tramo de carretera

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  • 8/3/2019 Tramo de carretera

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    UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

    FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

    DISEO DEL TRAMO CARRETERO COMPRENDIDODESDE EL ENTRONQUE DEL KILMETRO 171+400

    CARRETERA INTERAMERICANA (CA-1), HACIA EL CASERONUEVO XETINAMIT, DEL MUNICIPIO DE NAHUAL,

    DEPARTAMENTO DE SOLOL.

    ALVARO DANILO YLLESCAS PONCE

    Aserorado por: Ing. Juan Merck CosIng. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta

    Guatemala, agosto de 2003

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    UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

    FACULTAD DE INGENIERA

    DISEO DEL TRAMO CARRETERO COMPRENDIDO

    DESDE EL ENTRONQUE DEL KILMETRO 171+400

    CARRETERA INTERAMERICANA (CA-1), HACIA EL CASERO

    NUEVO XETINAMIT, DEL MUNICIPIO DE NAHUAL,

    DEPARTAMENTO DE SOLOL.

    TRABAJO DE GRADUACIN

    PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA

    FACULTAD DE INGENIERA

    POR

    ALVARO DANILO YLLESCAS PONCE

    ASESORADO POR ING. JUAN MERCK COS

    AL CONFERRSELE EL TTULO DE

    INGENIERO CIVIL

    GUATEMALA, AGOSTO DE 2003

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    UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

    FACULTAD DE INGENIERA

    NMINA DE JUNTA DIRECTIVA

    DECANO: Ing. Sydney Alexander Samuels Milson

    VOCAL I: Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

    VOVAL II: Lic. Amahn Snchez lvarez

    VOCAL III: Ing. Julio David Galicia Celada

    VOCAL IV: Br. Kenneth Issur Estrada RuizVOCAL V: Br, Elisa Yazminda Vides Leiva

    SECRETARIO: Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

    TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADO

    DECANO: Ing. Sydney Alexander Samuels Milson

    EXAMINADOR: Ing. Ricardo Rodas Romero

    EXAMINADOR: Ing. Carlos Salvador Gordillo Garca

    EXAMINADOR: Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta

    SECRETARIO: Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

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    HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR

    Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San

    Carlos de Guatemala, presento a su consideracin mi trabajo de graduacin

    titulado:

    DISEO DEL TRAMO CARRETERO COMPRENDIDO

    DESDE EL ENTRONQUE DEL KILMETRO 171+400

    CARRETERA INTERAMERICANA (CA-1), HACIA EL CASERO

    NUEVO XETINAMIT, DEL MUNICIPIO DE NAHUAL,

    DEPARTAMENTO DE SOLOL.

    Tema que me fuera asignado por la Direccin de Escuela de Ingeniera Civil con

    fecha siete de octubre de 2002.

    Alvaro Danilo Yllescas Ponce

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    ACTO QUE DEDICO

    A DIOS Por todas sus bendiciones, su amor y por guiar

    mi camino.

    A MIS PADRES Grman Yllescas Gmez

    Angelina Ponce de Yllescas

    Como un reconocimiento a sus esfuerzos.

    A MIS HERMANOS Claudia, Anabella, Rodolfo y Mayra.

    A MI ESPOSA Wendy Noem Barrios

    Por su apoyo incondicional.

    A MIS HIJOS Javier Ricardo, Daniel Alfredo y Sal Adolfo

    Por su ternura e inspiracin.

    A MIS COMPAEROS Ren Barrios, David Hernndez, Mnica Herrarte

    Cesar Cruz y Alan Soto.

    AGRADECIMIENTO

    A: Ing. Juan Merck Cos y Alfredo Arrivillaga, por su

    apoyo y valiosa asesora.

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    INDICE GENERAL

    INDICE DE ILUSTRACIONES V

    GLOSARIO VII

    RESUMEN XI

    OBJETIVOS XI

    INTRODUCCIN XII

    CAPITULO 1. INVESTIGACION1.1 ASPECTOS MONOGRFICOS DE LA POBLACIN

    BENEFICIADA 1

    1.1.1 Origen del Camino 1

    1.1.2 Planteamiento del problema 2

    1.1.3 Justificacin 2

    1.1.4 Definicin del rea de influencia 2

    1.1.5 Ubicacin geogrfica del proyecto 31.1.5.1 en el contexto de la red vial 3

    1.1.5.2 Macro localizacin 3

    1.1.5.3 Micro localizacin 3

    1.1.6 Clima 4

    1.1.7 Vivienda 4

    1.1.8 Produccin artesanal 5

    1.1.9 Servicios existentes por comunidad 6

    1.1.10 Actividad econmica 7

    1.1.11 Tenencia de la tierra 8

    1.1.12 Educacin 8

    1.1.13 Salubridad 9

    1.1.14 Estudio poblacional y pronstico de crecimiento 9

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    1.1.15 Necesidades de servicios e infraestructura 10

    CAPITULO 2. SERVICIO TCNICO PROFESIONAL

    2.1 PRELIMINAR DE CAMPO 11

    2.1.1 SELECCIN DE RUTA 11

    2.1.1.1 Reconocimiento de la ruta 11

    2.1.1.2 Seleccin de mapas 1:50,000 11

    2.1.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO PRELIMINAR 13

    2.1.2.1 Planimetra 13

    2.1.2.2 Altimetra 142.1.2.3 Secciones transversales 14

    2.1.3 CLCULO TOPOGRFICO DE PRELIMINAR 15

    2.1.3.1 Clculo planimtrico 15

    2.1.3.2 Clculo altimtrico 16

    2.1.3.3 Clculo de secciones transversales 17

    2.1.4 DIBUJO DE PRELIMINAR 18

    2.1.4.1 Planimtrico 18

    2.1.4.2 Altimtrico 18

    2.1.4.3 Curvas de nivel 18

    2.2 DISEO DE LOCALIZACIN 19

    2.2.1 Corrimiento de lnea 19

    2.2.2 Clculo de elementos de curva horizontal 21

    2.2.3 Determinacin de curva vertical 29

    2.3 MOVIMIENTO DE TIERRAS 31

    2.3.1 Diseo de la sub-rasante 31

    2.3.2 Clculo de correcciones por curva vertical

    a sub-rasante 33

    2.3.3 Clculo de reas de secciones transversales 35

    2.3.4 Clculo de volmenes de movimiento de tierras 36

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    2.3.5 Curva de balance 38

    2.4 DRENAJES 39

    2.4.1 Estudio hidrolgico, Mtodo Racional, para la

    determinacin de caudales de diseo 39

    2.4.2 Diseo de cunetas y canales de desfogue 43

    2.4.3 Diseo de drenajes transversales 44

    2.4.4 Contra cunetas 48

    2.5 SUELOS 48

    2.5.1 Inspeccin de suelos y muestreo 48

    2.6 DISEO DE PAVIMENTO 492.6.1 Criterios de pavimentos 49

    2.6.2 Anlisis de cargas 51

    2.6.4 sbase 51

    2.6.5 base 52

    2.6.6 Diseo de capa de rodadura 56

    2.7 PRESUPUESTO DEL PROYECTO 62

    2.7.1 Cuantificacin de renglones 62

    2.7.2 Integracin de costos unitarios por rengln 63

    2.7.2.1 Factores utilizados 63

    2.7.2.2 Modelo de integracin de costos unitarios 64

    2.7.3 Costo total del proyecto 66

    2.8 ELABORACIN DE PLANOS 67

    2.8.1 Dibujo de curvas de nivel 67

    2.8.2 Dibujo de curvas horizontales 67

    2.8.3 Dibujo de curvas verticales 67

    2.8.4 Dibujo de drenajes 67

    2.8.5 Dibujo de seccin tpica 68

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    CONCLUSIONES 69

    RECOMENDACIONES 71

    BIBLIOGRAFA 72

    APNDICE 7

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    NDICE DE ILUSTRACIONES

    FIGURAS

    1 Inicio de carretera en el kilmetro 171+400 carretera

    Interamericana 1

    2 Vivienda con paredes de adobe y techo de lmina 4

    3 Telar para confeccionar cinchos tpicos 6

    4 Escuela de primaria casero Chiquix 8

    5 Centro de Convergencia Comunidad Chiquix 8

    6 Conservacin de pendiente 12

    7 Curvas de nivel en carretera 18

    8 Corrimiento 19

    9 Delta () 21

    10 Grado de una curvatura 22

    11 Elementos de curva horizontal 24

    12 Ejemplo de curvas horizontales 28

    13 Tipos de curva vertical 30

    14 Ejemplo de curva vertical 34

    15 Volmenes en relleno 36

    16 Distancias de paso 37

    17 Detalle de cuneta 43

    18 Seccin tpica E 44

    19 Seccin de drenaje transversal 45

    20 Planta caja recolectora de caudales 45

    21 Seccin caja recolectora de caudales 4622 Detalles de cabezales de salida 46

    23 Detalles de drenajes transversales con aletones 47

    24 Curvas de granulometra para bases 53

    25 ndice de planos del proyecto 68

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    26 Plano ndice del proyecto 76

    27 Plano de localizacin 77

    28 Plano de planta perfil general 78

    29 Plano de banco de materiales 79

    30 Plano de planta perfil 80

    31 Plano de secciones transversales 81

    32 Plano de movimiento de tierras 82

    33 Plano de tablas 83

    34 Plano de seales 84

    TABLAS

    I Infraestructura social existente en las comunidades 6

    II Poblaciones en la fase 1 10

    III Necesidades de las comunidades 10

    IV Libreta de campo 15

    V Coordenadas parciales y totales 16

    VI Libreta de campo calculada 17VII Libreta de secciones 17

    VIII Clculo de niveles de libreta de secciones 17

    IX Velocidades de diseo segn tipo de seccin 23

    X Valores de K, segn velocidad de diseo 30

    XI Calculo de raspante en una curva vertical 35

    XII Diseo de espesores 60

    XIII Clasificacin de materiales 61

    XIV Cuantificacin 62

    XV Factores 63

    XVI Integracin de costos unitarios 64

    XVII Costo final 66

    XVIII Ejemplo de clculo topogrfico 74

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    GLOSARIO

    Alquitrn Es un material bituminoso, viscoso o fluido obtenido

    por destilacin destructiva de materiales orgnico

    como carbn, lignito, madera y material vegetal. La

    palabra alquitrn debe ir siempre acompaada del

    nombre de la materia del cual es extrado.

    Ampliacin de curva Incremento al ancho de corona y de calzada, en el

    lado interior de las curvas del alineamiento

    horizontal.

    Asfalto emulsionado Es una emulsin de cemento asfltico y agua,

    conteniendo una pequea cantidad de agentes

    emulsivo.

    Banqueta Faja destinada a la circulacin de peatones, ubicada

    generalmente a un nivel superior al de la calzada.

    Betunes Son mezclas de hidrocarburos naturales o

    pirogenados, o combinacin de ambos, que pueden

    ser gaseosos, lquidos, semislidos o slidos, y que

    son completamente solubles en bisulfuro de carbono.

    Bombeo Pendiente transversal descendente de la corona o

    subcorona, a partir de su eje y hacia ambos lados,

    en tangente horizontal

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    Bordillo Elemento que se construye sobre los acotamientos,

    unto a los hombros de los terraplenes, para evitar

    que el agua erosione el talud del terrapln.

    Calzada Parte de la corona destinada al trnsito de vehculos.

    Cemento asfltico Es asfalto refinado, o una combinacin de asfalto

    refinado y aceite fluidificante, de consistencia

    apropiada para trabajos de pavimentacin.

    Contracuneta Canal que se ubica arriba de la lnea de ceros de los

    cortes, para interceptar los escurrimientos

    superficiales del terreno natural.

    Corona Superficie terminada de una carretera, comprendida

    entre sus hombros.

    Cuneta Canal que se ubica en los cortes, en uno o en

    ambos lados de la corona, contiguo a la lnea de

    hombros, para drenar el agua que escurre por la

    corona y el talud.

    Curva vertical Arco de parbola de eje vertical que une dos

    tangentes del alineamiento vertical.

    Derecho de va Superficie de terreno cuyas dimensiones fija la

    Direccin General de Caminos, que se requiere para

    la construccin, conservacin, reconstruccin,

    ampliacin, proteccin en general, para el uso

    adecuado de una va de comunicacin y de sus

    servicios auxiliares.

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    Grado de curvatura ngulo subtendido por un arco de circunferencia de

    veinte metros de longitud.

    Pendiente Relacin entre el desnivel y la distancia horizontal

    que hay entre dos puntos.

    Rasante Proyeccin del desarrollo del eje de la corona de

    una carretera sobre un plano vertical.

    Seccin transversal Corte vertical normal al alineamiento horizontal de la

    carretera.

    Talud Inclinacin de la superficie de los cortes o de los

    terraplenes.

    Tangente horizontal Tramo recto del alineamiento horizontal de una

    carretera.

    Tangente vertical Tramo recto del alineamiento vertical de una

    carretera

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    RESUMEN

    Dada la importancia que tiene para el desarrollo humano un proyecto vial, el

    presente trabajo de graduacin est dirigido a seleccionar la mejor opcin para

    solucionar el problema: La falta de una ruta mas corta que permita el comercio

    entre los departamentos de Solol y Suchitepquez, a travs de los municipios

    Nahual en Solol y Santo Toms la Unin en Suchitepquez.

    La fase de investigacin trata sobre la monografa del lugar, ya que se

    observ a las poblaciones desde los siguientes puntos de vista: geogrfico,

    climtico, social, productivo, educativo y de salud. Determinando que las

    poblaciones pertenecientes al municipio de Nahual, departamento de Solol, son

    de tierra fra, con condiciones econmicas de pobreza, con niveles educativos

    bajos y que por sus actividades se definen como comunidades agropecuarias y

    artesanales, ya que adems de cultivar tambin pastorean ovejas y hacen telas

    para la venta.

    Para dar una posible solucin tcnica al problema, se efectuaron todas

    aquellas actividades necesarias de las cuales se pueden mencionar: visitas

    preliminares, levantamiento topogrfico, clculo topogrfico, diseo geomtrico,

    movimiento de tierras y sus volmenes, drenajes transversales y longitudinales,

    diseo de pavimento, presupuesto y dibujo de planos. El resultado de lo anterior

    es el diseo de la geometra y el pavimento, seccin tipo E, carpeta de rodadura

    de pavimento flexible. El costo estimado para esta fase es de

    Q 13,787,114.53 con una longitud final de 11 kilmetros con 240 metros.

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    OBJETIVOS

    General

    - Realizar la planificacin y diseo del tramo carretero comprendido

    desde el entronque en el km. 171+400 carretera Interamericana (CA-

    1) Municipio de Nahual hacia Santo Tomas La Unin Municipio del

    de Suchitepquez.

    - Desarrollar una investigacin de tipo monogrfica de la comunidad,

    donde enfoque aspectos de tipo social, econmico, cultural,

    religiosos y ubicacin, y una investigacin diagnstica sobre

    necesidades de servicios bsicos e infraestructura.

    - Capacitar a los lderes comunitarios, en este caso los miembros de los comits que operan en las diferentes comunidades, de tal manera

    que puedan contribuir directamente en el mantenimiento de la

    carretera, en aspectos de limpieza, drenajes y cunetas.

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    INTRODUCCIN

    El presente trabajo de graduacin est dirigido a elaborar el diseo

    geomtrico y del pavimento del tramo carretero que inicia en el entronque del

    kilmetro 171+400 de la Carretera Interamericana (CA-1), jurisdiccin del

    municipio de Nahual, en el departamento de Solol, hacia el municipio de Santo

    Tomas la Unin, en el departamento de Suchitepquez, este proyecto consta

    aproximadamente de 44 kilmetros, los cuales por motivos de facilidad se han

    dividido en 4 fases. El motivo del presente trabajo de graduacin consiste en

    desarrollar la fase 1 del proyecto, esta fase comprende: desde el entronque de la

    Carretera Interamericana en el kilmetro 171+400 hasta la comunidad Nuevo

    Xetinamit.

    El tramo carretero es existente y presenta un alineamiento tipo F, es decir; es

    de terracera con un ancho promedio de 4.00 metros. Las condiciones fsicas de

    dicho tramo carretero son malas, y en algunas partes presenta exceso de

    pendiente lo que dificulta el acceso de vehculos de transmisin sencilla.

    Lo anterior es parte del problema, sin embargo, el problema principal es: La

    falta de una ruta corta que permita el comercio entre los departamentos de Solol

    y Suchitepquez, a travs de los municipios Nahual en Solol y Santo Toms la

    Unin en Suchitepquez.

    En el presente estudio se muestran las actividades que se efectuaron para

    elaborar la investigacin y el diseo. La solucin adoptada es la pavimentacin de

    tipo flexible, con una seccin tipo E, con todos los componentes necesarios como:

    cunetas, drenajes transversales, sub base, base y carpeta de rodadura.

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    1. ASPECTOS MONOGRAFICOS DE LA POBLACION

    BENEFICIADA1.1 Origen del camino

    El Proyecto inicia en el entronque de la carretera Interamericana (CA-1), en

    el kilmetro 171+400 y llega a la comunidad Nuevo Xetinamit, la longitud de la

    carretera es de 11+240 kilmetros segn el diseo geomtrico. La razn de este

    proyecto es comunicar 22 comunidades que se encuentran localizadas en el rea

    de la bocacosta, el municipio de Nahual se encuentra dividido en dos regiones, la

    primera tierra fra y la segunda bocacosta, actualmente el nico acceso hacia las

    comunidades de la bocacosta es Quetzaltenango-Suchitepquez, por este tramo

    el recorrido es de 120 kilmetros mientras que por el tramo propuesto ser de 54

    kilmetros, 10 kilmetros de Nahual al entronque del kilmetro 171+400 y

    44+000 mas hasta San Antonio La Unin.

    Figura 1. Inicio de la carretera en el kilmetro 171+400 Carretera

    Interamericana

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

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    Dentro del tramo se localizan tres comunidades, Parraxqum ubicada en el

    kilmetro 4+600, Chiquix ubicada en el kilmetro 6+800 y Xetinamit en el

    kilmetro 8+400. Actualmente la va de comunicacin dentro de estas tres

    comunidades, es un camino de terracera en malas condiciones.

    1.2 Planteamiento del problema

    Actualmente 22 comunidades ubicadas en el rea de la bocacosta

    pertenecientes al municipio de Nahual, Solol, no cuentan con una va de acceso

    directa al municipio, su acceso ms cercano con va asfaltada lo tienen por el

    Departamento de Quetzaltenango y Suchitepquez con un recorrido de 120

    kilmetros. Esto les genera costos extra en transporte y tiempo.

    1.3 Justificacin

    Este proyecto, merece su ejecucin fsica, puesto que en el rea de influenciase producen telares, papa, lana, maz, abas, trigo, etc. La ruta creara la

    comercializacin entre tierra fra y la bocacosta o sea, Solol y Suchitepquez,

    situacin que indudablemente mejorar la calidad de vida de la poblacin.

    1.4 Definicin del rea de influencia

    El rea de influencia del proyecto fue definida con base a los mapas

    cartogrficos de la Repblica de Guatemala y a las visitas realizadas en la zona

    del proyecto, la cual est conformada por el Municipio de Nahual en el

    Departamento de Solol y el Municipio de Santo Toms la Unin Departamento de

    Suchitepquez.

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

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    1.5 Ubicacin geogrfica del proyecto

    1.5.1 En el contexto de la red vial

    El proyecto a ejecutarse ser clasificado en el ordenamiento vial de

    carreteras de la Repblica de Guatemala, como una ruta nacional, debido a que

    integra los municipios de Nahual y Santo Toms la Unin de los departamentos

    de Solol y Suchitepquez respectivamente. En este caso en particular la fase 1

    integrar las comunidades de Parraxqum, Chiquix y Xetinamit, facilitando la

    comunicacin con su cabecera Municipal Nahual y la Cabecera Departamentalde Solol.

    1.5.2 Macrolocalizacin

    A nivel de macrolocalizacin, el proyecto se ubica en los Municipios de

    Nahual y Santo Toms la Unin que pertenecen a los Departamentos de Solol y

    Suchitepquez, este espacio geogrfico pertenece a la Regin VI (Sur occidente)

    que comprende los Departamentos de Totonicapn, Quetzaltenango, San Marcos

    y Retalhuleu, el proyecto tiene una longitud de 44 kilmetros siendo la fase 1 de

    11+240 kilmetros.

    1.5.3 Microlocalizacin

    A nivel de microlocalizacin el proyecto ser una carretera con pavimento

    flexible, que parte del entronque del kilmetro 171+400 ruta Interamericana que

    llega hasta el kilmetro 44+000 en el Municipio de Santo Toms la Unin, en la

    fase uno, se realizar el tramo desde el entronque hasta el kilmetro 11+240.

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    La distancia total de Guatemala a la cabecera municipal de Nahual

    utilizando la ruta CA-01 es de 160+500 kilmetros, luego por la misma ruta 10+000

    kilmetros se encuentra el entronque que conduce hasta Santo Toms la Unin,

    por una carretera de terracera en mal estado.

    1.6 Clima

    El municipio de Nahual pertenece a las tierras altas del altiplano central y la

    cadena volcnica con montaas, colinas y conos volcnicos, se encuentra a una

    altura de 2,467 metros sobre el nivel del mar, por lo que generalmente su clima esfro. En tanto Santo Toms La Unin, se encuentra a una altura de 880 metros

    sobre el nivel del mar, siendo su clima clido.

    1.7 Vivienda

    La tipologa de la vivienda de tierra fra, responde a factores climticos y

    culturales. Se pueden observar ventanas pequeas, puertas bajas y en algunos

    casos, sobrecielos de madera. Muchas viviendas cuentan con temascal (bao de

    vapor), construido de adobe.

    Figura 2. Vivienda con paredes de adobe y techo de lmina

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    El tipo de vivienda que predomina en las Aldeas y caseros ubicados en la

    bocacosta es de adobe o mixto (block o ladrillo); techo de teja, paja o lmina

    galvanizada, de uno a tres ambientes internos. La tipologa para el rea de la

    bocacosta tambin responde a factores climticos y culturales. Se puede

    observar ventanas pequeas o ausencia total de ellas, as como puertas altas.

    Muchas viviendas cuentan con temascal, construido de adobe.

    1.8 Produccin artesanal

    La produccin artesanal es muy importante en Nahual. Entre los productos

    que se fabrican, tanto para uso domstico como para la comercializacin en

    distintos mercados tursticos de la localidad, se pueden mencionar los siguientes:

    Textiles

    Para consumo local se elaboran huiples, fajas y cintas para el tocado

    femenino; rodilleras, camisas y pauelos para el tocado masculino. Para la

    comercializacin se elaboraran huiples, servilletas, manteles. Dichos artculos se

    manufacturan en telares de cintura-pie.

    Adems, algunos artesanos se dedican a fabricar tejidos tpicos como

    camisas, pantalonetas y pantalones.

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

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    Figura 3. Telar para confeccionar trajes tpicos

    1.9 Servicios existentes por comunidad

    Las comunidades objeto de este estudio Parraxqum, Chiquix, Nuevo

    Xetinamit, cuentan con los servicios siguientes:

    Agua potable

    Energa elctrica

    Telfonos comunitarios

    Adems de estos servicios comunes, cuentan con otros servicios como lo

    son:

    Tabla I. Infraestructura social existente en las comunidades

    Parraxqum Chiquix Nuevo Xetinamit

    Mini-riego Centro de convergencia Saln comunal

    Campo de ftbol Escuela pre-primaria, primaria Cancha de ftbol

    Cementerio Iglesia evanglica Escuela primaria

    Saln comunal

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    24/94

    1.10 Actividades econmicas

    Produccin agrcola

    Maz: se produce en todas las comunidades. Las tcnicas de produccin son

    tradicionales, por lo que los rendimientos por rea cultivada son de baja cuanta,

    estimndose la cosecha de uno y medio a dos quintales por cuerda de 25 X 25

    varas. Su destino es autoconsumo.

    Frijol: se produce tambin en todas las comunidades, siendo el rendimiento de 25libras, es decir, un quintal por cuerda.

    Trigo y papa: desde el punto de vista comercial, estos son los principales cultivos

    del rea de tierra fra; se produce en todas las comunidades obteniendo un

    rendimiento de 1 a 2 quintales por cuerda; y en trigo dos quintales por cuerda.

    Frutas: en los poblados de tierra fra, que reportan rboles frutales, la importancia

    por especie es la siguiente: durazno 30 comunidades, aguacate en 27, ciruela en

    23 y manzana en 13. En cuanto a la bocacosta el cultivo de mayor importancia es

    el banano, 48 comunidades lo producen, seguido de ctricos en 32 y zapote en 24.

    Los frutales no estn ordenados en plantaciones, pues generalmente se

    encuentran dispersos en las reas destinadas a los cultivos anuales. El caso del

    banano difiere, pues es una explotacin de plantaciones que se utiliza como

    sombra para los cafetos.

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    1.11 Tenencia de la tierra

    Segn informacin proporcionada por las comunidades y autoridades

    municipales, la totalidad del territorio de Nahual est constituida por tierras

    municipales, las personas que habitan estas tierras, nicamente tienen un derecho

    de uso, el cual es heredable.

    1.12 Educacin

    Segn se observ en el inciso 1.1.9 los servicios existentes, en todas lascomunidades que se encuentran a lo largo del proyecto, cuentan con Escuela

    primaria, la cual es atendida con asesoria de CONALFA (comit Nacional de

    Alfabetizacin).

    Figura 4. Escuela de primaria, casero Chiquix

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    1.13 Salubridad

    De las tres comunidades en estudio, nicamente la comunidad Chiquix

    cuenta con un centro de convergencia. En las aldeas Parraxqum y Nuevo

    Xetinamit, no cuentan ningn tipo de atencin a la salud, por lo que tienen que

    recurrir a los servicios de salud en el municipio de Nahual. Los servicios

    estatales de salud en el Municipio de Nahual estn a cargo de un Centro de

    Salud tipo B, ubicado en la cabecera Municipal, que cuenta con un Mdico, una

    enfermera graduada, cinco auxiliares de enfermera, dos tcnicos de salud rural,

    59 promotores de salud, un laboratorista, un secretario y un operativo.

    Figura 5. Centro de convergencia, Comunidad Chiquix

    1.14 Estudio poblacional y pronstico de crecimiento

    La tasa de crecimiento del Municipio de Nahual, segn la unidad tcnica de

    la Municipalidad de Nahual es de 3.2%. El censo de las comunidades

    Parraxqum, Chiquix y Nuevo Xetinamit el ao 2002 y su proyeccin a 20 aos es

    la siguiente:

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    Tabla II. Poblaciones en la fase 1

    Ao Parraxqum Chiquix Nuevo Xetinamit

    2002 430 571 213

    2022 807 1072 400

    1.15 Necesidades de servicios e infraestructura

    Las necesidades expresadas por los comits de las distintas comunidades

    son las siguientes.

    Tabla III. Necesidades de las comunidades

    Parraxqum Chiquix Nuevo Xetinamit

    Drenajes Cementerio Drenajes

    Saln de usos mltiples Transporte Puesto de Salud

    Letrinizacin Auxiliatura Municipal Mercado

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    2. ASPECTOS TCNICOS DEL PROYECTO

    2.1 Preliminar de campo

    2.1.1 Seleccin de ruta

    2.1.1.1 Reconocimiento en campo

    Por medio de una visita de campo a la carretera existente, se determinaron

    los lugares con mayor pendiente y geometra que no se ajustaba a la velocidad de

    diseo, se determinaron los lugares donde podran hacerse los cambios de lnea

    necesarios para darle una mayor longitud de desarrollo a las pendientes y mayor

    grado de curvatura a la geometra de la carretera para que el diseo geomtrico

    cumpliera con las velocidad de diseo.

    La seleccin de ruta es muy importante, pues es el paso en el cual sedetermina por donde pasar la lnea central de la carretera, en los tramos donde

    no es posible determinar un cambio de lnea en campo es indispensable utilizar los

    mapas cartogrficos.

    2.1.1.2 Empleando mapas 1 : 50,000 (para brechas)

    Cuando en la visita de campo no puede escogerse la ruta, se realizar una

    seleccin de ruta por medio de mapas cartogrficos, ya que estos contienen

    bastante informacin til, como accidentes geogrficos, topografa y otros, por lo

    que por medio de estos se puede realizas la seleccin de ruta. El mtodo utilizado

    fue el de conservacin de penitente, es aconsejable para regiones montaosas

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    por medio de este mtodo se determinan los cambios de lnea obligada para

    mejorar el diseo geomtrico.

    Conservacin de la pendiente: consiste en mantener una pendiente constante.

    Los pasos para obtener la distancia que se debe recorrer entre una curva de nivel

    y otra, en pendiente positiva o negativa, se obtiene de la manera siguiente:

    Distancia horizontal: Intervalo de nivel

    Pendiente (%) / 100

    La aplicacin del mtodo requiere de un comps de precisin, al cual se le

    coloca la distancia horizontal calculada con la pendiente constante, se pone en el

    punto de inicio y se busca la siguiente curva de nivel en el mapa 1:50,000, uniendo

    los puntos marcados se obtiene la lnea de pendiente constante que ser usada

    en la seleccin de ruta. A manera de ejemplo se tienen los datos siguientes:

    Pendiente 10%

    Intervalo de nivel: cota 100.00 cota 96.00 = 4.00 m.

    Distancia horizontal = 4m / 0.1 = 40.00 m.

    Figura 6. Curvas de nivel

    99.00

    98.00

    101.0

    0

    100.0

    0 40.00 m.

    97.00

    96.00

    95.00

    Linea central

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    2.1.2 Levantamiento topogrfico de preliminar

    2.1.2.1 Planimetra

    El levantamiento topogrfico planimtrico, se realiz como una poligonal

    abierta utilizando el mtodo de conservacin de azimut, con orientacin de

    estacin a estacin de 180 grados.

    Entre estacin y estacin se dejaron marcas de trompos en la lnea central

    y estacas a un lado de las mismas, en las cuales se marc el kilometraje que tieneel trompo, ejemplo: 0+020, 0+040, 0+060 etc.

    Para el replanteo de la lnea central, se fundieron mojones o referencias a

    cada 500 metros, los que estn indicados en los planos, convirtindose estos en

    puntos de control para el replanteo de la lnea horizontal.

    Para la realizacin de los trabajos de planimetra y sealizacin en campo

    de la topografa se utiliz el equipo siguiente:

    Teodolito Sokia modelo DT-6

    Trpode

    Brjula

    2 plomadas

    Cinta mtrica

    Trompos (para marcar la lnea central)

    Estacas (para identificar el caminamiento de los trompos)

    En el apndice se presentan los planos, en los cuales se puede observar la

    planimetra del proyecto.

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    2.1.2.2 Altimetra

    El levantamiento topogrfico de altimetra se realiz de acuerdo a una

    nivelacin de primer orden con bancos de marca ubicados en lugares donde

    pudieran ser replanteados.

    Para el replanteo de niveles, se fundieron mojones a cada kilmetro, los

    que estn indicados en los planos.

    Para la realizacin de los trabajos de altimetra se utiliz el equipo siguiente:

    Nivel de precisin marca Sokia

    Trpode

    Estadia

    En el apndice se presentan los planos, en los cuales se puede observar laaltimetra del proyecto.

    2.1.2.3 Secciones transversales

    Estas se realizan a lo largo de la carretera, en cada punto de nivelacin,

    con el fin de definir las curvas de nivel en el derecho de va, la alturas se miden

    con un nivel de mano, en cada cambio de pendiente, sirven para definir: la orilla de

    la carretera, la cuneta, el principio del talud, la corona del talud la contra cuneta y

    el terreno natural, definiendo as la topografa del lugar.

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

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    La informacin debe obtenerse dentro de una franja de 15 metros, a cada

    lado de la lnea central, el modelo de libreta de campo lo podemos observar en el

    apndice.

    Los trabajos de seccionamiento se realizaron con el equipo siguiente:

    Nivel de mano

    Estadia

    Cinta mtrica

    2.1.3 Clculo topogrfico

    2.1.3.1 Clculo planimtrico

    Para el clculo se utiliza el mtodo Pensilvania, dando como resultado las

    coordenadas totales de la lnea central preliminar.

    El mtodo de Pensilvania consiste en calcular coordenadas parciales pormedio de utilizacin de las funciones trigonomtricas seno y coseno, se asume

    que las coordenadas de la primera estacin sern X = 0.00 y Y = 0.00, luego con

    el ngulo horizontal y distancia se obtienen lasX yY, las cuales se suman

    algebraicamente para obtener las coordenadas totales.

    Ejemplo:

    Tabla IV. Libreta de campo

    AzimutEstacin Punto

    observado grados Minutos. Segundos.

    Distancia observaciones

    E-0 E-1 95 30 20 45.86 Estacin

    E-1 E-2 32 25 10 86.25 Estacin

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    X = seno (95.5055) * 45.86 = 45.6484

    Y = coseno (95.5055) * 45.86 = -4.3999

    X = seno (32.4194) * 86.25 = 46.2397

    Y = coseno (32.4194) * 86.25 = 72.8075

    Tabla V. Coordenadas parciales y totales

    Estacin Punto

    observado

    X Y X total Y total

    E-0 0.0000 0.000

    E-0 E-1 45.6484 -4.3999 45.6484 -4.3999

    E-1 E-2 46.2397 72.8075 91.8881 68.4076

    2.1.3.2 Clculo ltimtrico

    Para el clculo de las cotas se parti de un valor asumido (cota) en este

    caso fue mil y luego aplicando frmulas para el clculo de la altura de instrumento

    y la cota de nivelacin, se obtuvieron los datos necesarios para representar

    grficamente el perfil.

    Frmulas

    Altura de instrumento = vista atrs + cota inicial

    Cota de nivelacin = altura de Instrumento vista adelante

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    Tabla VI. Libreta de campo calculada

    Punto

    observado

    Vista

    atrs

    Altura de

    instrumento

    Vista

    adelante

    Cota de

    nivelacin

    E-1 1001.51 2.10 999.41E-0 = B.M. 1.51 1001.51 1000.00

    0+020 1001.51 2.55 998.960+040 1001.51 3.78 997.73P.V. 0.56 998.22 3.85 997.66E-2 1.46 996.76

    2.1.3.3 Clculo de secciones transversales

    El calculo de las cotas de seccin transversales, requiere que se conozcan

    las cotas del eje central pues a estas se les suman o restan los datos de la libreta

    de campo.

    Tabla VII. Libreta de secciones

    Izquierda Derecha

    Dist./elev Dist./elev Dist./elev Esta. Dist./elev Dist./elev Dist./elev

    15.30/-1.20 12.20/-0.50 3.50/-0.20 E-0 3.30/+0.30 10.50/+0.75 15.60/+1.35

    14.80/-1.35 10.50/-0.45 3.30/-0.30 0+020 3.10/+0.40 9.75/+0.95 15.30/+1.65

    Tabla VIII. Clculo de niveles de libreta de secciones

    Elev. Elev. Elev. Esta. Elev. Elev. Elev.

    998.80 999.50 999.80 E-0 = 1000.00 1000.30 1000.75 1001.35

    998.65 999.55 999.70 0+020 = 998.96 1000.40 1000.95 1001.65

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    2.1.4 Dibujo de preliminar

    2.1.4.1 Planimtrico

    Esta es la representacin grfica en planta de la carretera, se dibuja en un

    plano cartesiano por medio de las coordenadas totales de las estaciones. Para el

    efecto se aplic el programa Autocad, dibujada la lnea central en planta sirvi

    para el clculo de los azimuts y distancias de la lnea de localizacin.

    2.1.4.2 Altimtrico

    En el dibujo de planta colocamos los niveles de cada estacin a lo largo de

    la lnea preliminar. Estos servirn para dibujar las curvas a nivel y los perfiles de

    diseo, ya que la lnea de localizacin o lnea central de la carretera no pasa

    exactamente por la lnea preliminar de topografa, pero con la interpolacin de

    curvas a nivel se puede dibujar el perfil de la lnea de localizacin.

    2.1.4.3 Curvas a nivel

    Es la representacin grfica de los niveles de la carretera, pueden

    localizarse por interpolacin, de acuerdo con las distancias obtenidas en el

    levantamiento planimtrico y los niveles del levantamiento altimtrico y secciones

    transversales. Por medio de las curvas a nivel del levantamiento se determinaron

    las pendientes del terreno. Ejemplo de curvas a nivel.

    Figura 7. Curvas de nivel

    DE NIVELCURVAS

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    2.2 Diseo de localizacin

    2.2.1 Corrimiento de la lnea

    La lnea de localizacin se disea de acuerdo a la topografa del terreno, en la cual

    se ubican puntos fijos como puentes, casas, poblaciones, ros, rellenos, roca, etc.

    Cuando el levantamiento se hace para rehabilitar una carretera, la lnea de

    localizacin coincide con la lnea preliminar, en algunos tramos, en tanto que endonde se hacen modificaciones no coinciden, esto permite establecer puntos de

    control entre la lnea preliminar y de localizacin como se muestra en la figura

    siguiente:

    Figura 8. Corrimiento

    De los clculos de la lnea preliminar, se tienen las coordenadas totales de los

    puntos de interseccin (PI), para calcular las coordenadas de la lnea de

    localizacin se siguen los siguientes pasos.

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

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    1. Se dibuja una lnea perpendicular a la lnea preliminar (P2) hasta interceptar

    con el PI de localizacin (P3), se mide la distancia entre el PI(P3) y el punto

    perpendicular (P2), luego desde el PI preliminar (P1) y el punto perpendicular

    (P2).

    2. Con la coordenadas del PI preliminar (P1), el azimut invertido y la distancia

    del P1 a P2, calcular las coordenadas del punto P2, ubicados en el punto P2,

    con el azimut invertido restar 90 para el nuevo azimut de la lnea P2 P3.

    3. Con la coordenadas del punto P2, el azimut de la lnea P2-P3 y la distanciaP2 - P3 se calculan las coordenadas del PI de localizacin P3 ejemplo:

    Datos

    Distancia entre P3 y P2 = 0.71 m.

    Distancia entre P1 y P2 = 0.40 m.

    Coordenadas PI preliminar P1 = 91.8881 , 68.4076

    Azimut 1 = 95.5055

    Clculo

    Azimut invertido =95.5055 + 180 = 275.5055

    X = seno (275.5055) * 0.40 = -0.3982

    Y = coseno (275.5055) * 0.40 = 0.0384

    Coordenadas totales punto P2 = 91.8881+ (-0.3982) , 68.4076 + (0.0384)

    P2 = 91.4899 , 68.4460

    Nuevo azimut = 275.5055 90 = 185.5055

    X = seno (185.5055) * 0.71 = -0.0681

    Y = coseno (185.5055) * 0.71 = -0.7067

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

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    coordenadas totales punto P3 = 91.4899 + (-0.0681) , 68.4460 + (-0.7067)

    P3 = 91.4218 , 67.7393

    El procedimiento es aplicable en todos los puntos de la lnea de localizacin donde

    usando relacin de tringulos, ley de senos y cosenos, se calculan coordenadas

    totales.

    Las distancias P1-P2 y P2-P3, se denominan puntos de control, son importantes,

    ya que amarran las lneas de preliminar y localizacin las que pueden verificarse

    en campo.

    2.2.2 Clculo de elementos de curva horizontal

    - Clculo de delta ().

    Entre dos azimuts existe un delta o diferencia angular, la forma de calcular

    es restando el azimut 2 del azimut 1. El sirve para escoger el tipo de curva quese utilizar, mientras mas grande es el se utiliza un grado de curvatura mayor.

    Figura 9. Delta

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

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    Para un = 40 grados como en el ejemplo se utiliza una curva grado 24 segn la

    Direccin General de Caminos.

    Clculo de elementos de curva horizontal

    Se le llama curva circular horizontal, al arco de circunferencia del

    alineamiento horizontal que une dos tangentes, luego de calcular los puntos de

    interseccin, las distancias y los azimut, se procede al clculo de las partes de

    curva que servirn para el trazo de la carretera.

    -Deduccin de frmulas

    Las frmulas de una curva horizontal estn definidas por el grado de una

    curva (G), se define el grado de curva (G) como el ngulo central, sustentado por

    un arco de 20 metros. A partir de esta definicin se obtienen las frmulas de los

    diferentes elementos de una curva circular, como se muestra en la grfica

    siguiente:

    Figura 10. Grado de una curva

    RG

    GGR

    R

    G 9156.11459156.1145

    2

    360*20

    2

    20

    360==

    =

    =

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

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    Para el clculo de los elementos de curva, es necesario tener las distancias entre

    los puntos de interseccin (PI) de localizacin, el azimut y el grado de curvatura

    (G) que el diseador escoger de acuerdo al y la velocidad de diseo, segn la

    tabla siguiente:

    Tabla IX. Velocidad de diseo, segn tipo de seccin

    T.P.D.A De Carretera velocidad de Radio Pendiente Ancho de

    diseo (km.) mnimo(m.) mxima (%) calzadaTipo "A" 2 x 7.20

    3000.00 Llanas 100.00 375.00 3.00A Onduladas 80.00 225.00 4.00

    5000.00 Montaosas 60.00 110.00 5.00Tipo "B" 7.20

    1500.00 Llanas 80.00 225.00 6.00A Onduladas 60.00 110.00 7.00

    3000.00 Montaosas 40.00 47.00 8.00

    Tipo "C" 6.50900.00 Llanas 80.00 225.00 6.00

    A Onduladas 60.00 110.00 7.001500.00 Montaosas 40.00 47.00 8.00

    Tipo "D" 6.00500.00 Llanas 80.00 225.00 6.00

    A Onduladas 60.00 110.00 7.00

    900.00 Montaosas 40.00 47.00 8.00

    Tipo "E" 5.50100.00 Llanas 50.00 75.00 8.00

    A Onduladas 40.00 47.00 9.00

    500.00 Montaosas 30.00 30.00 10.00Tipo "F" 5.50

    10.00 Llanas 40.00 47.00 10.00A Onduladas 30.00 30.00 12.00

    100.00 Montaosas 20.00 18.00 14.00Fuente: Direccin General de Caminos de Guatemala (D.G.C.G.)

    Una vez escogida la curva, se calculan sus elementos, entre los que se

    encuentran la sub-tangente (St), el largo de curva (Lc), el radio (R), el principio de

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    41/94

    curva (PC), el delta (), la cuerda mxima (CM) , la ordenada media (Om), el

    externl (E), el centro de la curva, el punto de interseccin (PI), como se muestra

    en la grfica siguiente.

    Figura 11. Elementos de una curva horizontal

    Longitud de curva (LC).

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    42/94

    Es la longitud del arco comprendida entre el principio de curva (PC) y el principio

    de tangencia (PT) segn grfica 4.

    360

    2

    3602

    =

    =

    RLC

    R

    LC

    GG

    GLC

    =

    =

    =*20

    *360

    *9156.1145*2

    360

    *9156.1145

    *2

    Ejemplo:

    De la grfica 5 obtenemos = 101 14 51 = 101.2475, G = 50 para calcular la

    longitud de curva (LC).

    50.4050

    2475.101*20*20==

    =

    GLC

    Sub-tangente (St):

    Es la distancia entre el Principio de Curva (PC) y el Punto de Interseccin(PI), ya que la curva es simtrica, la distancia entre el Punto de Interseccin (PI) y

    el principio de tangencia (PT) es igual. Ver grfica No.4.

    2*

    2

    ==

    TgrSt

    R

    StTg

    Ejemplo: de la grfica 5 tenemos =101 14 51=101.2475, G=50, r=22.92

    9269.272

    2475.101*92.22

    2* ==

    = tgTgrSt

    Cuerda mxima (Cm).

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    43/94

    Es la distancia en lnea recta desde el principio de curva (PC) al principio de

    tangencia (PT) ver grfica 4.

    2**2

    2*

    2

    2

    2

    =

    ==

    SenRCmSenR

    Cm

    R

    Cm

    Sen

    Ejemplo: de la grfica 5 tenemos =101 14 51=101.2475, G=50, r=22.92

    4342.352

    2475.101*92.22*2

    2**2 ==

    = senSenRCm

    Externl (E)

    Es la distancia desde el PI al punto medio de la curva ver grfica 4.

    2*

    2

    21(

    2

    2*

    22*

    2*

    2*

    2

    =

    =

    =

    =

    =

    +

    +=

    SecR

    Cos

    CosR

    E

    Cos

    CosRR

    E

    CosRRCosE

    RCosECosR

    ER

    RCos

    Ejemplo: de la grfica 5 tenemos =101 14 51=101.2475, G=50, r=22.92

    2080.132

    2475.101

    *92.222* ==

    = SecSecRE

    Ordenada media (Om):

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    44/94

    Es la distancia dentro del punto medio de la curva y el punto medio de la

    cuerda mxima, ver figura 4.

    )2

    1(

    2*

    2*

    2

    =

    =

    =

    =

    CosRM

    CosRRM

    MRCosR

    R

    MRCos

    Ejemplo; de la grfica 5 se tiene =101 14 51=101.2475, G=50, r=22.92

    3793.8)2

    2475.1011(92.22)

    21( ==

    = CosCosRM

    Para el clculo de los estacionamientos de la lnea de localizacin, se utilizan los

    datos de sub tangente y longitud de curva, para obtener el PC, se restan la subtangente del punto de interseccin, luego para obtener el principio de tangencia se

    suma la longitud de curva y as sucesivamente, ejemplo:

    datos:

    .93.271

    .50.40

    "51141011

    501

    mSt

    mLC

    G

    =

    =

    =

    =

    87.122

    33.19

    "538962

    1002

    =

    =

    =

    =

    St

    LC

    G

    Solucin:

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    45/94

    12.46961

    93.2705.49761

    111

    +=

    +=

    =

    Pc

    Pc

    StEstPIPc

    62.50961

    50.4012.46961

    111

    +=

    ++=

    +=

    Pt

    Pt

    LCPcPt

    94.13

    )87.1293.27()05.497679.5516(

    )21()12(

    =

    +++=

    +=

    Tg

    Tg

    StStEstPIEstPITg

    56.52362

    94.1362.50962

    12

    +=

    ++=

    +=

    Pc

    Pc

    TgPtPc

    88.54262

    33.1956.52362

    222

    +=

    ++=

    +=

    Pt

    Pt

    LcPcPt

    Figura 12. Ejemplo de curvas horizontales

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    46/94

    2.2.3 Determinacin de curva vertical

    Son utilizadas en el perfil de la sub rasante, sirven para unir la pendiente de

    entrada con la de salida y para suavizar los cambios de pendiente, puesto que a

    travs de su longitud, se efecta un cambio gradual de concavidad,

    proporcionando una operacin segura y confortable en el manejo del vehculo.

    Cuando la diferencia de pendientes es menor al 0.5%, no es necesario

    proyectar una curva vertical, pues el cambio de pendiente es muy pequeo y se

    pierde durante la construccin.

    Existen varios tipos de curvas verticales, la que usa la Direccin General de

    Caminos de Guatemala, es la parablica simple, debido a la facilidad del clculo y

    adaptabilidad a las condiciones necesarias de operacin.

    Para el diseo deben considerarse las longitudes mnimas permisibles de

    las curvas, con el fin de evitar traslape entre las mismas y permitir mejor visibilidad

    al conductor. Para el clculo de las curvas se debe tener en cuenta lo siguiente:

    -Visibilidad de parada

    La longitud mnima de las curvas verticales, se calcula con la expresin

    siguiente:

    AkL *=

    siendo L= Longitud mnima de la curva vertical en metros.

    A= Diferencia algebraica de las pendientes de las tangentes

    verticales, en porcentaje.

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    47/94

    K= Parmetro de la curva, cuyo valor mnimo se especifica en la figura siguiente.

    Figura 13. Tipos de curva vertical

    La longitud mnima de las curvas verticales en ningn caso deber ser menor a loindicado en la Tabla siguiente.

    Tabla X. Valores de K, segn velocidad de diseo

    Velocidad de diseoValores de K, segn tipo decurva

    en K.P.H. Cncava Convexa10 1 020 2 130 4 240 6 450 9 760 12 1270 17 1980 23 2990 29 43

    100 36 60

    Ejemplo: encontrar la longitud mnima de curva vertical si la diferencia algebraica

    de pendientes es 6%, la curva es cncava y la velocidad de diseo 40 kilmetros

    por hora.

    AkL *= =6*6 = 36 m.

    2.3 Movimiento de tierras

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    48/94

    2.3.1 Diseo de la sub-rasante

    El diseo de la sub-rasante en el perfil de localizacin se realiza por tanteos, los

    cuales disminuirn nicamente de acuerdo con la experiencia del diseador. El

    movimiento de tierras deber ser un factor importante a la hora del trazo de las

    tangentes verticales, pues cuando este es menor, influye en la economa de la

    carretera; el balance de masas es uno de los criterios que se tienen que utilizar,

    pues, con este, se busca en un tramo de 500 metros, balancear los cortes con los

    rellenos para no tener material de prstamo, es recomendable que los cortes

    queden pendiente arriba de los rellenos, con el fin de facilitar el transporte delmaterial, entre los aspectos que hay que tener en cuenta cuando se disea el

    alineamiento vertical estn los siguientes:

    - Ancho de seccin tpica

    Se escogi el tipo E de la Direccin General de Caminos. Con este ancho,

    segn tablas, se pueden observar en las secciones los cortes y rellenos que

    genera el movimiento de tierras, y permitir ver si en alguna seccin, los taludes

    no se pueden hacer debido a viviendas, roca, monumentos, postes etc.

    - Alineamiento Horizontal

    Este es importante pues a partir de este alineamiento se dibuja el perfil

    actual de la carretera. En el alineamiento horizontal se indican los azimut,

    distancias, curvas horizontales, principios de curvas, principios de tangencia,

    longitudes de curva etc., que son los que definen el caminamiento de la carretera.

    - Puntos obligatorios

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    49/94

    Tanto en el alineamiento horizontal como en el vertical, existen puntos

    obligatorios, que estn definidos por las elevaciones obligatorias que debe tener

    un estacionamiento, como en el caso de un puente existente, en el que la sub

    rasante deber pasar por este punto, debido a que el puente no puede variar su

    posicin, otros puntos obligatorios son nacimientos de agua, para los cuales se

    deben construir las obras de proteccin necesarias, terreno rocoso, crecientes de

    ros, en las cuales se determina la creciente mxima y la altura final del puente,

    para definir la sub-rasante, casas a la orilla de la carretera, etc.

    - Pendiente mxima

    Cuando en tramos se presente una pendiente grande es recomendable que se

    deje la mayor al principio para tratar de suavizarla en el final, a fin de evitar que los

    vehculos pierdan velocidad al estar cargados. Si la pendiente es larga se

    recomienda hacer un descanso en medio de tangentes, para lograr avance.

    - Pendiente mnima

    En tramos de relleno no hay una pendiente mnima, pues el agua se drena por el

    bombeo de la carretera, cuando la seccin transversal sea de corte se recomienda

    una pendiente mnima de 0.5%, para que el agua que cae en la cuneta pueda ser

    drenada hasta el cabezal de descarga.

    - Datos de tipo de suelo

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    50/94

    Para resolver los problemas que se presentan en puntos especficos de la

    carretera es importante conocer el tipo de suelo y darle la solucin necesaria,

    como en el caso de material rocoso, material arcilloso, pantanos, arenas, etc.

    - Condiciones topogrficas

    La Direccin General de Caminos (D.G.C) clasifica tres tipos de terreno de

    acuerdo con la topografa, la que puede ser terreno llano, terreno ondulado,

    terreno montaoso.

    - Curvas verticales

    Debe evitarse curvas verticales cncavas en corte, pues en estas se forman

    depsitos de agua que ser difcil drenar. Se deben evitar depresiones pequeas

    en la sub rasante que puedan ocultar los vehculos, es recomendable que los

    cambios sean graduales. Para simplificar los clculos es aconsejable colocar los

    puntos de interseccin verticales en estaciones exactas.

    2.3.2 Clculo de correcciones por curva vertical a sub-rasante

    Las curvas verticales pueden ser cncavas o convexas, segn su forma; la

    correccin mxima en la curva vertical es la ordenada media y puede calcularse

    con la frmula siguiente: ...*800

    12VCL

    PPOM

    =

    OM = Ordenada mediaP1 = Pendiente de entrada

    P2 = Pendiente de salida

    L.C.V.= Longitud de curva vertical

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    51/94

    La correccin para cualquier punto en una curva vertical se obtiene de la

    frmula siguiente:

    2

    2

    2

    *

    *

    2

    ...

    DKY

    DCVL

    OMY

    =

    =

    2

    2

    ...

    =

    CVL

    OMK

    donde Y = correccin en cualquier punto de la curva

    D = distancia del punto intermedio de la curva a la estacin deseada.

    Ejemplo: encontrar las cotas de la rasante corregida de la siguiente curva vertical.

    Figura 14. Ejemplo de curva vertical

    K= 7 segn tabla

    Diferencia algebraica 12105 ==A

    8415*7

    *

    ==

    =

    L

    AKL

    como la longitud mnima es 84 usaremos L.C.V.=90

    Ordenada media 35.190*800

    12..*

    800=== VCL

    AOM

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    52/94

    00066666.0

    2

    90

    35.1

    2

    ...22=

    =

    =

    VCL

    OMK

    Tabla XI. Clculo de rasante en curvas

    Estacin Lnea Pendiente Rasante Correccin Rasante corregida

    0+000 10% 1,000.00 0.0000 1,000.000+020 10% 1,002.00 0.0000 1,002.00

    0+028.70 PC 10% 1,002.87 0.0000 1,002.870+040 10% 1,004.00 0.0851 1,003.910+060 10% 1,006.00 0.6531 1,005.35

    0+073.70 PI 10% 1,007.37 1.3500 1,006.020+080 -2% 1,007.24 0.9985 1,006.250+100 -2% 1,006.84 0.2331 1,006.61

    0+118.70 PT -2% 1,006.47 0.0000 1,006.470+120 -2% 1,006.44 0.0000 1,006.44

    0+140 -2% 1,006.04 0.0000 1,006.04

    2.3.3 Clculo de reas de secciones transversales

    Para el clculo de las reas se tiene que tener dibujadas las secciones

    transversales de la lnea de localizacin en estaciones a cada 20 metros, al

    introducirle la seccin tpica que fue escogida, ya que con sus taludes se

    delimitaran las reas de corte y relleno.

    Uno de los mtodos utilizados en el medio es el grfico, el cual permite medir las

    reas, por medio de un planmetro graduado, para la realizacin de la medida de

    las secciones que deben estar dibujadas en papel milimetrado.

    El procedimiento ser marcar las reas para delinearlas con el planmetro,

    partiendo de un punto y llegando a ese mismo en la direccin de las agujas del

    reloj; esto dar un rea en metros cuadrados. Otro mtodo consiste en obtener

    coordenadas de los puntos que delimitan las reas de corte y relleno, encontrando

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    53/94

    por medio de determinantes el rea, este fue el mtodo utilizado, con ayuda de

    Autocad.

    2.3.4 Clculo de volmenes de movimiento de tierra

    Se calculan entre estaciones, regularmente a cada 20 metros, cuando las

    dos secciones que se desea obtener el volumen se encuentran en corte o relleno

    es posible hacerlo con el volumen de un prisma irregular que es la semisuma de

    las reas externas por la distancia entre las estaciones.

    Figura 15. Volumen en relleno

    distanciad

    2reaA2

    1reaA1

    VolumenV

    d*2

    A2A1V

    =

    =

    =

    =

    +=

    Ejemplo: calcular el volumen de relleno entre las secciones de relleno siguientes:

    rea de relleno 1 = 12.50 m2

    rea de relleno 2 = 9.25 m2

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    54/94

    Distancia entre secciones = 20.00 metros.

    3217.50m20*2

    9.2512.50d*

    2

    A2A1V =

    +=

    +=

    Cuando en la seccin transversal existan reas de corte y relleno debern

    calcularse las distancias de paso, que son los puntos donde el rea de la seccin

    entre estaciones cambia de corte a relleno o viceversa.

    Figura 16. Distancia de paso

    Para determinar la distancia de paso se efecta una relacin de tringulos con la

    distancia entre estaciones, los cortes y los rellenos.

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    55/94

    RC

    D*RD1

    D1

    R

    D

    RC

    +==

    +

    Ejemplo: calcular la distancia de paso teniendo las secciones de relleno y corte

    siguientes:

    rea de relleno 1 = 13.25

    rea de corte = 8.75

    12.04558.7513.2520*13.25

    RCD*RD1 =

    +=

    +=

    2.3.5 Curva de balance

    En el caso del presente proyecto la regin es montaosa, por lo tanto, los

    cortes sobrepasan en gran medida a los rellenos, la curva de balance se utiliza

    nicamente en regiones semi-planas donde el material de corte se utiliza en los

    rellenos de la carretera, en este caso no fue posible debido a que los cortes

    sobrepasaban en gran medida a los rellenos, por lo tanto, se procedi a buscar

    botaderos de material a lo largo del tramo carretero, a fin de no incrementar los

    costos por sobre acarreo.

    2.4 Drenajes

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    56/94

    Estos son colocados en la carretera para evitar el deterioro, debido a que al

    filtrarse agua en el pavimento daar el material existente en la sub-rasante

    provocndole daos. Las acumulaciones de agua son perjudiciales, la forma de

    que no afecten a la carretera es evacundola o conducindola por medio de

    drenajes.

    La vida til de la carretera depende mucho de los drenajes, estos evitan

    derrumbes o deslizamientos, para que funcionen eficientemente, deben de tener

    mantenimiento constante. En carreteras existen los drenajes transversales

    (Tuberas, puentes, badenes, etc.) y longitudinales (Cunetas y contra cunetas)

    2.4.1 Estudio Hidrolgico, mtodo Racional para la determinacin de

    caudales de diseo

    El estudio hidrolgico sirve para determinar el tipo de estructura necesario

    para drenar un punto determinado de la carretera.

    Por medio del estudio hidrolgico se determinan, las obras de arte de una

    carretera como: puentes, alcantarillas, bvedas, cunetas contra cunetas, etc.

    Para el efecto se deber realizar una inspeccin de campo, y de preferencia llevar

    un Sistema Global de Posicionamiento (G. P. S) para ubicar con exactitud los

    puntos donde ser necesario colocar los drenajes. En la inspeccin de campo se

    deber anotar todos los pasos de agua existentes con sus coordenadas y anotar

    los datos siguientes:

    Creciente mxima (visual)

    Condiciones del lecho (ancho, angosto, rocoso, arenoso, piedra suelta, tamao)

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    57/94

    Vegetacin de la cuenca (clase de cultivos, monte bajo o alto, bosque)

    esviaje con respecto de la carretera

    Parmetros cuantificables como longitud, permetro, rea y dibujar forma del

    lecho.

    socavacin

    si lleva rocas grandes y rboles

    puntos de erosin.

    En el presente estudio se utiliz el mtodo racional, donde se asume que el caudal

    mximo para un punto dado, se alcanza cuando el rea tributaria estcontribuyendo con su escorrenta superficial durante un periodo de precipitacin

    mxima. Para lograr esto, la tormenta mxima (de diseo) debe prolongarse

    durante un perodo igual o mayor que el que necesita la gota de agua ms lejana,

    para llegar hasta el punto considerado (tiempo de concentracin).

    Las frmulas a utilizar son las siguientes:

    360

    CIAQ =

    Q = Caudal de diseo en m3 / seg.

    A = rea drenada de la cuenca en hectreas

    I = Intensidad de lluvia en mm/hora

    C = Coeficiente de escorrenta (consultar Tabla)

    La intensidad de lluvia la proporciona el INSIVUMEH, segn la regin en estudio.

    La intensidad de lluvia est dada por la frmula siguiente:

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    58/94

    bt

    aI

    +=

    I = Intensidad de lluvia en mm/hora.

    a y b = Varan en cada regin, datos proporcionados por INSIVUMEH.

    t = Tiempo de concentracin en minutos

    06*H

    L*0.886t

    0.3853

    =

    t = Tiempo de concentracin en minutos

    L = Longitud del cauce principal en km.

    H = Diferencia de elevacin entre los puntos extremos del cauce principal en

    metros.

    Frmulas auxiliares (Manning):

    1/22/3 S*R*N

    1V = ; V = Velocidad; R = Radio Hidrulico; S = Pendiente

    A*S*R*1

    QA*Q =

    NV 1/22/3= ; = Caudal; A = rea de tubera circular (m2).

    4

    D*A

    2

    = ; Para tubera circular; D = Dimetro; n = coeficiente de rugosidad

    4

    DR = ; Para tubera circular

    Coeficiente de rugosidad para tuberas de concreto:

    n = 0.013> 24n = 0.015< 24

    Coeficiente de rugosidad para tuberas de P.V.C.:

    n = 0.009

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    59/94

    la pendiente del terreno en el punto de estudio se determina por medio de las

    curvas a nivel y la distancia horizontal entre las curvas:

    P = Diferencia de curvas de nivel

    Distancia entre curvas

    Ejemplo en kilmetro 3+480:

    Clculo de tubera.

    Datos:A = rea a drenar 125.8 hectreas.

    L = Longitud del cauce = 1.18 km.

    H = Diferencia de elevaciones = 1,00 metros

    P = Pendiente = 0.1

    C = Coeficiente de escorrenta = 0.4

    Tiempo de concentracin en minutos (t).

    .min7744.1160*100

    18.1*886.060*

    *886.0385.

    3385.0

    3

    =

    =

    =

    H

    Lt

    Los valores de a y b los proporcion el INSIVUMEH, para clculo de intensidad de

    lluvia en mm / hora.

    141.494948.56(11.7744)

    8537

    48.56t

    8537

    bt

    aI =

    +=

    +=

    += mm/hora

    se calcula el caudal que pasa por el punto de estudio.

    ./seg19.7772m360

    49)(125.8)(0.4)(141.

    360

    CIAQ 3===

    El dimetro de la tubera necesario para desfogar el caudal es el siguiente.

    4

    D*S*

    4

    D*

    n

    1A*S*R*

    n

    1Q

    21/2

    2/3

    2/31/22/3 ==

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    60/94

    .1.4325m*(0.1)

    0.013*4*19.77

    *S

    n*4*QD

    3/8

    1/2

    5/33/8

    1/2

    5/3

    =

    =

    =

    222

    1.61m.4

    (1.4325)

    4

    DA ===

    El rea necesaria para drenar la cuenca es de 1.61 m2, utilizaremos dos tuberas

    de 48 pulgadas que tienen una rea de desfogue de 1.17 m2 cada una.

    2.4.2 Diseo de cunetas

    Son canales abiertos que se calculan por el mtodo de Manning, se colocan

    paralelamente a uno o ambos lados del camino, sirven para evacuar el agua que

    cae en la seccin de corte en una carretera, en pendientes fuertes se deben

    proteger del escurrimiento y accin destructiva del agua por medio de disipadores

    de energa.

    De acuerdo con la topografa se disearon los aliviaderos de las cunetas, ya que

    segn la forma del terreno, se colocarn tuberas transversales, aliviaderos condisipadores de energa, fosas de laminacin etc.

    Las cunetas pueden tener diferentes formas y dimensiones, a continuacin se

    presenta un ejemplo de seccin tpica de cuneta.

    Figura 17 Detalle de cuneta

    Figura 18. Seccin tpica E

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    61/94

    .2m.

    CUNETA

    .75m.

    8.5m.

    4.75m.9.5m.

    .07m. .43m. .07m..75m..75m.4.75m.

    2.75m. .43m.

    CAPA DE RODADURA

    .75m. 2.75m.

    TERRENO DE FUNDACIN

    .17m.

    BASESUBBASE

    LC

    .3m.

    HOMBRO

    2.4.3 Drenajes transversales

    Son las tuberas que se colocan para aliviar el agua que viene en las

    cunetas o de arroyos. Se encuentran a lo largo de la carretera, son necesarias en

    un tramo en corte, sirven para conducir agua al otro lado de la carretera. La

    dimensin de la tubera a colocar se hace con el mtodo de Manning. El drenaje

    transversal tiene las siguientes partes: caja recolectora de caudal, recibe el agua

    proveniente de la ladera de la carretera para trasladarla a la tubera, muro cabezal

    de salida, protege la tubera y el relleno de la carretera para que no se erosione,

    adicional a estas partes, si la pendiente del terreno en corte, es muy fuerte se

    colocan disipadores de energa al final de la tubera, servirn para que el agua que

    desfoga no erosione el suelo y provoque hundimientos.

    A continuacin se presenta un ejemplo de tubera transversal con caja recolectora

    de caudal. Su ubicacin se presenta en la seccin transversal de la carretera.

    Figura 19. Seccin de drenaje transversal

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    Figura 20 Planta de caja recolectora de caudales

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    Figura 21. Seccin caja recolectora de caudales

    Figura 22. Detalles de cabezales de salida

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    Cuando se trata de un arrollo o paso de agua, entonces se coloca un muro

    cabezal en la entrada, este servir para proteger el relleno y encausar el agua

    proveniente del arrollo o quebrada. A continuacin se presenta un ejemplo de

    este caso los kilometrajes pueden verse en los planos del proyecto en el apndice.

    Figura 23. Detalles de drenajes trasversales con aletones

    2.4.4 Contra cunetas

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    Son canales destinados a evitar que el agua llegue a los taludes y cauce

    deslizamientos o derrumbes en los cortes de la carretera. La contra cuneta

    deber colocarse en la parte mas alta del talud, a una distancia no menor de 2

    metros de la orilla, tomando en cuenta el tipo de suelo existente en el rea para

    evitar derrumbes. Este tipo de drenaje longitudinal nos sirve para mantener lejos

    el agua del camino o bien que el agua escurrida no llegue a el, este tipo de cuneta

    no fue necesaria en este proyecto.

    -Bombeo de la superficie

    Es la pendiente que se le da al camino, para evitar que el agua de lluvia se

    estanque en la superficie y ocasione problemas de infiltracin en las capas de sub

    base y sub rasante, provocando saturacin del terreno, ablandndolo lo cual

    generar daos al pavimento. El bombeo sirve para evacuar el agua hacia las

    cunetas que no corra longitudinalmente sobre la superficie. El bombeo utilizado

    en caminos pavimentados vara desde 1/2 % a 3%, en este proyecto se utiliz un

    bombeo de 3%.

    2.5 Suelos

    2.5.1 Inspeccin de suelos

    El banco de material que se propone, es el mismo que fue utilizado en la

    construccin de la carretera Solol - Cuatro Caminos, ubicado en el Km. 175, de

    la carretera interamericana (CA-1), el material que proporciona este banco es de

    buena calidad ya que es rocoso y puede utilizarse para base, sbase, y Carpeta

    de rodadura. El tipo de suelo de la sub rasante es limo arcilloso.

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    2.6 Diseo de pavimento

    2.6.1 Criterios de pavimentos

    Los pavimentos se dividen en rgidos y flexibles, esta es la mas conocida y

    generalizada clasificacin.

    -Pavimentos flexibles: Son aquellos que tienen una base flexible o semi rgida,

    sobre la cual se coloca una capa de rodamiento formada por una mezcla

    bituminosa de alquitrn o asfalto.

    -Pavimentos Rgidos: son aquellos en los cuales la capa de rodamiento est

    formada por concreto hidrulico, con o sin refuerzo. En algunos casos, estos

    pavimentos podrn llevar una carpeta de desgaste formada por una mezcla

    bituminosa.

    Adems de los pavimentos anteriormente mencionados, existe un gran nmero de

    pavimentos de tipo especial como aquellos formados por adoquines, ladrillos,

    bloques de madera, empedrados, etc.

    -Caractersticas de las diferentes capas del pavimento

    Por pavimento comprenderemos a las diferentes partes que lo conforman

    utilizando la terminologa siguiente:

    Pavimento: estructura que descansa sobre el terreno de fundacin y que se halla

    formado por diferentes capas: sub base, base, Capa de rodamiento y sello.

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    Terreno de fundacin: es sobre el cual descansan las diferentes capas que forman

    el pavimento, despus de haber sido terminado el movimiento de tierras y que una

    vez compactado, tiene las secciones transversales y pendientes especificadas en

    los planos de diseo.

    Sub base: la capa de material seleccionado que se coloca encima de la sub-

    rasante.

    Base: capa de material ptreo, mezcla de suelo-cemento, mezcla bituminosa, o

    piedra triturada, que se coloca encima de la sub-base.

    Capa de rodamiento: la que se coloca encima de la base y est formada por

    mezcla bituminosa o de concreto hidrulico.

    Carpeta de desgaste o sello: se coloca encima de la capa de rodamiento y est

    formada por una mezcla bituminosa.

    Superficie rasante: es la que soporta el trnsito de los vehculos

    motorizados.

    No siempre un pavimento se compone de todas las capas anteriormente

    indicadas. La ausencia de una o varias de estas capas depende de la capacidad

    soporte del terreno de fundacin, de la clase de material a usarse, el tipo de

    pavimento, intensidad de trnsito, carga de diseo, etc.

    Funcin y caractersticas de las diferentes capas de un pavimento

    Terreno de fundacin: de su capacidad soporte depende, en gran parte, el espesor

    que debe tener un pavimento, si es psimo, o sea que tenga un alto contenido de

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    material orgnico, debe desecharse y sustituirse por otro de mejor calidad. Si es

    malo y se halla formado por suelo fino, limoso o arcilloso, susceptible de

    saturacin, deber colocarse una sub-base granular de material seleccionado

    antes de poner la base y capa de rodamiento.

    Cuando el terreno de fundacin sea regular o bueno y est formado por suelo bien

    graduado que no ofrezca peligro a la saturacin, o por un material de

    granulometra gruesa, posiblemente no requiera la capa de sbase, en nuestro

    caso, si es necesaria, pues el terreno de fundacin es arcilloso.

    2.6.2 Anlisis de cargas

    Las cargas utilizadas por rueda en calles es de 4,500 Kg. o sea 10,000 libras, de

    acuerdo a ello se disean los espesores del pavimento. Para el diseo del

    pavimento existen diversos mtodos, como los basados en las caractersticas

    fsicas del terreno de fundacin.

    2.6.3 Sub-base

    Es la capa de material seleccionado que se coloca encima de la sub rasante.

    Tiene por objeto:

    Servir de capa de drenaje al pavimento.

    Controlar, o eliminar los cambios de volumen, elasticidad y plasticidad

    perjudiciales que pudiera tener el material del terreno de fundacin.

    Controlar la ascensin capilar del agua proveniente de las napas freticas

    cercanas, o de otras fuentes, protegiendo el pavimento contra los

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    hinchamientos que se producen en poca de helada (las heladas tienen una

    accin muy limitada en los pases latinoamericanos). Este hinchamiento es debido

    al congelamiento del agua capilar, fenmeno que se observa especialmente en

    suelos limosos, donde la ascensin capilar del agua es grande.

    El material de sub-base debe ser seleccionado y tener mayor capacidad soporte

    que el terreno de fundacin compactado. El material de la sub-base puede ser:

    arena, grava, granzn, escoria de altos hornos, o residuos de material de cantera.

    En algunos casos se puede emplear para sub-base el material del terreno de

    fundacin, mezclado con granzn, cemento, etc.

    El material de la sub-base debe tener las caractersticas de un suelo A-1 o A-2,

    aproximadamente. Su lmite lquido debe ser inferior a 35% y su ndice plstico no

    mayor de 6, el CBR no debe bajar de 15%.

    Si la funcin principal de la sub-base es servir de capa de drenaje, el material a

    emplearse debe ser granular, la cantidad de material fino (limo y arcilla) que pase

    el tamiz nmero 200 no debe ser mayor del 8%.

    2.6.4 Base

    Esta Capa tiene por finalidad absorber los esfuerzos transmitidos por las cargas

    de los vehculos, repartindolos a la sub-base y al terreno de fundacin.

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    Figura 24. Curvas de granulometra para bases.

    las bases pueden ser granulares o bien estar formadas por mezclas bituminosas o

    mezclas con cemento u otro material ligante.

    El material que se emplee en la base deber llenar los siguientes requisitos:

    Ser resistente a los cambios de humedad y temperatura.

    No presentar cambios de volumen que sean perjudiciales.

    El porcentaje de desgaste, segn el ensayo de abrasin con la maquina de los

    ngeles, debe ser inferior a 50.

    La fraccin del material que pase el tamiz Nm. 40, debe tener un lmite lquido

    menor de 25% y un ndice de plasticidad inferior a 6.

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    La fraccin que pasa por el tamiz No. 200, no debe exceder de , y en ningn

    caso de los 2/3 de la fraccin que pase el tamiz No. 40.

    La graduacin del material de la base debe hallarse dentro de los lmites indicados

    en la figura 7.

    El CBR debe ser superior a 50%.

    Por lo general, para la capa de base se emplea piedra triturada, grava o mezcla

    estabilizadas de suelo cemento, suelo bituminoso, etc.

    Cuando se empleen bases de suelo-cemento, el agua y el cemento Prtland

    debern estar conformes con las especificaciones vigentes y el suelo que se utilicedeber tener la siguiente graduacin.

    50% o mas debe pasar el tamiz Nm. 4

    15% 100% debe pasar el tamiz Nm. 40

    menos del 50% debe pasar el tamiz Nm. 200

    El lmite lquido no debe ser mayor del 40%, y el ndice plstico no mayor de 18.

    El porcentaje de cemento que se emplea en las mezclas de suelo cemento vara,

    generalmente, entre 6 y 15, por volumen de mezcla compactada.

    Capa de rodamiento

    Si la capa est formada por una mezcla bituminosa, de asfalto o alquitrn, su

    funcin primordial ser proteger la base impermeabilizando la superficie, para

    evitar as posibles infiltraciones del agua de lluvia, que podra saturar parcial o

    totalmente las capas inferiores. Adems, evita que se desgaste o se desintegre la

    base debido al trnsito de los vehculos. La capa de rodamiento contribuye, en

    cierto modo a aumentar la capacidad soporte del pavimento, especialmente si su

    espesor es apreciable (mayor de 3)

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    Tipos de mezclas bituminosas

    Generalmente se emplean para las capas de rodamiento los siguientes:

    Tratamientos superficiales en una o varias capas con o sin carpeta de sello: los

    asfaltos y alquitranes que se emplean son los llamados lquidos o diluidos (Cut-

    baks) del tipo de Curado Rpido (CR y RT). El espesor de esta capas es de 2.5

    cm. (1). Aproximadamente. Este tipo se emplea, comnmente, para trnsito

    ligero.

    Macadam de penetracin: Los asfaltos que se emplean son aquellos cuya

    penetracin est comprendida entre 8,5 mm. y 150 mm, los alquitranes usados

    son los del tipo mas viscoso. El espesor de estas capas varan entre 6 y 15

    centmetros. (2.5 y 6).

    Mezclas en sitio de tipo abierto o denso: se emplean asfaltos lquidos de rpido y

    medio curado (RC y MC). El espesor vara, aproximadamente, entre 4 y 7,5 cm.

    (1,5 a 3).

    Mezclas en planta, de tipo denso o abierto, aplicadas en fro o en caliente.

    Para lminas asflticas (sheet asphalt), concreto bituminoso, etc., pueden usarse

    algunos asfaltos lquidos, as como cementos asflticos cuya penetracin esta

    comprendida entre 85 y 200. El espesor es generalmente mayor de 5 cm. (2).

    Las capas formadas por las mezclas bituminosas anteriormente indicadas no

    deben tener espesores menores de 2,5 cm. (1) se recomienda 12.5 cm. (5)

    como espesor mximo.

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    Carpeta de desgaste o sello

    Est formada por una aplicacin bituminosa de asfalto o alquitrn, tiene por

    objeto sellar la superficie, impermeabilizndola a fin de evitar la infiltracin de las

    aguas de lluvia. Adems protege la capa de rodamiento contra la accin abrasiva

    de las ruedas de los vehculos.

    Los materiales bituminosos que se emplean pueden ser asfaltos lquidos

    emulsionados, o de penetracin, y alquitranes. Los tipos generalmente empleados

    son: RC-3, RC-4, RC-5; MC-3, MC-4, MC-5; RS-1; penetracin 85-100, 100-120 yRT-6, RT-7, RT-8.

    Estos materiales son aplicados por medio de un distribuidor a presin, en

    cantidades que varan de 0.5 a1.5 litros por metro cuadrado, segn la

    caracterstica de la capa de sello.

    Estos sellos pueden o no llevar una cubierta secante (blotter) de arena o

    agregado fino. En casos de colocarse una cubierta de material ptreo, la cantidad

    a emplearse vara, generalmente entre 5 y 10 Kg. Por m2.

    2.6.5 Diseo de capa de rodamiento

    El diseo se basa en las caractersticas fsicas del terreno y se utilizan los

    espesores recomendados por el departamento Americano de Investigaciones

    Cientficas sobre Carreteras (Highway Research Board)..

    La clasificacin sugerida por Highway Research Board es una modificacin

    a la presentada por la Public Road Administration. Los suelos son divididos en

    dos grandes grupos: Granulares y finos.

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    Suelos granulares

    A-1.- Pertenecen a este grupo los suelos formados por mezclas bien graduadas de

    grava, arena, limo y arcilla.

    Segn su plasticidad estos suelos son divididos en dos sub suelos: A-1a y A-1b.

    A-1a.- Son suelos plsticos.

    A-1b.- Son suelos A-1 no plsticos, o con muy poca plasticidad.

    Cuando estos suelos estn debidamente compactados presentan una buena

    capacidad soporte.

    Los suelos A-1a son buenos para Sub bases, y los A-1b, para bases.

    A-2.- Este grupo comprende los suelos granulares compuestos de grava, arena,

    limo y arcilla, pero con mayor cantidad de material fino que los suelos A-1. estos

    suelos son subdivididos en A-2a y A-2b.

    A-2a.- Son aquellos que tienen poca plasticidad.

    A-2b.- Son los que tienen plasticidad apreciable.

    En los suelos A-2a el material fino es predominantemente limoso, y en los A-2b,

    arcilloso; de ah que estos ltimos tengan mayor plasticidad.

    Los suelos A-2a son semejantes a los A-3.

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    Los suelos A-2b requieren una sub base granular cuando son susceptibles de

    saturarse de agua, pues pierden estabilidad cuando se hallan saturados.

    A-3.- Pertenecen a este grupo los suelos gravosos o arenosos y las mezclas de

    grava y arena sin material fino o con cantidades pequeas de limo y arcilla.

    Estos suelos son buenos para ser empleados como Sub base o Base cuando se

    hallan debidamente confinados. Debido a su granulometra gruesa, son

    permeables.

    A-4.- Los suelos pertenecientes a este grupo son predominantemente limosos, con

    muy poca o ninguna cantidad de material grueso. Si tiene un buen porcentaje de

    arcilla, se los clasifica como A-4-7. por lo tanto tenemos dos subgrupos: A-4 y A-

    4-7.

    A-4.- Son suelos limosos no cohesivos y susceptibles de absorber agua por accin

    capilar. De ah que se requiera un buen drenaje cuando se encuentran en zonas

    expuestas a heladas, pues el agua capilar, al congelarse, aumenta de volumen, y

    se hincha la masa del suelo. Este hinchamiento puede ocasionar la rotura de los

    pavimentos.

    A-4-7.- Son suelos A-4 con suficiente cantidad de arcilla, lo que les da cierta

    plasticidad. Son susceptibles de ser afectados por la accin de heladas.

    A-5.- A este grupo pertenecen los suelos limosos que son elsticos y semejantes a

    los anteriores. La elasticidad de estos suelos es debido a la presencia de material

    diatomceo. Cuando tiene un porcentaje de arcilla son clasificados como A-5-7.

    luego tenemos los subgrupos A-5 y A-5-7.

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    A-5.- Son suelos elsticos semejantes a los A-4.

    A-5-7.- Suelos elsticos semejantes a los A-4-7.

    A-6.- Este grupo comprende los suelos arcillosos que tienen un alto contenido de

    material coloidal y son muy plsticos. Estos suelos, cuando absorben o pierden

    agua, experimentan grandes cambios volumen. Cuando estn secos tienen una

    buena capacidad de soporte, pero cuando se hallan saturados de agua son muy

    inestables. Su permeabilidad es prcticamente nula.

    A-7.- Pertenecen a este grupo los suelos arcillosos algo elsticos cuyo contenido

    de material coloidal no es elevado. Al igual que los anteriores, estos suelos sufren

    cambios perjudiciales de volumen bajo diferentes condiciones de humedad, y su

    estabilidad es casi nula cuando se hallan saturados de agua. Son suelos

    prcticamente impermeables.

    A-8.- Son suelos turbosos, muy elsticos e inestables. Deben ser desechados

    toda vez que sea posible, pues su capacidad soporte es prcticamente nula.

    El Highway Research Board, basndose en la clasificacin modificada

    descrita anteriormente, recomienda los siguientes espesores para la Sub base,

    Base y Capa de rodamiento, considerando una carga por rueda de 4,540 Kg.

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    Espesores recomendados para las cargas por rueda de 4,500 Kg. (10,000

    Libras)

    Tabla XII. Diseo de espesores

    Clasificacin del A-1b A-1a A-2a A-2b A-3 A-4 A-5 A-6 A-7material del

    terreno No Plstico No Plstico A-4-7 A-5-7de fundacin plstico plstico

    capa derodamiento 5 5 5 5 5 5 5 5 5

    Base 0 13 13 15 13 20 20 20 20Sub base 0 0-30 0 0-30 0 5-40 10-40 0-14 0-14

    Espesor total 5 18-53 18 20-50 18 30-60 36-60 25-60 25-60

    Nota: los espesores anteriores estn dados en centmetros

    Fuente: Highway Research Board.

    Cuando no se presenta la accin de heladas y el nivel de la napa fretica es bajo

    (mayor de 2m. de profundidad) los suelos A-1a y A-1b no necesitan Sub base. En

    caso contrario deber emplearse el mayor espesor indicado en el cuadro anterior.

    Si el terreno de fundacin est formado por suelos A-2a y A-3, de granulometra

    fina, es necesario mezclar la capa superior (unos 30 cm., aproximadamente) con

    material ligante (arcilla o material bituminoso), a fin de colocar la base sobre una

    superficie mas estable.

    El espesor mximo indicado para sub-base, a colocarse sobre suelos A-4, A-4-7,

    A-5 y A-5-7 deber emplearse nicamente cuando haya peligro de heladas, ocuando el nivel de las aguas subterrneas se encuentre cerca ( 1 metro o menos )

    de la superficie. En caso contrario deber emplearse los espesores mnimos

    indicados.

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    Cuando el nivel de aguas subterrneas se encuentre a una profundidad tal, que no

    constituya un peligro para la estabilidad del terreno, los suelos A-6 y A-7 no

    necesitaran Sub base. El espesor mximo se requerir nicamente en caso de

    que el nivel de la napa fretica se encuentre cerca de la superficie.

    Los suelos tipo A-4 y A-4-7, A-5, A-5-7, A-6 y A-7 pierden su capacidad soporte y

    son inestables cuando se hallan saturados de agua. De modo que cuando haya

    peligro de saturacin debern emplearse los mximos espesores indicados.

    Los espesores anteriormente recomendados para capas de Base corresponden aBases estabilizadas de material granular. Si las bases estn formadas por

    mezclas de suelo-cemento, el espesor variar en la siguiente forma:

    Tabla XIII. Clasificacin de materiales

    Clasificacin del material del terreno de fundacin

    A-1b, no plstico 0 cm.A-1a, A-2a, A-2b y A-3 12 cm.A-4, A-4-7, A-5, A-5-7, A-6 y A7 15 cm.

    Para el caso del presente proyecto se tiene un material de fundacin A-4-7 y no

    est expuesto a heladas, ni a saturarse, ya que se encuentra en un rea

    montaosa que es posible drenar mientras que la capa fretica no se encuentra

    cerca de la sub-rasante, por lo cual se adquiri la sub-base mnima de 10

    centmetros de espesor, la base granular ser de 20 centmetros y la capa de

    rodadura de 5 centmetros, teniendo un pavimento con espesor total de 35

    centmetros.

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    2.7 Presupuesto del proyecto

    Para el efecto se consideraron los aspectos siguientes: Los materiales y

    mano de obra, se tomaron los precios que se manejan en el municipio de Nahual,

    el transporte de los materiales fue incluido en cada rengln, los precios de

    maquinaria son puestos en sitio y los factores de gastos indirectos como utilidad,

    administracin e impuestos se describen en el inciso 2.7.2.1 del presente trabajo

    de graduacin.

    2.7.1 Cuantificacin de renglones

    Tabla XIV. Cuantificacin

    Rengln Unidad Cantidad

    Limpia, chapeo y destronque Hectreas 11.24

    Relleno compactado m. 30,678.48

    Excavacin no clasificada m. 123,969.95

    Excavacin estructural m. 2,080.50

    Acarreo desperdicio m. 49,159.68

    Acarreo prstamo m. 39,882.02

    Reacondicionamiento de la subrasante Km. 11.24

    Sub base espesor compactado 10 centmetros m. 8,414.70

    Base espesor compactado 20 centmetros m. 16,829.40

    Carpeta de rodadura m. 6,311.03

    Cunetas revestidas m. 15,800.00Concreto ciclpeo m. 380.00

    Alcantarillado de acero corrugado 30 m 837.00

    Alcantarillado de acero corrugado 48 m 18.00

    Monumentos de kilometraje U 22.00

    Sealizacin U 40.00

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    En el apndice pueden apreciarse los planos del diseo geomtrico, donde

    se pueden observar los componentes que fueron cuantificados en la tabla anterior.

    2.7.2 Integracin de costos unitarios por rengln

    Esta, es la que se utiliza para determinar el costo unitario de cada rengln.

    Lo anterior se realiz en base a rendimientos, precios de materiales, mano de

    obra, equipo, herramienta y maquinaria, aplicando tambin factores de costos

    indirectos los cuales se muestran a continuacin.

    2.7.2.1 Factores utilizados

    La integracin de costos unitarios se efectu utilizando los siguientes

    factores:

    Tabla XV. Factores

    Factor Valor

    Factor de mano de obra indirecta (ayudantes 0.70

    Factor de prestaciones 0.90

    Factor de imprevistos 0.10

    Factor de administracin 0.05

    Factor de utilidad 0.10

    Impuestos no deducidos 0.08

    El factor de mano de obra indirecta es aplicado al valor de la mano de obra

    directa y el factor de prestaciones es aplicado a la mano de obra total. El uso de

    los otros factores se muestra en la siguiente modelo de integracin de costos

    unitarios.

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    2.7.2.2 Modelo de integracin de costos unitarios

    Universidad de San Carlos de Guatemala

    Facultad de Ingeniera

    Escuela de ingeniera Civil.

    Proyecto: Construccin y pavimento del tramo carretero que inicia en el

    kilmetro 174+400 y finaliza en la comunidad Nuevo Xetinamit.

    Fecha: mayo de 2003.

    Integracin de costos unitarios

    Tabla XVI. Integracin de costos unitarios

    Excavacin no clasificada

    Rendimiento: 40 m./hora

    Descripcin Cantidad Unidad Precio unitario Total

    Tractor 1 hora Q 200.00 Q 200.00

    Trazo y nivelacin 1 hora Q 59.38 Q 59.38

    Combustible 8 galones Q 12.50 Q 100.00

    Lubricantes 1 global Q 4.99 Q 4.99

    Mano de obra directa 2 operarios Q 11.25 Q 22.50

    Mano de obra indirecta = 0.70 de la mano de obra directa. Q 15.75

    Prestaciones = 0.90 * (Mano obra directa + Mano obra indirecta) Q 34.43

    Sub total 1 (suma de todo lo anterior), (ST1) Q 437.05

    Imprevistos = 0.10 * ST1 Q 43.70Sub total 2 = ST1 + Imprevistos, ( ST2) Q 480.75

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    82/94

    Administracin, utilidad e impuestos

    Administracin = ST2 * 0.05 Q 24.04

    Utilidad = ST2 * 0.10 Q 48.07

    Impuestos = ST2 * 0.08 Q 44.23

    Sub total 3 (Admn.+ Utilidad +Impuestos), (ST3) Q 116.36

    TOTAL de este rengln ST2 + ST3 Q 597.09

    Para definir el precio unitario es necesario efectuar la divisin siguiente:

    Precio unitario del rengln = TOTAL / RENDIMIENTO

    Precio unitario excavacin no clasificada = Q 597.09 / 40 = Q 14.93 / m.

  • 8/3/2019 Tramo de carretera

    83/94

    2.7.3 El costo total del proyecto

    El costo es de Q 13,787,114.53, que aparece desglosado en la siguiente

    Tab