14.0 86.1 19.1 20.0

8+250 3.7 13.4 63.6 13.4 19.9

8+750 1.3 15.4 84.9 15.9 19.9

9+250 2.4 12.6 82.8 18.9 21.1

0.0%

20.0%

40.0%

60.0%

80.0%

100.0%

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0

CBR

DPC

CORTERELLENO

CAMINO CLASE IVSECCIÓN TÍPICA

CORTERELLENO

CAMINO CLASE IVSECCIÓN TÍPICA

TRAMO I 6+000-12+000

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE … · El polígono fue abscisado cada 20 m en...

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