cap ii estudios de caminos

CAPITULO II

ETAPAS DEL ESTUDIO DE CAMINOS

1.1. GENERALIDADES:

El estudio de una vía de comunicación es un proceso complejo, desde el momento que se ha decidido el enlace de varios puntos de una región mediante una vía hasta su puesta en servicio, se necesitan realizar y completar diferentes etapas.

1° ESTUDIOS ECONOMICOS: 2° ESTUDIOS DE PLANEACION DE CAMINOS 3° ESTUDIOS DE RECONOCIMIENTOS DE RUTA: Selección de Ruta. 4° DISEÑO DEL CAMINO: Estudio Preliminar y estudio Definitivo. 5° CONSTRUCCIÓN DEL CAMINO . 1. Estudios Económicos.- Justificación económica del Proyecto. Pre factibilidad y factibilidad.

Su planificación e incorporación en los planes de desarrollo de cada Región de acuerdo a su importancia, es competencia de los organismos oficiales de nuestro país.

2. Estudio de Planeación de caminos.- Al planear una carretera y fijar las normas de proyecto de cada una de sus estructuras, conviene tener presente que una carretera es una inversión recuperable a muy largo plazo. En consecuencia debe planearse pensando más en las necesidades futuras que en las presentes. Hoy en día el proyecto de una carreta no se limita a enlazar dos puntos geográficos con una vía. Una carretera viene a satisfacer una necesidad económica de una región, a servir de enlace a toda una zona, a llevar los productos y materias primas que se necesitan, y a dar salida a todos los productos y artículos que se produzcan. Una carretera tiene una importancia clave en el crecimiento económico de una zona. Una carretera origina siempre una zona de influencia, condicionada con la topografía de la región que atraviesa y por sus características.

3. Estudios de Reconocimiento de Ruta.- La selección de la ruta comprende todo el proceso preliminar de acopio de datos, estudios de planos topográficos o aerofotográficos, reconocimiento y localización de las diversas rutas en estudio. Es quizás una de las fases más trascendentales del estudio al tenerse que elegir la mejor o las dos mejores ubicaciones de la ruta.

4. Diseño de Camino.- El proyecto de la vía corresponde al trazado del eje definitivo, a la

determinación de los volúmenes de tierra a mover, a la estimación de las cantidades de obra a ejecutar el replanteo de la vía en el terreno. Este proceso se divide en dos etapas: Estudios Preliminares ó Anteproyecto y Estudios Definitivos ó Proyecto, cada una de alcances diferentes.

5. Construcción del camino.- Finalmente la construcción de la vía es la materialización de una

concepción que se encuentran detalladamente plasmados en los planos de diseño y que por lo tanto su ejecución se tendrá que realizar siguiendo fielmente con las especificaciones indicados en estos.

Uso y conservación de carreteras Pese que no se ha considerado como una etapa en los estudios de una carretera, es de suponer que el uso y la conservación de ésta son fundamentales. El uso adecuado y la constante conservación de una vía, no solo garantizan la inversión inicial de construcción, sino que disminuye el costo de explotación y alarga la vida tanto de la carretera como de los vehículos que la usan. En el presente curso desarrollaremos las etapas de Reconocimiento y Selección de Rutas; el estudio Preliminar y Definitivo de carreteras.

Capitulo II : ESTUDIO DE CARRETERAS Apuntes de: CAMINOS - I

INGº OSCAR FREDY ALVA VILLACORTA: FIC-UNASAM

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1.2. ESTUDIO DE RUTAS PARA EL TRAZADO DE CARRETERAS : La primera etapa en la elaboración de un proyecto de carretera consiste en el estudio de rutas. Una ruta es una franja de terreno, de ancho variable, que se extiende entre los puntos terminales e intermedios por donde la carretera debe obligatoriamente pasar, y dentro de la cual podrá localizarse el trazado de la vía. 1.2.1. EL RECONOCIMIENTO

Como un estudio importante del TRAZO de una carretera tenemos el Reconocimiento. Una carretera tiene dos puntos fijos: El punto Inicial y el Punto Final. Entre estos puntos se pueden trazar varias carreteras. Ver Figura 2-1.

Fig. 2-1. Ubicación de Rutas en el Reconocimiento

El objetivo del reconocimiento es seleccionar entre las rutas posibles, la más favorable, de tal forma que mediante el trazado, se ubique el eje de la carretera que sirva mejor a los terrenos adyacentes y al tráfico que se espera; y que su construcción se pueda hacer de acuerdo a las normas requeridas y con un mínimo costo. El reconocimiento puede ser de RUTA y de TRAZO. Reconocimiento de ruta.- En la ruta elegida, se determina los puntos de paso de las cadenas de montañas, de las corrientes de agua, poblaciones y otros elementos necesarios. Con los datos recopilados, se fijará las características y el costo aproximado del trazo y se limita la zona de estudio a una faja de terreno que se extiende entre los puntos de paso. Reconocimiento de trazo.- Además del reconocimiento de ruta, al hacer el trazo, se efectúan reconocimientos cortos con el fin de fijar en el terreno las soluciones más convenientes, dentro del alineamiento general establecido por el de ruta. Estos reconocimientos, en realidad forman parte de los Estudios Preliminares. A. Propósitos del Reconocimiento:

• Descubrir si existe una ubicación práctica entre los puntos terminales propuestos ó determinar cuál de las rutas estudiadas es la mejor.

• Indicar terminantemente por que rutas se deberán seguir estudios detallados de trazo. • Tener una idea del costo probable de construcción de la carretera propuesta. • Establecer el efecto posible de la carretera en el desarrollo económico de los terrenos por los

que atraviesa. • En carreteras especiales como escénicas, se debe lograr ubicar puntos de interés paisajista o

histórico y estimar los posibles efectos destructivos de la carretera en el paisaje natural. Un aspecto importante en el Reconocimiento, es el estudio intensivo de la topografía de la zona entre los puntos terminales. Estos estudios revelarán generalmente las posibles vías que puedan seguirse para ejecutar el trazo y obstáculos que deben evitarse.



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Por esta razón fundamental, es necesario conocer a fondo la Topografía del Suelo, del cual se da a continuación lineamientos generales. Configuración Del Terreno Es sabido que, en general, la superficie de la tierra en los continentes no es plana, muy al contrario, está formada por elevaciones y depresiones de la corteza. Elegida una zona determinada, si se la mira de cierta altura, se aprecia una cadena de grandes elevaciones o picos, unidos entre sí, formando las líneas de cumbres ó elevaciones que también se llaman cimas ó picos. A estas líneas se les llama DIVISORIAS debido a que separan las aguas pluviales en dos direcciones opuestas. En la figura la partes altas son A, B, C, D y E. De ambos lados de estas divisorias, bajan planos que se llaman LADERAS o VERTIENTES; a veces, el pie de estas laderas está ocupado por el fondo de los mares y, en otros casos, se unen a la laderas de una cadena paralela EFGH, formando una serie de puntos bajos, que unidos forman un TALWEG (palabra alemana que significa camino del valle) ó arista entrante, por la que corren las corrientes de agua recolectadas sobre ambas laderas, que forman la CUENCA. Las laderas en vez de ser planos completamente lisos están a su vez, surcados por divisorias de orden mas elevado, que arrancan de los picos de las divisorias principales y cuya línea de cumbres sigue, aproximadamente, la pendiente primitiva de la ladera. Siguiendo la línea de cumbres, se encuentran unos puntos bajos que se llaman ABRAS, PUNTOS DE PASO, GARGANTAS, CUELLOS ó PUERTOS; labrados por las lluvias, los hielos ó los fenómenos geológicos, que son las zonas que el ingeniero debe buscar para hacer pasar su carretera. De estos puntos nacen las quebradas de orden secundario que son afluentes de la quebrada ó Talweg principal. De las cumbres de la divisoria de primer orden ABCD, salen las líneas de cumbres de las divisorias de segundo orden AA’, AA”, BB’, BB” y a la vez, dos divisorias de segundo orden AA’, BB’ forman un Talweg de segundo orden y así sucesivamente. De las cumbres de la divisorias secundaria AA’ salen las divisorias de tercer orden aa’, aa” y de los puntos bajos de dicha divisoria salen los Talweg de tercer orden dd’, dd”. Para una mejor comprensión, ver la Figura 2-2.

Fig. 2-2. Partes importantes de la configuración de l terreno



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Efectuando un corte X-X a lo largo de la Línea de Cumbres principales ABCD se tiene el Perfil en el que se aprecian los puntos de paso RST. Si hacemos un corte Y-Y a lo largo de la Divisoria Secundaria AA’, AA”, EE`, EE”, se pueden ver los diferentes puntos importantes que se ha mencionado. Ver Figura 2-3.

Fig. 2-3. Secciones que indican la partes importante s de la configuración del terreno En general las divisorias formarán, vistas de alto, enormes líneas sinuosas jaloneadas por eminencias, así como los Talweg, que forman los más caprichosos recodos y curvas que siguen los ríos. El encuentro de las laderas se hace por dilatados planos de material acarreado de las zonas de erosión y que forman los valles. Los picos de los cerros se labran bajo las formas más variadas al desprenderse grandes masas en virtud de los fenómenos geológicos que labran bajo la tierra, perturban y confunden la simplicidad del conjunto estudiado. Por último, las divisorias y Talweg secundarios al desprenderse o labrarse sobre las laderas principales, no lo hacen normalmente a las divisorias que originan las primeras sino se desprende de ellas en las direcciones más caprichosas e imprevistas. De las generalidades que hemos expuesto, se desprenden para el Ingeniero de Carreteras las siguientes observaciones:

� Que a medida que crece el orden de las cuencas crece también por lo general la pendiente de las laderas y los Talweg.

� Que los Talweg de 2° orden se desprende de los pun tos bajos de las divisorias de primera

con fuerte pendiente, la que disminuye posteriormente mucho menos que la de la ladera que la originó.

� Que las divisorias de 2° orden se desprenden de lo s puntos altos de las de primera

siguiendo una línea de pendiente menor que la de la ladera y que al encontrarse con el Talweg de primer orden desaparecen bruscamente formando líneas de fuerte pendiente llamadas farallones, cuchillas o contrafuertes.

� Que existiendo tan íntima relación entre las corrientes de agua y las líneas de cumbres, no

sólo se puede deducir las posiciones de las segundas cuando se conocen las primeras, sino que pueden determinarse aproximadamente los puntos singulares de ellas, esto es las cumbres y los puntos de paso o abras.



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Abras: Como ya se indicó anteriormente, las abras son los puntos bajos que se encuentran en la Línea de Cumbres. También se les llama Puntos de Paso, Gargantas Cuellos, Collados ó Puertos. En un plano a curvas de nivel su representación es como se indica en la siguiente figura; y para su mejor interpretación se muestran las cortes AA y BB.

Fig. 2-4. Representación de un Abra De acuerdo con los cortes, AA tienen cotas ascendentes y el BB, que es normal al anterior, tiene cotas descendentes. Estos puntos importantes de la topografía del terreno, son los buscados por el ingeniero para pasar la carretera de una ladera a otra, de una divisoria. Los cuellos que se prefieren son los que tengan las siguientes condiciones:

• Menor elevación con respecto a otras próximas • Menor espesor en el cruce • Ascensos favorables • Se aproxime a la dirección general del trazado

La elección de una abra, es consecuencia, generalmente de la comparación de todas las características que se descubran de todas las que están próximas al trazo de la futura vía. De acuerdo a lo expuesto, según Brisson, existe cierta dependencia entre los puntos de paso, Talwegs y cumbres, que el Ingeniero debe conocer ya que le servirá para realizar sus estudios de reconocimiento de las rutas. Son las siguientes reglas: 1) Dos ríos corren sobre una misma línea pero en direc ciones opuestas .- Para que este

fenómeno se realice, entre los ríos R y R` debe de existir una divisoria tal como DV, ahora bien para que se hayan formado corrientes en el sentido SR y S`R` deben de existir divisorias de segundo orden en vv`, vv”, dd`, dd” que las encauzan y que se unen a la principal en los picos o puntos altos v,d de donde arrancaron. El punto de paso se encontrará pues necesariamente entre los picos V y D en la línea que sigue la divisoria y en el cruce de ella con la recta RS R´S´ que es la dirección que siguen los ríos.

D



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2) Cuando los ríos corren paralelamente en el mismo se ntido .- Es indudable que para que se formen dos corrientes paralelas debe de existir entre ellas una divisoria secundaria tal como dv que haya impedido que se unan y que para que la dirección de las corrientes sea la de la flecha es indispensable que exista otra divisoria SS` de primer orden próximamente normal a las direcciones anteriores y que ha obligado a las aguas a seguir de S a R. El punto de encuentro de estas dos divisorias será un pico d y los puntos x y x’ de encuentro de la divisoria con la línea que sigue la corriente serán aproximadamente puntos de paso.

En este caso para encontrar los puntos de paso de la divisoria dv bastará buscar la intersección de las líneas que siguen las corrientes de agua mm´ , nn´ y la intersección de estos puntos con la línea divisoria nos dará los puntos de paso.

3) Cuando dos ríos corren paralelos y se apartan despu és en sentido contrario .- Para que

corran paralelos, en AB debe de existir una divisoria que los separe y se apartan en sentido contrario porque se ha interpuesto otra divisoria cuyos puntos más altos están en R y T, encuentro de las divisorias, y que desciende indudablemente hacia C y D; B es, pues, un pico y debe haber necesariamente puntos de paso en R S y T.

4) Cuando dos ríos corren en sentido próximamente para lelo pero en sentido contrario .- Para que estos ríos hayan podido formarse es necesario que existan entre ellos una línea de cumbres DD´; ahora, para que sea posible que corran en sentido contrario es necesario que el terreno baje de S hacia R en el primero y de S` a R` en el segundo, luego sobre la línea SS´ que une a las cumbres debe de haber un punto bajo p en el encuentro de esta línea con la divisoria DD.

5) De las dos vertientes de un valle, tendrá mayor inclinación transversal la más estrecha, es decir aquella que corresponde a la menor separación entre el talweg y la divisoria.- Esto se comprende, ya que al ver un mapa hidrológico si una vertiente es más angosta que la otra del mismo valle es lógico suponer que tenga mayor pendiente transversal.

6) La vertiente cortada por mayor número de cursos de agua probablemente es más quebrada que

la otra vertiente.- Se comprende esto también, ya que los cursos de agua tienen que pasar por



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talwegs y si una ladera está surcada de mayor número de talwegs que otra, es natural suponer que su topografía sea mas quebrada.

7) Cuando la dirección general del río se aproxima a la línea recta la pendiente del talweg es

pronunciada y las laderas escarpadas. Las quebradas en las cordilleras, tienen menor pendiente a medida que mayor es su longitud, de modo que si el talweg se aproxima a la línea recta es natural suponer que sea de pendiente pronunciada y en consecuencia también las laderas escarpadas debido a la erosión.

8) Si el río divaga formando grandes “eses” correrá en un terreno de pendiente insignificante y

vertientes muy tendidas. Es el caso opuesto al enunciado anterior.

División geográfica del Perú: La formación Orográfica ha dividido al Perú en grandes regiones que presentan caracteres tan diferentes que en ellas se imponen condiciones especiales, métodos de trabajo y hasta características técnicas distintas, en los trabajos de carreteras: En la Costa.- Tenemos la acción eólica, que da lugar a la formación de dunas, las que en su desplazamiento constante, que no es fácil de contener, constituyen vallas a la circulación invadiendo la plataforma de las carreteras, otro inconveniente que se presenta, es la ubicación de los puentes que deben de proyectarse casi en la desembocadura de los ríos. En la Sierra.- El problema se presenta por su compleja orografía (montañas), que obliga a vencer diferencias de altitud notables, también hay que tener presente la acción de los glaciares, así como también los problemas de huaycos y aluviones. En la Selva.- Esencialmente es la calidad del suelo, ya que presentan problemas de drenaje, las fuertes lluvias producen enormes deslizamientos de los flancos que comprometen la estabilidad de las carreteras mientras se logra la consolidación de sus taludes. Asimismo hay que tener en cuenta el sistema hidrográfico que inunda grandes zonas de muy difícil drenaje, las que dan lugar a la formación de grandes pantanos que hay que evitar o bordear hasta conectar la carretera con puntos donde comienza la navegación fluvial. Clasificación del terreno por su relieve: Por su Topografía, los terrenos se clasifican en: a) Topografía Plana .- Cuando la pendiente del terreno en sentido transversal a un determinado eje

tiene una inclinación menor de 10°. También se dice que es toda región en la cual el promedio de inclinación del terreno, en una longitud de 30 km, es menor del 2%.

b) Topografía Ondulada.- Cuando la pendiente del terreno en sentido transversal a un determinado eje tiene una inclinación entre 10° y 20°, También se dice que es toda región en la cual el promedio de inclinación del terreno, en una longitud de 30 km, está entre 2% a 4%

c) Topografía Accidentada.- Cuando la pendiente del terreno en sentido transversal a un

determinado eje tiene una inclinación mayor de 20°, También se dice que es toda región en la cual el promedio de inclinación del terreno, en una longitud de 30 km, es mayor del 4%.

Fig. 2-5. Clasificación del terreno según su relie ve



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B. Controles para localizar una carretera Todo elemento que origine una orientación del trazo se llama “CONTROL” . Podemos distinguir dos tipos de controles: Los grandes controles de paso o Primarios y los controles Secundarios. Consideraciones de orden político imponen el paso de la carretera por ciertas localidades, que constituyen “Los grandes controles de paso o Primarios”, que deben ser respetados escrupulosamente por el Ingeniero. Para el Ingeniero, la localización de una carretera, y por ende su diseño, está altamente influenciada por: La topografía, las características físicas y geológicas del terreno, la necesidad de preservar la integridad física, social y ambiental de la zona perturbada por el paso de la vía y el uso de las tierras atravesadas. Todos estos aspectos han de intervenir en la selección de la mejor ruta, constituyendo los “Controles Secundarios” para el trazado de la vía. Estos controles pueden ser Naturales, artificiales positivos o negativos, siendo los más importantes los controles topográficos. Clases de controles Secundarios: Para efectos del estudio de carreteras, podemos presentar la siguiente clasificación. �� Controles Naturales.- Son los controles que son productos de la naturaleza, por ejemplo:

Ubicaciones convenientes para puentes, una obra baja, etc. �� Controles Artificiales. - Son controles hechos por el hombre, por ejemplo: Lugares apropiados

para cruces a nivel con ferrocarriles. �� Controles Positivos. - Son controles que atraen el trazo de la carretera por esa zona. Por

ejemplo: El paso o abra seleccionada para el punto de cruce de una carretera por una montaña, las ubicaciones favorables para desarrollos, cuando se tiene el problema de obtener mayor longitud en subidas difíciles.

�� Controles Negativos. - Son controles que tratan de alejar ó evitar el trazo de la carretera; ejemplo. Las áreas pantanosas y las áreas sujetas deslizamientos ó inundaciones. También son controles negativos, los trabajos hechos por el hombre como: Represas, reservorios, ferrocarriles, etc.

�� Controles Naturales Positivos: Son aquellos que siendo productos de la naturaleza, atraen el trazo de la carretera por esa zona; por ejemplo: de las dos laderas de una quebrada, se elegirá la que sea más uniforme y que tenga menos pendiente.

�� Controles Naturales Negativos. - Son aquellos que siendo productos de la naturaleza, tratan de evitar ó alejar en el trazo de la carretera; por ejemplo: la zona de una ladera que tiene una longitud apreciable de roca fija.

�� Controles Artificiales Positivos. - Son controles hechos por el hombre y que atraen el trazo de la carretera por esa zona. Como ejemplo podemos indicar que una carretera debe procurar unir el mayor número de pobladores.

�� Controles Artificiales Negativos: Son controles hechos por el hombre y que tratan de alejar ó evitar el trazado de la carretera. Por ejemplo: la presencia de una zona agrícola bien estructurada puede ser motivo de un desvío de la carretera para no malograr esa infraestructura.

Veamos algunos ejemplos de controles secundarios:

1) Si la carretera atraviesa una zona accidentada, el paso es un control. 2) Se puede dar el caso que el abra sería difícil alcanzar de uno de los dos lados entonces se

busca una solución alternativa trazo de túnel, entonces esto constituye un control. 3) Cuando el trazo obliga obtener mayor longitud en subidas difíciles, la ubicación de los desarrollos

son un control. 4) Si la carretera cruza un río ancho, entonces el emplazamiento favorable de un puente es un

control. 5) Las áreas pantanosas y las áreas con deslizamientos son puntos de control negativos, esto debe

EVITARSE. 6) Calles angostas en poblaciones pequeñas son controles negativos. 7) Sitios favorables para pasos a desnivel son controles positivos.



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Además de los controles topográficos, tenemos otros, como el uso actual y futuro que se da a la tierra y que puede tener una influencia primordial en el trazo. Por ejemplo, se tiene que conectar los pueblos A y B con una carretera. De acuerdo con la figura 2-6; el trazo mas económico y mas directo sería por el abra “C”. Pero la presencia de la población e “E” y la futura carretera, puede decidir para que el trazo se realice por el abra “D”.

Fig. 2-6. Influencia del uso de la tierra en la lo calización del trazo Conociendo ya, la clase de controles que en el estudio de una carretera influyen, vemos que la ubicación y la importancia de estos, harán posible alejar ó acercar el trazo de estos puntos. De esta forma los controles van a restringir el trazo de la vía a una zona que permitirá que la carretera sirva eficientemente a toda una región.

Fig. 2-7. Forma como los puntos de control restrin gen el trazo de una carretera En el caso de la fig. 2.7, se tiene los siguientes controles:

1) Parte mas estrecha en el cause de un río, especial para la ubicación de un puente. 2) Abra más baja y más amplia que permite mejor visibilidad y lograr un trazo en forma diagonal. 3) Zona pantanosa y plana, que obliga a alegar el trazo por ser muy extensa, sin drenaje y no

apropiada para la vía. Mala fundación. 4) Huaca ó zona arqueológica. Por ser un centro turístico, el trazo debe hacerse muy próximo a

esta zona.



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5) Cruce con una vía existente de importancia; deberá hacerse en lugares apropiados para evitar el congestionamiento.

6) Zona agrícola. Procurar no malograr la infraestructura concebida e implementada; por lo tanto el trazo debe apartarse.

C. Obtención de la Información

Uno de los aspectos fundamentales en el reconocimiento, es tratar de reunir la mayor información posible referente a la zona en estudio. Esta recolección de información, antes de salir a efectuar el reconocimiento es fundamental ya que la topografía, la geología y el uso de la tierra tienen un efecto decisivo en la localización y en la determinación del tipo de carretera a construirse. La información necesitada en la etapa de la localización, puede venir de diferentes fuentes, principalmente de planos de la región, fotografías, recorridos de la zona del proyecto y estudios ya existentes, información verbales de viajeros que recorren el área y la información suministrada por los lugareños.

En el Perú, las fuentes de información donde podemos recurrir son: - Ministerio de Transportes y Comunicaciones: Dirección de Ingeniería de la Dirección general

de Transporte Terrestre, Ministerio de Defensa, Instituto Geográfico Nacional, Ministerio de Aeronáutica, Fuerza Aérea Peruana, Dirección General de Aerofotografía (DIGAF)

En la actualidad, un buen mapa topográfico a gran escala del área bajo investigación, es la herramienta más útil que puede encontrar un trazador para ayudarse en su trabajo. Estas cartas pueden ser mapa del Perú a escala 1/1’000,000, Cartas nacionales a escala 1/200,000 y 1/100,000, mapas viales, mapas en base a fotografías aéreas, etc.

D. Elaboración de los croquis.

Con toda la información recopilada se harán croquis de las rutas en estudio, indicando la información importante como los controles, desniveles, cursos de agua, las filas montañosas, los cruces con otras vías, etc. Las cartas más usadas para elaborar los croquis están editadas en escalas 1/25,000 y 1/100,000.

E. Formas de Realizar el Reconocimiento. El reconocimiento debe de ser un trabajo rápido y de carácter general y puede realizarse Recorriendo la ruta por tierra, sobrevolando la Región o por interpretación de fotografías aéreas. 1. Recorriendo la ruta por tierra.

Se realiza a pie, a caballo o en vehículo si fuera posible. Llegando a la localidad de partida; se acopia la mayor cantidad de datos existentes sobre la ruta a estudiarse. Existencia de caminos de herradura o rutas recorridas anteriormente se busca un guía – facilidades para el desplazamiento (mulas – caballos), se averigua la posibilidad de alimentación y alojamiento que se encontrará en la ruta para preverlas (bolsas de dormir, víveres). Se establecerán las jornadas de trabajo diario para el recorrido de la ruta. En todas las poblaciones se promoverá reuniones con las autoridades y pobladores, escuchando sus opiniones y tomando nota de sus sugerencias como por ejemplo la conveniencia de llevar la vía por uno u otro lado, se persuadirá a los pobladores la necesidad de cruzar terrenos de propiedad particular, se hará conocer la necesidad de construir obras (puentes, alcantarillas), se solicitará la cesión del derecho de vía etc. El instrumental mínimo necesario para determinar elevaciones relativas, rumbos, pendientes y distancias será: Eclímetro, Brújula, barómetro aneroide (altímetro), podómetro, reloj, prismáticos, maquina fotográfica, winchas, jalones, libretas de campo, etc.



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Toma de datos Se deberá tomar la mayor cantidad de datos útiles que permita apreciar la importancia de las rutas que se estudia poder establecer con certeza la MEJOR. Los datos a tomar serán:

� Influencia de la carretera para futuro desarrollo de la Región. � Corrientes de agua � Las poblaciones que une. � Industrias, y el desarrollo agropecuario – agrícola. � Puntos notables de difícil configuración topográfica (tramos en roca, abras; y � El valor del terreno por. Hectárea para el caso de expropiaciones.

Cuando se llega a cualquier punto se anotará: � Hora de llegada, � Distancia recorrida desde la última estación. � Altitud, dirección que se marcará en un croquis � Clasificación del terreno y � Algunos datos sobre inclinación de laderas.

Actividades que se debe realizar cuando se llega a puntos singulares del trazado:

Cuando se llega a una población. 1. Nombre e importancia. 2. Actividades de sus habitantes. 3. Desarrollo comercio – industria, etc. 4. Número total de habitantes, población económicamente activa (PEA). 5. Facilidades de aprovisionamiento de agua, víveres, materiales, herramientas, combustibles,

lubricantes, repuestos, etc.

Importante: Las poblaciones ejercen influencia atrayendo las carreteras hacia ellas de acuerdo a su importancia. En el reconocimiento se deberán determinar las que se encuentren sobre la vía principal y las que han de ser unidas a ellas por ramales con recorridos cortos.

Fig. 2-8. Comparación de una ruta directa y otra qu e toque todos los puntos de una zona.

Llegando a un río.

1. Nombre del río, 2. Recorrer el cause aguas arriba y aguas abajo del punto de paso, para buscar la mejor

ubicación del puente. 3. Se harán secciones transversales y perfiles aproximado del cauce (naturaleza de las orillas). 4. Tipo de suelo (para cimentación).



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5. Altura máxima del nivel del agua, 6. Volumen y velocidad de las aguas. 7. Recorrer el cauce aguas abajo y aguas arriba para ubicar el punto de paso.

Llegando a un divisoria.

1. Nombre y particularidades de la quebrada de orden superior por las que se ha subido. 2. Condiciones climatológicas del punto de paso: existencia de hielo. 3. Realizar un reconocimiento de puntos de pasos próximos (buscar el más bajo). 4. Condiciones de las quebradas de acceso: naturaleza de laderas y su inclinación. 5. Cuando la zona de acceso al abra es rocosa, se deberá medir para establecer la

conveniencia de construcción por el alto costo que representa.

Teniendo los datos de la clase de terrenos atravesados y habiendo tomado de vez en cuando el dato de la inclinación de las laderas estamos en condiciones de tener cubicación aproximada de los kilómetros y en consecuencia el costo aproximado del movimiento de tierras . Por ejemplo, un terreno inclinado 20° con una plataforma en cort e abierto de 6.50 de ancho nos dará unos 5 m3 por ml. de corte que si consideramos que en la zona el material suelto cuesta S/. 4.00 el m3, se tendrá que el ml. de la Carretera costará S/. 24.00 y el Km. S/. 24.000.00 Si el tramo fuese en roca se le habrá medido en forma más o menos precisa según hemos dicho y tomado el área de la sección transversal con la inclinación anotada y el ancho marcado de 6.50 m. tendremos el volumen por ml y de la misma manera el costo por Km.

Fig. 2-9. Datos a tomar cuando se llega a un río

La longitud aproximada de la ruta. Está en relación directa con su alineamiento. En la Figura 2-10 se muestran las tres clases de longitudes, que en un momento dado del estudio son importantes de determinar, estas son: El alineamiento ideal (AB), el alineamiento teórico (ACDB) y el Alineamiento real.

El cálculo de la longitud aproximado depende del tipo de terreno y se puede determinar de las siguientes formas:

1) cuando el terreno es llano, directamente de los datos dados por el reloj y el podómetro.



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Fig. 2-10. Clases de alineamiento en el trazado de una carretera

2) Mediante la línea de vuelo, que es la línea más corta entre dos puntos.

Longitud aproximada = Línea de vuelo x C

C: Constante que depende del terreno y varia de 1.3 a 2. (de 1.3 a 1.4 para terreno ondulado, 1.8 para terrenos accidentados y para casos especiales 2 o más)

3) Por medio de la pendiente media de la carretera. Si el terreno fuese inclinado es imprescindible considerar la diferencia de nivel entre los puntos de que se trata y calcular la longitud que se obtendrá con la pendiente media especificada. Asi:

L = H / P%

Por ejemplo. Si entre dos puntos del reconocimiento tenemos cotas de 2.100 y 2.900 m.s.n.m. respectivamente, la diferencia de nivel entre ambos es H=800 m., que para ser vencida con una pendiente de 4% requerirá una carretera de 800/0.04 = 20,000 m. = 20 km.

De los datos que hemos tomado en el altímetro en cada punto podemos hacer un perfil longitudinal aproximado , conociendo las distancias, y de allí podemos sacar las gradientes medias en subida y en bajada. Estas, así como las alturas de los puntos de paso se ponen en el Cuadro comparativo de conclusiones. Respecto a Puentes , como hemos tomado las luces aproximadas en cada quebrada importante podemos tener el número total de metros de puentes que se requerirá en cada ruta. Fijando el precio aproximado del puente x metro lineal tenemos el costo de puentes en cada ruta. En lo que concierne al afirmado , según la clase de Carretera a construir, se supone que la clase de afirmado por utilizar habrá sido prefijada. El costo medio del kilómetro de afirmado depende de las condiciones locales y del tipo de afirmado que se desee así como su espesor etc. Determinado el costo medio se le multiplica por el número de kilómetros que se estima que requieren afirmado. Naturalmente que no se considera los kilómetros en roca, que no lo necesitan. Respecto a Alcantarillas. De acuerdo a los datos de la región y datos pluviométricos se pueden terminar el número aproximado de alcantarillas, que multiplicado por un el costo medio de una alcantarilla, dará el valor total de alcantarillas por cada ruta.



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Referente a las Expropiaciones. Cuando sea necesario efectuar expropiaciones, se averiguará el costo por hectárea del terreno de la zona, conociendo el ancho de derecho de vía de la futura carretera, se podrá valorizar las expropiaciones a realizar.

2. Reconocimiento en fotografía Aérea. En caso de disponer de fotografías aéreas, estas resultan ser ventajosas para el reconocimiento. En ellas se puede identificar lo siguiente: 1. Forma del terreno, su uso, los diferentes tipos de suelos, etc. 2. Señalar los puntos terminales, los objetivos y controles secundarios. 3. Selección de la mejor ruta basándose en las pendientes, curvas y características de las

pendientes.

Ejemplo del trabajo de campo de un Reconocimiento p or tierra: Se va a realizar el estudio reconocimiento de 03 rutas entre los puntos A y B ( AFB – AEB – APCB). Ver Figura 2-11 1. Reconocimiento entre A y B

2. Se decide estudiar APCB { AP → 1 Jornada

{ PS → 1 Jornada { SB → 1 Jornada

3. 1era Jornada

Saliendo de A, se anota en la libreta de campo el día de salida y otros datos, se llega a P donde se pernocta.

4. 2da Jornada

Se sigue el viaje por la quebrada de orden secundario y por el margen derecho del río Z al recorrer ríos se debe buscar un lugar favorable para emplazamiento de puente. Nota: Tomar secciones transversales periódicamente para apreciar la inclinación transversal del terreno.

5. 3era Jornada

Siguiendo por la quebrada encontramos que el río se pega al farallón en r. Medir la longitud de tramo de roca. Llegando al pueblo S se evalúa dos rutas se analiza otra ruta. Recomendación: Rutas largas se recorren dos veces. ↑↓ Nota: Cada tramo se cartaboneará el paso con el podómetro y reloj-

En el cuadro 2-1 se muestra la forma de registrar los datos por cada jornada, y en la figura 2-12 el perfil longitudinal de la ruta APBC.



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Fig. 2-11. Ejemplo de mapa para el reconocimiento d e ruta por tierra



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RECONOCIMIENTO ENTRE LA RUTA A Y B

Día 7 de Mayo de 200…. – Itinerario del pueblo (A) al pueblo (P) – Seguido al borde del mapa.- Lugar y Hora

de Salida Lugar y Hora de

llegada Distancia

podómetro Distancia corregida

Altura sobre el nivel del

mar

Naturaleza del terreno

Observaciones – recursos, etc, etc.

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) Pueblo 5.15 30.00 m El pueblo (A) tiene cerca de 10,000 habitantes y 3,000

obreros: se consigue toda clase de mercaderías y herramientas. Terreno de cultivo vale S/. 1,000 – H – y el cultivo S/. 100. El puente sobre el río X tiene 40 m. orillas de conglomerados. Croquis (1).

7:51

Acequia -m- 7:05 20680 13000 62.00 m Tierra compacta La acequia tiene 8 m. de ancho. Laderas 18°.

Río –Y- 10:15 14500 8640 120.00 m. Tierra compacta El río “Y” tiene 50 m. de ancho, un caudal de 30 m3. El terreno de las orillas es tierra y el conglomerado está cerca de 4 m más abajo. Croquis (2). Laderas 25°.

10:15 Pueblo –O- 11:19 5420 3200 160.00 m. Tierra compacta El pueblo tiene cerca de 300 habitantes y 800 braceros. Tiene toda clase de comercio. Hay que atravesar el río Z cuyo perfil es el Croquis (3).

11:30 Punto f 12:10 6500 3840 200.00 m. Comienza arena médano

En f termina la zona cultivada con igual precio y calidad de terreno. Ladera 15°

-2- Punto g 3:20 6000 3600 300.00 m. Acaba la arena y cruza el valle

Comienza la zona sembrada. La hectárea vale S/. 500 y el sembrío S/. 60. Laderas 12°.

Pueblo –B- 3:52 2440 2100 380.00 m. Tierra vegetal Pueblo P, 6,000 habitantes, 1,500 obreros. Por minuto 49.00 m.- Por golpe de podómetro 0.60 m.

Ingenieros: …………………………….



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Día 8 de Mayo de 200…. – Itinerario del pueblo (P) al pueblo (C), Siguiendo la ladera derecha del río (Z)sobre el camino de herradura existente Lugar y Hora


llegada Distancia



mar



(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) Pueblo 4:30 Todo el terreno desde P hacia S es de aluvión, la ladera tiene

una pendiente de 15°

Río q 5:20 6400 4000 m. 550.00 m. Terreno de aluvión conglomerado

La quebrada tiene 12 m. de ancho. Orilla de aluvión. Termina el terreno de cultivo.

5:30 Garganta –q- 8:10 13200 7880 m. 850.00 m. Terreno de aluvión con crestas de roca.

Las crestas en roca dura suman en total: 8+4+25+44+22 = 103 m.l. – Laderas 28°

8.20 Punto S. 9.00 6000 1800 m. 930.00 m. Roca vertical 8° Se han saca do 4 secciones según croquis 1 2 3 4.-

9.30 Cuello C 2:40 24700 15000 m. 2280.00 m. Roca descompuesta 45°

El cuello está siempre despejado, no hay nieve debido a su poca altura. Reconocida la quebrada que da salida al cuello, tiene fuerte pendiente, laderas tendidas a donde puede desarrollarse, el terreno es bueno, roca descompuesta.

Ingenieros: …………………………….



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día 9 de mayo de 200……. Itinerario del descenso del abra C al Pueblo B – sobre el camino de herradura existente Lugar y Hora


llegada Distancia



mar



Cuello C 5 a.m.

Punto t 9 20000 11520 m. 1620.00 m. Roca descompuesta con 40°

9:15 Río u 12.15 14400 8640 m. 1400.00 m. Arcilla y conglomerado, laderas 30°

El riachuelo es de cauce definido, tiene 20 m. de desembocadura, terreno arcilloso y cascajo a 2 m. más o menos.

2 p.m. Pueblo B 4:30 12300 7200 m. 1280.00 m. Arcilla y conglomerado, laderas con 30°

Tiene 8000 habitantes con 2000 braceros posibles.

Cuadro. 2-1. Registro de información de campo del R econocimiento de ruta por tierra



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Figura. 2-12. Perfil Longitudinal del Reconocimient o de ruta por tierra



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F. Evaluación de las Rutas La elección de la mejor ruta entre varias posibles es, usualmente, un problema difícil de resolver y de la decisión que se tome en esta etapa dependerá el futuro de la carretera. Se evaluará las ventajas que ofrece cada ruta como su costo aproximado de construcción, operación y conservación de la vía y compararlos con los beneficios probables que producirá su explotación (beneficio-costo). Para la comparación de las rutas y seleccionar la mejor, se tendrán en cuenta los siguientes parámetros fundamentales:

� Distancias, � Cambios de pendientes, � Costo de construcción, ubicación de puentes, � Uniones con otras vías, � Alineamiento, � Derecho de vía, etc.

La comparación de las rutas se puede hacer por diferentes métodos: por ejemplo asignando pesos a cada factor que de acuerdo a su grado de dificultad tendrán un mayor valor. La ruta que tenga el menor puntaje será la más conveniente. Ver un ejemplo en el Cuadro 2-2. También se pueden usar el método de costos y el de costo-beneficio. La selección de la mejor ruta para el trazo de la carretera estará en función de:

� Que sea la ruta más corta, � Que tenga las pendientes más favorables al tráfico, � Las zonas tengan vertientes tendidas fáciles de trabajar, � Recoja mayor cantidad de transporte (mayor radio de influencia), � Tenga el mejor alineamiento, � Suministre mejores y mayor cantidad de materiales de construcción, � Tenga el menor costo de construcción, etc.

Una vez seleccionada la mejor ruta, esta se recorre nuevamente entre cada dos puntos de control, hasta tener la seguridad que no existan zonas del terreno que tengan que abandonarse cuando se realicen los estudios preliminares o definitivos, ocasionando perdida de tiempo y realizado gastos innecesarios. El análisis definitivo que permita seleccionar la mejor ruta, se efectuará cuando se haya completado los planos de planta, perfiles, estimación el tráfico, etc.

G. Preparación del Informe.

Culminado el reconocimiento, se presentará un informe escrito o Memoria Descriptiva que deberá contener lo siguiente:

� Descripción de la ruta seleccionada dando las razones de su selección. � Mapas marcados con las rutas estudiadas, resaltando la ruta seleccionada (línea roja). O

en su defecto croquis o bosquejos. � Fotografías aéreas si las hay, � Panel fotográfico de los puntos importantes, � El costo aproximado de la obra, y � El tráfico probable.



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Cuadro. 2-2. Ejemplo de Comparación de Rutas (Método de los pesos absolutos)

Comparación de Rutas (método de los pesos absolutos)

RUTAS

CRITERIOS Nº 1 Nº 2 Nº 3 Nº 4 Nº 5

Valor Peso Valor Peso Valor Peso Valor Peso Valor Peso

Longitud (Km) 19,1 5 18,1 4 17,2 2 17,6 3 16,4 1

Cambios de pendiente (m) 1200 4 120 2 300 3 100 1 120 2

costo de construcción 1 1 1 1 1

Ubicación de Puentes 1 2 3 1 3 1 3 1 3 1

Enlace a San Luis 2 2 2 1 1 1 1

Alineamiento 3 1 4 5 3

Derecho de vía 1 2 2 2 2

Uso de la tierra 3 1 3 2 4

Suma de pesos 21 14 18 16 15

Cuadro complementario para obtener la ruta seleccionada

RUTAS

CRITERIOS Nº 1 Nº 2 Nº 3 Nº 4 Nº 5

Valor Peso Valor Peso Valor Peso Valor Peso Valor Peso

Longitud (Km) 19,1 5 18,1 4 17,2 2 17,6 3 16,4 1

Pendiente media (%) 3,5 3 3 4 4 2 6 1 3,5 3

Altura de punto de paso (msnm) 250 3 150 1 280 4 290 5 200 2

Longitud de Puentes (m) 50 2 20 1 65 4 75 5 60 3

Número de alcantarillas 30 3 10 1 45 5 40 4 15 2

Expropiaciones (Ha) 8 2 2 1 18,5 5 15 4 10 3

Obras especiales (muros, m) 1 1 250 4 160 3 120 2

Suma de pesos 19 13 26 25 16

En el cuadro se observa que la Ruta Nº 2 es la ruta seleccionada por tener la menor suma de los pesos asignados a cada criterio.



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1.3. TRAZADO DE CARRETERAS: El estudio de trazado de una carretera implica una búsqueda continua, una evaluación de las posibles rutas que se pueden localizar en cada una de las fajas de terreno que han quedado para su estudio más detallado después de los reconocimientos y la evaluación de las rutas. Los métodos para realizar el reconocimiento de campo de la s rutas son el terrestre y el aéreo utilizados por separado o conjuntamente. 1.3.1. Reconocimiento topográfico terrestre.

Se recorrerá nuevamente cada una de las fajas seleccionadas como mejor ruta en el reconocimiento. En este recorrido se obtendrá información adicional sobre la ruta y se establecerá en ella una línea o poligonal (Línea Preliminar de trazo o “Línea P”) que constituye el trazado de la carretera, y que será la primera aproximación al eje de la futura vía.

1.3.2. Criterios para el trazado

El trazo se realizará teniendo presente los siguientes criterios:

� Tipo de vehículo que predominará en la vía, � Radios mínimos de curvatura ( están en función de la velocidad directriz), y � Pendientes máximas que se pueden emplear (establecido por el DG-2001)

1.3.3. Estudio del trazado

Según que se trate de terrenos planos o accidentados, se considera:

� Reconocimiento de trazo en terreno plano, independiente de la gradiente y � Reconocimiento de trazo en terreno accidentado, controlado por la gradiente.

1) Trazado en terreno plano independiente de la gra diente.

Se presenta este caso cuando el reconocimiento se hace en terreno llano, donde las ondulaciones tienen menor pendiente que la admitida como máxima en la carretera. La dirección del trazado puede variarse a voluntad y como no está subordinado a los accidentes del terreno, se procurará que se acerque a la línea recta.

El eclímetro solo se usa para controlar la pendiente de alguna lomada u hondonada suave sobre la que se tuviera duda de que alineamiento general tenga mayor pendiente que el límite. Si así sucediera, el alineamiento se quiebra para adaptarse a estos accidentes; también se quiebra para esquivar pantanos o zonas erosionables por las aguas.

El trazado en estos terrenos puede hacerse directamente uniendo por alineamientos rectos los puntos

determinados en el reconocimiento, se forma así una línea quebrada que es la poligonal de estudio, la que coincidirá con el Eje de la futura carretera o solo requerirá ligeras modificaciones. En este caso, por no variar la topografía, el plano a curvas de nivel será una franja con un ancho pequeño a ambos lados del eje.

2) Trazado en terreno accidentado, controlado por la gradiente. Esta forma de reconocimiento se presenta en terrenos quebrados o accidentados, donde las pendientes son mayores que la admitida como máxima en el trazo, en donde es forzoso recurrir a desarrollos artificiales y a frecuentes y pronunciados cambios de direcciones en los alineamientos debido a la necesidad de buscar terreno de pendiente apropiada originando aumento de longitud en la carrera. En terrenos accidentados el unir dos puntos con una “Línea de gradiente”, es más interesante que el enlace con una línea recta.

Figura 2-13. Imposibilidad de enlazar dos puntos con una línea recta



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%100

i100

iE

LtambiénoiE

LEL =×=⇒=

planodelEscalaE

dondeD

LC =×= 11i%E

En la Figura 2-13 , el enlace de los puntos A y B con una línea recta es imposible pues, aunque se encuentran en la misma cota del terreno, la línea que los une pasa sobre un profundo barranco. El enlace de estos puntos deberá hacerse con una línea de gradiente para vencer un fuerte desnivel. Como la línea de gradiente se puede llevar tanto en un plano como en el terreno, se pueden hacer de dos formas:

1. Levantando un plano general a curvas de nivel, de la zona y realizando en el los estudios de trazo. 2. Haciendo distintos recorridos a pie y trazando varias líneas de gradiente con el eclímetro, hasta encontrar la

solución conveniente.

Siendo más fácil de lograr el mejor trazo sobre un plano a curvas de nivel que intentarlo en el terreno mismo, son muchas las soluciones posibles antes de lograr la mejor; sin embargo, en nuestro medio, en los estudios de carreteras el segundo sistema es el más empleado.

A. Línea de Gradiente en un plano

Supongamos que ya tenemos levantado el plano a curvas de nivel de la faja de terreno que se necesita para proseguir con los estudios de la carretera. Con el plano a curvas de nivel y establecidos los puntos terminales de la carretera y los puntos de control, el siguiente paso será trazar la línea de gradiente (Línea de banderas, línea de ceros o línea a pelo de tierra). Esta línea es la base para proyectar la Línea poligonal. Para el efecto, se necesita conocer la pendiente y la equidistancia entre las curvas de nivel. Si tenemos de un terreno como se muestra en la Figura 2-14 se tiene.

Figura 2-14. Pendiente entre dos puntos situados s obre dos curvas de nivel (calculo de la abertura del compas)

Entonces, Lc es la distancia horizontal que se necesita para ascender o descender saltando de curva en curva contiguas. Esta longitud debe estar a escala del plano, luego la abertura o separación de las puntas del compás será: Cuando en el plano a curvas de nivel está indicada la escala gráfica, simplemente, la abertura del compás se toma directamente de esta escala. Como la línea de gradiente será la base para la ubicación de la poligonal, al recorrer esta línea debe darse un coeficiente de seguridad en la pendiente utilizada. Este coeficiente varía de 0.5 a %, menos que la pendiente máxima de la carretera en el Estudio Definitivo o sea cuando se traza el eje.

Figura 2-15. Forma de trazar una línea de gradiente en un plano a curvas de nivel con el compás



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Este coeficiente varía de acuerdo al terreno y comúnmente se aplica de la forma siguiente:

� Para terrenos ondulados, el coeficiente de seguridad es de 0.5 a 1.0% � Para terrenos accidentados, el coeficiente de seguridad es de 1 a 2%.

Esto dará suficiente amplitud para efectuar compensaciones de pendientes y para compensar la menor longitud que resulte cuando se acomoden las curvas a la línea quebrada. Cuando se permite que la línea cruce el terreno y vaya por encima o por debajo, deberán hacerse rellenos y cortes respectivamente. Ver Figura 2-16. Partiendo de A se puede llegar a B en la cota 100; la línea que une AB tendrá una pendiente, por ejemplo -5% e ira sobre el terreno.

Figura 2-16. Cortes y rellenos cuando se lleva una línea gradiente Pero si en vez de llegar a B se hubiera enlazado, con la misma abertura del compás A con C en la cota 95, aunque la línea mantiene su pendiente ya no va sobre el terreno, sino por encima, requiriéndose en C un relleno de 5 m. Si se une A con D, en la cota 110, la línea de pendiente -5% irá ahora por debajo del terreno y en D habrá que hacer un corte de 10 m. Ejemplo.- Calcular la abertura del compás para trazar la línea de gradiente en un plano a curvas de nivel a escala 1/2000 y cuya equidistancia de curvas es 2 m. La carretera tendrá una pendiente máxima de 5% y estará ubicada en un terreno entre topografía ondulada y accidentada.

Solución.- De acuerdo a los datos E=2 m e i = 5 – 1 % = 4% (se está aplicando un coeficiente de seguridad de 1 de acuerdo al tipo de terreno), reemplazando: L = (2 / 4 ) x 100 x (1/2000) = 0.025 m = 2.5 cm.

1.3.4. Casos de llevar una línea de gradiente en un plano

a) Llevar desde un origen una línea de gradiente si n especificar el punto de llegada

Tal será el caso de bajar desde la cima de un cerro al pie o subir la falda de una meseta, sin importar el punto de llegada. Ver Figura 2-17. En este caso se seguirá el siguiente procedimiento: 1. Se establece la pendiente a usar y se obtiene la abertura de compás (distancia

horizontal a escala del plano). 2. Se fijan los puntos sucesivos que sigan el alineamiento más conveniente, dentro de

los límites de cortes y rellenos especificados.

Figura 2-17. Bajar de la cima de un cerro con una línea de gradiente



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b) Enlazar dos puntos obligados Entre dos puntos, el trazado de menor longitud será el que utilice la máxima pendiente posible, siempre que este sea menor que la máxima permitida. Por consiguiente, al estudiar el enlace entre dos puntos A y B con una línea de gradiente, habrá que determinar primero cuál es la pendiente máxima entre ellos. El procedimiento a seguir será: 1. Se comienza dibujando a vista una línea que se supone debe de estar próxima a la

línea por trazar y se mide su longitud con un curvímetro. 2. Con esta distancia y el desnivel conocido se obtiene la pendiente de la línea.

Se tienen los siguientes casos:

1°. Unir dos puntos en una misma ladera. 2°. Unir un punto de la divisoria y otro en el talw eg. 3°. Unir dos puntos separados por una divisoria. 4°. Unir dos puntos separados por una quebrada o ta lweg.

1°. Unir dos puntos en una misma ladera o vertiente . Es el caso más fácil de trazar, la carretera correrá longitudinalmente al valle. Las zonas más favorables posiblemente sean las partes bajas próximas al talweg, comprendidas entre el pie de los contrafuertes que se desprenden de las divisorias laterales y los terrenos inundables próximos al río, que son la parte más plana del valle, de pendiente uniforme. En ella se encuentran las poblaciones importantes, los centros industriales, los caminos y en general, los lugares que suministran mayor cantidad de transportes. Ver Figura N° 2-18 .

Figura 2-18. Zona más ventajosa para construir una carretera entre dos puntos de una misma ladera

2°. Unir un punto de la divisoria y otro en

el talweg.

Si ascendemos desde “A”, recorriendo la quebrada en sentido longitudinal, las pendientes suaves al principio, gradual y progresivamente aumentan a medida que se aproximan a su origen en la divisoria. El perfil de esta línea presenta la forma de una curva vertical cóncava hacia arriba tal como ABC. Ver Figura 2-19.

Figura 2-19. Perfil al ascender a una divisoria Casos que se presentan:

a) Si la pendiente media del terreno es menor que la máxima del trazado. b) Si la pendiente media del terreno es mayor que la máxima del terreno.



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a) Si la pendiente media del terreno es menor que l a máxima del trazado.

En este caso se pueden presentar tres soluciones:

1. A partir del punto “A”, con una pendiente máxima llegamos a “m” y después, con poca pendiente llegamos a “C” puesto que se ascendió bastante al inicio. La desventaja de esta solución es que nos alejamos rápidamente de los terrenos llanos de la parte baja y después mantenemos la carretera por los terrenos altos y quebrados.

2. El caso contrario, a partir del punto “A”, con poca pendiente llegamos a “n”, recorriendo los terrenos llanos del valle y de allí forzar la pendiente para ascender muy rápido a la divisoria “C”. Esta solución conviene si la ladera no esta surcada de muchas quebradas; implica el mantenimiento de una pendiente elevada uniforme, ya que la longitud es menor que las de las soluciones anteriores.

3. De manera general, se adopta una solución intermedia como la indicada por el trazo ARSC. Ver Figura 2-20.

Figura 2-20. Alternativa para unir un punto de la d ivisoria y otro en el talweg

b) Si la pendiente media del terreno es mayor que l a máxima del trazado.

En el caso anterior se logra llegar a “C”, haciendo variaciones en las pendientes con el fin de seleccionar los terrenos de topografía más favorable; pero sucede con frecuencia el caso que por más que se ponga la pendiente límite en toda la longitud recorrida en el sentido general, se queda la línea siempre muy baja. En este caso, el terreno tiene una pendiente mucho mayor que la límite fijada y entonces no hay otra alternativa que efectuar un desarrollo o sea un aumento de longitud. En el perfil que se muestra en la Figura 2-21, suponemos que se asciende desde “A” y se llega a “B” con la pendiente máxima “S” y que entre “B” y “C” la pendiente del terreno la exceda. Descendiendo de “C” con la pendiente máxima “S”, la rasante será CEBA. La altura por salvar con los desarrollos es DB y la longitud de estos es DEB. Supongamos que en Q, B o N existen valles laterales para desarrollar la vía; entonces, el alargamiento de la carretera puede obtenerse desarrollando en el valle principal o en la quebrada o quebrada secundaria que presentan condiciones favo-rables para efectuarlos. Si en “F” y “Q” existiesen que-bradas laterales apropiadas, la rasante de la carretera sería finalmente AFNQMC.

Figura 2-21. Forma de obtener la rasante cuando l a pendiente del terreno es mayor que la máxima del trazado



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3°. Unir dos puntos separados por una divisoria. Cuando los puntos por unir están separados por una divisoria, el punto de paso será el abra elegida en el reconocimiento. Se determina la altura de cruce (h) y si se ha de pasar por un corte a cielo abierto o por un túnel. Se desciende a uno y otro lado hasta alcanzar los terrenos llanos del valle. Se hace así, porque es más fácil encajar la carretera en el valle que en la montaña. Ver Figura 2-22.

Figura 2-22. Reconocimiento entra dos puntos separ ados por una divisoria

4°. Unir dos puntos separados por un talweg o quebr ada.

Se presenta dos casos Ver Figura 2-23:

a) Que la dirección general del trazado AB sea transversal al valle. b) Que lo recorra en su sentido longitudinal CD

En el primer caso, se buscará, naturalmente, unirlos por una recta ubicando el puente en lo posible en esa recta.

En el segundo caso, se estudiará la margen más favorable a fin de llevar por ella el trazo y después cruzar el río lo más perpendicularmente que se pueda, siendo la margen más favorable no solo la que tenga mejores condiciones de topografía, sino que tenga poblaciones o centros de producción más importantes. Para el efecto, se tiene que estudiar las dos márgenes y comparar sus condiciones.

Figura 2-23. Posibilidad de paso de un río 1.3.5. Desarrollos

Cuando el valle que sigue el trazado se presta para efectuar el alargamiento de la carretera, el sistema de desarrollo es el indicado. Los desarrollos pueden ser:

� Desarrollos en Zigzag � Desarrollos contorneantes o en vuelta abierta � Desarrollos en lazo.

1. Desarrollados en Zig – Zag.

Este desarrollo se efectúa en una ladera empezando del punto más bajo y ascendiendo con la pendiente media, se determina un lugar conveniente para situar una curva de volteo (lazo loop o revuelta) donde, cambiando de dirección siempre ascendiendo con la pendiente media, se busca otra zona para ubicar la curva de volteo y regresar ascendiendo nuevamente. De esta manera se continua hasta alcanzar el punto “C”. La Figura 2-24 ilustra este desarrollo.



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Como se observa, estos desarrollos se caracterizan por estar compuestos de tres o más ramas superpuestas sobre la misma ladera y cuyas ramas están conectadas por curvas de volteo de radio reducido.

Figura 2-24. Desarrollo en Zig - Zag

Se debe tener presente dos condiciones muy importantes. a) Para la ubicación de la curva de volteo, se debe seleccionar las zonas lo más llanas

posible; de lo contrario, la carretera tendrá grandes movimientos de tierra en esa parte. Las curvas tendrán radios mínimos.

b) Procurar que las ramas estén lo suficientemente alejadas una de la otra para que

los taludes no se toquen al construirse. Para el efecto es conveniente sacar secciones transversales que corten todas las ramas del desarrollo con la ubicación de la plataforma.

Si varias ramas están superpuestas, se tiene los siguientes problemas:

i. Con respecto a su construcción: se verá entorpecida por la proximidad de las

ramas y se construirá primero la rama superior, para después pasar a la inferior y evitar que caiga el material y se duplique el trabajo. Además, la rama inferior debe estar muy alejada de la superior para poderlas trabajar caso contrario, los obreros que trabajan en la parte baja pueden sufrir accidentes por la caída de piedras y otros materiales que ruedan de arriba.

ii. Con respecto al mantenimiento: cuando las ramas están próximas se presentan los mismos inconvenientes, todos los derrumbes que caigan en la rama superior no pueden ser echados hacia abajo porque caen a la rama inferior; se sacarán, entonces en camiones y esto es caro y entorpece la conservación. Si cae un aluvión o se produce un derrumbe transversal a la ladera, toca a la carretera en varios puntos distintos.

2. Desarrollos en vuelta abierta o contorneantes.

Se caracterizan porque en ellos se aprovechan las quebradas de orden superior para ganar altura. Esta es la forma más conveniente de desarrollar y es la que se debe de buscar de preferencia, ya que se evitan todos los inconvenientes mencionados para los anteriores. (Ver Figura 2-25). Sin embargo, tienen dos desventajas:

a) Es necesario hacer obras de fábrica y rellenos al paso por las quebradas. Esto es

caro. b) Al contornear la quebrada, el trazo posiblemente será muy quebrado con muchas

curvas y contracurvas de radio pequeño.



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Si la topografía lo permite, es preferible contornear lomadas o mamelones.

Figura 2-25. Desarrollo en vuelta abierta

3. Desarrollos en vuelta de lazo.

Se caracterizan estos desarrollos porque el trazo está localizado en una quebrada, recorriendo una de sus laderas por dos veces y por la opuesta una vez. De esta manera, se gana altura empleando ambas laderas y cruzando la corriente de agua por dos veces y a diferente altura. Figura 2-26.

Figura 2-26. Desarrollo en vuelta de lazo.

Como se ha visto, los desarrollos no tienen otra finalidad que la de ganar altura, y como todo alargamiento de la carretera se traduce en un aumento del costo de construcción y en los gastos de explotación, han de ser lo más cortos que se puedan. Por esto, se procurará:

� Tener en las ramas pendientes medias relativamente altas, aunque sin legar

nunca a las pendientes máximas fijadas. � Evitar los tramos de pendiente muy suave. � Evitar, también los tramos en contrapendiente.

Los dos últimos casos constituyen pérdida de altura, lo que no es recomendable en tramos en desarrollo. Tanto para los desarrollos como por tratar de llevar la ruta por los puntos obligados de paso, las carreteras tienen mayor longitud. En nuestro país, por lo accidentado que es su territorio, se obtienen longitudes hasta 40% mayores que las correspondientes a las rectas entre dos puntos. De este aumento, más o menos la mitad corresponde a desarrollos y curvas necesarias entre los puntos obligados de control. Entonces para que el aumento sea mínimo, debe procurarse que el alineamiento entre los puntos de paso obligado sea lo más recto posible.



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B. Línea de Gradiente en el Terreno con el eclímetro

Cuando no se cuenta con un plano a curvas de nivel o cuando se desea visualizar la línea de gradiente en el terreno, se realiza el trabajo de campo para llevar la línea de gradiente con el uso del Eclímetro o Nivel Abney que están gradados en grados y minutos. Como las pendientes generalmente se expresan en porcentaje, a veces se requiere pasar de una graduación a otra, lo cual, dentro de los valores de pendientes usuales en carreteras, se puede hacer sabiendo que 1% de pendiente corresponde a un ángulo de 0º 34’ 30”.

Tabla 2-1. Relación entre pendientes en % y en grad os.

A la línea de gradiente también se le llama Línea Neutra o Directriz. El trabajo se realiza en la forma siguiente: Supongamos que empezamos el estudio estacionados sobre la rasante, como se ve en la Figura Nº 2-27. Se coloca el eclímetro sobre un jalón de 1.50 m de alto y se mira por el instrumento al jalonero que está adelante a cierta distancia. Si se lee 1.50 m en el jalón, ambos puntos están marcando la rasante deseada, si se lee menos de 1.50 m, la rasante está en corte en el punto donde está el jalón y si se lee más de 1.50 m, la rasante esta en relleno. Se registra en la libreta la altura de corte o de relleno, se avanza hacia delante para colocarse en el lugar donde estuvo el jalonero; al mismo tiempo el cadenero estará midiendo la distancia entre los dos puntos (emplear siempre distancias horizontales, pero no se requiere gran precisión). Anotar esta distancia y el número de la estación. Los puntos se irán señalizando con marcas de fácil identificación (banderas, varillas o cañas de 2 m., etc.) para facilitar el trabajo posterior de la brigada encargada de la “Línea P”

Figura 2-27. Cortes y rellenos obtenidos con una l ínea de gradiente

La Figura 2-28 muestra el Eclímetro y como se realiza su corrección.



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Figura 2-28. Eclímetro o Nivel Abney



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Figura 2-29. Planta y perfil que muestran los corte s y rellenos al llevar una línea gradiente.

1.3.6. Formas de llevar un trazado. Los siguientes ejemplos ilustran la forma de llevar un trazado.

a) Trazado a través de una quebrada.

Figura 2-30. Estudio del trazado a través de una q uebrada.



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b) Trazado para descender por una ladera ondulada

Figura 2-31. Línea de gradiente para descender por una ladera ondulada.

c) Trazado para una ruta ubicada en un cerro

Figura 2-32. Línea de gradiente para descender por una ladera ondulada.

1.3.7. Evaluación de los trazados.

La evaluación de los trazados se analizará teniendo en cuenta los tres factores principales que intervienen para compararlos desde el punto de vista de la explotación de la vía. Estos son: longitudes, pendiente y curvatura.



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1.4. ESTUDIOS PRELIMINARES

1.4.1. Introducción.-

Aprobados los estudios de reconocimiento y la selección de la mejor ruta, se realiza la etapa de los ESTUDIOS PRELIMINARES o ANTEPROYECTO de la carretera, que consiste en fijar en los planos la línea que mejor cumpla los requisitos planimétricos y altimétricos impuestos a la vía, de acuerdo a su clasificación. Es decir se lleva a cabo el trazo preliminar, que no es más que la poligonal abierta.

El estudio preliminar es una etapa intermedia entre los reconocimientos y los estudios definitivos. En el estudio preliminar se realizará las siguientes actividades:

1) Fijar en forma bastante aproximada la línea poligonal que servirá de base para ubicar el

Eje de la carretera y que necesariamente debe ir por la ruta seleccionada. En esta poligonal se fijará la ubicación de puentes, pueblos, etc.; así como túneles, muros y desarrollos.

2) Se tomarán los datos necesarios para confeccionar un plano a curvas de nivel, un perfil

longitudinal y las secciones transversales que permitan hacer un presupuesto del movimiento de tierras.

3) Se obtendrán datos necesarios para la ubicación de puentes muros, túneles, obras de

drenaje, curvas de desarrollo, etc. 4) Se hará un presupuesto preliminar aproximado del costo de la carretera.

1.4.2. Levantamientos Topográficos.-

La Topografía tiene un rol trascendental en la elaboración de proyectos de ingeniería, ya que es sobre planos topográficos en los que se diseñan los proyectos, y si estos no se ejecutan con un adecuado control de calidad, los errores que se pudieran cometer afectarán los diseños, creando problemas al momento de ejecutar la obra. En el caso de obras viales el uso de estaciones totales, GPS y softwares especializados han contribuido a realizar trabajos topográficos con mayor precisión, pero es importante resaltar que las máquinas por sí solas no hacen nada, solo harán lo que el operador le indique, por lo tanto si no se cumple con todos los pasos específicos para cada tipo de trabajo, estaremos cometiendo errores que en algunos casos pueden ser muy graves. La forma más adecuada de trabajar la topográfica de un proyecto vial, debe de seguir los siguientes pasos: 1. Establecimiento de una poligonal de apoyo enlazada al sistema de coordenadas UTM

mediante un enlace directo a puntos existentes del IGN u otro organismo que las haya establecido o mediante puntos de control satelital GPS ubicados cada 10 Km que permitan conformar un sistema de poligonales cerradas. � Las poligonales de apoyo deben de medirse en circuitos cerrados, tomando los

ángulos horizontales en ambas posiciones de anteojo (directo e invertido) y las distancias medirse en ambas direcciones (reciprocas), a fin de tener un promedio de medidas y valores que permitan detectar errores.

� Se evitará en lo posible el uso de poligonales abiertas.

� Las tolerancias de cierre para la poligonal será:

Angular :10” √n , donde n es el número de vértices Lineal : 1/10,000

� Los puntos serán ubicados en los lugares más convenientes, tanto por visibilidad hacia el área de trabajo, como por seguridad, para garantizar su permanencia.



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� Los puntos deben ser monumentados preferentemente mediante hitos de concreto con

varilla de fierro de ½” y señalados convenientemente para su fácil ubicación.

2. Establecimiento de una red de nivelación diferencial, con nivelación de ida y vuelta, colocando Bench Marks cada 500 m. Los BMs deben de ser monumentados convenientemente con hitos de concreto o placa de bronce empotrada en concreto, o señalizados sobre roca firme, y ubicados fuera de las áreas de movimiento de tierras a fin de no ser destruidas. Se hará una descripción del punto que permita su fácil ubicación. Tolerancia : ± 0.012 √ k en metros. K = distancia nivelada en kilómetros.

3. Establecimiento de la poligonal de trazo, conformada por los puntos de intersección de los alineamientos del eje del trazo (PI). Los PIs del trazo se deben de referenciar para poder ser ubicados fácilmente.

4. Estacado del eje. Dada la facilidad de uso de softwares que permiten obtener las coordenadas correspondientes al estacado del eje del trazo. Se recomienda realizar el estacado por el método de radicación a partir de de los puntos de la poligonal, usando la función de replanteo de la estación total.

5. Levantamiento de secciones transversales. Las secciones deberán de levantarse en una

poligonal en una longitud suficiente para poder medir exactamente los volúmenes de tierra a mover, tanto en corte como en relleno.

� Las secciones transversales se tomarán cada 20 m. en alineamientos rectos y

cada 10 m en alineamientos en curva. � Se deberá levantar secciones transversales en posiciones intermedias cuando

haya variaciones del relieve del terreno (quebradas o prominencias del terreno), que puedan afectar los Metrados al no ser considerados.

� Deberán levantarse en una longitud suficiente para poder definir exactamente los volúmenes de tierra a mover, por lo menos 10 m. más allá del borde del talud en corte y del pie del talud en relleno.

6. Los levantamientos topográficos necesarios para el diseño de obras de arte o estructuras

especiales, defensas ribereñas, etc., deben ser ejecutadas por radiación a partir de la poligonal de apoyo o puntos establecidos para tal efecto.

7. Cuando se use libretas de campo, deberán tener un sentido correlativo de todas las

actividades que el estudio requiera, indicándose en ellas:

� Título en la contratapa de la libreta de campo � Zona o sector de trabajo � Nombre del operador, � Índice de la labor realizada, � Fecha de trabajo, � Marca y número del instrumento empleado, � Croquis o gráficos necesarios.

1.4.3. Levantamiento del eje de la poligonal.

Cuando el levantamiento de la faja de estudio se va a realizar por métodos topográficos, en el terreno se lleva una poligonal formado por una serie de trazos rectos, que se supone se aproximará al eje definitivo. Pueden utilizarse poligonales de estadía o de precisión, las que se diferencian entre sí por el grado de exactitud requerido. Ambos tipos de poligonales sirven de base para el estudio definitivo. Puntos de Referencia.- Como entre le trazado de la poligonal y la localización del eje definitivo suele transcurrir un largo tiempo, las estacas de los vértices pueden sufrir deterioro o extravío. Para poder restablecer estos puntos se deja referencias en el terreno. La Figura 2-33, muestra las formas de realizar estas referencias.



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Figura 2-33. Formas de hacer referencias de vértic es en el terreno.



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Estacado de la poligonal.- El estacado de la poligonal se efectúa cada 20 m., pero si el terreno es muy plano y regular se puede hacer cada 40 m., y si el terreno es muy accidentado, disminuirá el intervalo a 10 m. En los planos las estaciones irán de izquierda a derecha. En la figura 2-34 se muestra la forma de estacar una poligonal.

Figura 2-34. Forma de estacar la poligonal.

Secciones Transversales.- A fin de tener la información del terreno que se encuentra a los lados de la poligonal y referir a esta los accidentes topográficos, edificaciones, carcas, caminos, cursos de agua, zanjones y otros comprendidos en la zona del levantamiento, así como para el cálculo de volúmenes de tierra a mover se toman secciones transversales a esta. Esto se puede hacer con nivel de anteojo o el eclímetro. La Figura 2-35 muestra el alineamiento de las secciones transversales.

Figura 2-35. Alineamiento de las secciones transve rsales.

Levantamiento de la Poligonal de Precisión o “Línea P”. La Línea Preliminar o Línea “P”, es una poligonal angular que sigue estrechamente la Línea de Bandera. Proporciona el reticulado para la topografía y el estudio del trazo. Ver la Figura 2-36.



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Figura 2-36. Levantamiento de la Línea P. Los pasos a seguir para el trazo de la línea preliminar es la siguiente: 1. Establecer y marcar el punto de partida.

a) Si fuera posible, seleccione un punto tal como un cruce de carreteras o un

puente, que pueda ser identificado fácilmente en las fotografías aéreas. b) Tome referencias completas del punto de partida, de modo que pueda ser hallado

varios años después, si fuera necesario. c) Descríbalo completamente en sus anotaciones.

2. Establecer el azimut del punto de partida.

a) Si hubiera un hito o monumento del IGN, de la Dirección del MTC o de

cualquiera oficina que confecciones mapas, dentro de una distancia de 5 kilómetros del comienzo del proyecto obtenga las coordenadas UTM del hito para establecer su posición geográfica y su azimut inicial.

3. Determinar la cota del punto de partida.

a) Si hubiera B.M. (Bench Mark) establecido por cualquiera de las entidades

mencionadas dentro de los 5 kilómetros desde el punto de partida, realizar la nivelación para establecer su cota.

b) Si no se dispusiera de un B.M, establezca su cota con un equipo topográfico (altímetro).

4. Finalmente, Realizar el Kilometraje.

a) Si existiera un poste kilométrico de carretera dentro de los 5 kilómetros desde. El

punto de partida, mida la distancia a él. b) Si no hubiera un poste kilométrico, asuma un kilometraje. (podría ser por ejemplo

0 + 000)

5. Al correr la Línea P, no haga ningún esfuerzo es pecial para la obtención de tangentes largas, pero haga lo posible por conserva r la velocidad, mientras se mantiene el orden de precisión requerido. Tome las siguientes precauciones:

a) Evite obstáculos, tales como árboles grandes y edificios, pasando el trazo por el costado de ellos.

b) Evite o disminuya al mínimo el daño a los sembríos existentes, árboles frutales o arbustos ornamentales. Trate de pasar el trazo paralelamente a las hileras de



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maíz, cáñamo y otros sembríos que se cultiven en columna y no diagonalmente en forma transversal al terreno.

c) Coloque estacas marcando las estaciones cada 20m. d) No pierda el tiempo tratando que estas estaciones estén exactamente en una

línea. Si la estaca cae dentro de los 5 cm con respecto al alineamiento, es suficientemente exacto para los fines topográficos y no afectará apreciablemente el cadeneo.

e) Coloque “hitos”, maderas durables o hitos de concreto, para marcar cada PI. Estos deberán tener unos 5 cm de diámetro y por lo menos unos 20 cm de largo y estarán a nivel con el terreno. Marque la estación en una “Estaca de resguardo” colocada al costado de la estaca de tránsito y ligeramente recostada en ella. Coloque también en las tangentes largas, algunas estacas POT (Punto sobre tangentes) intermedias.

f) En tangentes largas, haga que el trazador lea el ángulo y se desplace hacia delante al siguiente PI o POT, mientras el cadenero continúa midiendo la distancia. El cadenero que se sitúa atrás, puede seguir manteniendo al cadenero de adelante dentro del alineamiento, alineando al “ojo” con un jalón colocado en el PI. De esta forma, se ahorra una gran cantidad de tiempo.

g) Haga una doble lectura por repetición de todos los ángulos del PI, anotando tanto el ángulo simple como el doble, en su libreta de campo. Todos los puntos intermedios POT de las tangentes serán tomados dos veces, basculando el lente y luego girando 180° para la segunda lectura.

h) Tome observaciones solares adicionales a intervalos no mayores de 10 kilómetros. Anote las observaciones en las mayores de 10 kilómetros. Anote las observaciones en la libreta de campo y corrija los azimutes para que se correspondan, luego de considerar tolerancias por convergencia de meridianos.

6. Consérvese notas de campo bien legibles.

a) Regístrese las estaciones, los ángulos del PI, según sea a la derecha o a la

izquierda, el azimut verdadero y declinación magnética de cada rumbo. b) Regístrese distancias a las corrientes de agua, caminos, cercas y cruces de

líneas e propiedad. c) Regístrese la fecha y número de estación del comienzo y final del trabajo de cada

día, así como los nombres de los componentes de la brigada de campo. d) Haga un índice diario de sus anotaciones de campo.

7. Corra la nivelación del perfil de la línea P.

a) Obtenga la altura del terreno para cada estaca ubicada cada 20m, en cada PI y

en los puntos intermedios que muestren accidentes notorios en el perfil del terreno. Lea las alturas del terreno, aproximando al centímetro.

b) Coloque bench marks a intervalos no mayores de 1 kilómetro y en todos los puntos apropiados para la ubicación de puentes. Describa cada bench mark completamente en sus anotaciones, de modo que puedan ser hallados posteriormente. Compruebe cada punto de cota conocida (bench mark) con respecto a la cota de bench mark anterior, mediante varios puntos de cambio. Si al verificar el circuito, no se comprueba que esté dentro de los límites indicados por una “Exactitud de Tercer Orden Modificado”, repita el trabajo hasta que dentro de esta aproximación. (esto es importante especialmente porque dicha línea de bench marks que se ha establecido para la línea P, será empleada para el trazo final y también durante todo el proceso de construcción).

8. Calcule las coordenadas de cada PI y dibuje su p osición en el “Plano de Ruta”,

Calcule las coordenadas de cada PI y dibuje su posición en el “Plano de Ruta” a la escala de 1/10,000. Si las coordenadas oficiales de la Carta Nacional (Sistema Mercator Transversal) no fueran conocidas, asuma su origen de coordenadas para su estudio. En la Figura 2-37 se muestra el Plano Típico de Ruta. Se usará el Plano de Ruta para confeccionar los rollos de planos topográficos y para hacer un índice gráfico de dichos rollos. También se usará el Plano de Ruta en el letrero de los planos de construcción.



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Obtenidos todos los datos de campo se procede en el gabinete a vaciarlos en un plano, empezándose a dibujar la línea preliminar o poligonal base, llevando las longitudes y los ángulos correspondientes a las diferentes alineaciones. Este procedimiento tiene el inconveniente de que el error en un vértice se arrastra a los siguientes, por lo que es más conveniente calcular las coordenadas de los diferentes vértices tomando uno de ellos como origen y como ejes un lado y la perpendicular a él. Una vez dibujada la poligonal base o línea preliminar, se termina el plano dibujando las curvas de nivel.

1.4.4. Dibujo de los planos de la faja de estudio.

Con los datos de la poligonal se precisión, se confeccionan los planos de planta, perfiles longitudinales y secciones transversales. El plano clave a escala 1/10000 ó 1/25000, permite obtener la disposición adecuada de las lámina de planta sobre las cuales se elabora el estudio preliminar. Ver Figura 2-37. Plano de Planta .- Se dibujan generalmente en escalas 1/1000 y para terrenos muy planos en escala 1/2000. La poligonal dibujada deberá indicar los siguientes datos:

• Número de cada PI, • Angulo de intersección o deflexión de cada PI, • Rumbos entre los Pis, • Distancia calculada entre los Pis, • Coordenadas de cada PI.

Figura 2-37. Plano típico de conjunto clave. Plano de Perfil Longitudinal .- Se dibujan generalmente en escalas 1/1000 horizontal y 1/100 vertical, ó 1/2000 horizontal y 1/200 vertical. Esta relación de escalas facilita la visualización de los datos del perfil. En estos planos se dibujarán el perfil natural del terreno, indicando los detalles importantes de la topografía del terreno, quiebres de este, quebradas, ríos, pasos obligados, etc. Ver Figura 2-38.



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Plano de Secciones transversales .- Se dibujan a escalas 1/100 ó 1/200. Y muestran el dibujo del perfil del terreno transversal al eje y en cada estaca en la que se ha levantado la información. Ver Figura 2-38.

Figura 2-38. Plano de planta, perfil longitudinal y secciones transversales. 1.4.5. Brigadas de trabajo de campo para los estudi os de carreteras.

1. Generalidades .- El trabajo de campo para realizar el estudio de trazo de una carretera es

una labor de mucha importancia y responsabilidad por lo que comúnmente se efectúa por brigadas de especialistas que desempeñan diferentes actividades.



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A continuación se expone como se organiza y como trabajan los ingenieros con el personal auxiliar formando “BRIGADAS DE ESTUDIOS” y encargándose, cada una de ellas, de parte de la labor.

2. Clases de Brigadas.- Las Brigadas son tres:

1. Brigada de Trazo

Ingeniero Jefe Ingeniero Asistente 1(Trazador) Cadeneros y ayudantes (Porta instrumentos, estaqueros, trocheros, etc.)

2. Brigada de Nivelación

Ingeniero Asistente 2 (Nivelador) Portamiras y ayudantes (Porta instrumentos, trocheros, etc).

3. Brigada de Topógrafos

Ingeniero Asistente 3 Cadeneros y ayudantes (trocheros, etc.)

Esta organización típica se modifica según las circunstancias.

3. Labor de cada ingeniero de las brigadas- Se describe en detalle la labor de cada uno

de los ingenieros responsables de cada una de las Brigadas:

Ingeniero Jefe.

El Ingeniero Jefe basado en los reconocimientos de ruta, realiza los reconocimientos de trazo a que se acaba de referirse. Va fijando los vértices de la poligonal, va estudiando la ubicación de los puentes, de las curvas de volteo de los desarrollos, etc. Este ingeniero es como su nombre lo indica, el Jefe de todos los trabajos y es el responsable del rendimiento y avance de las brigadas. El coordina la labor de todo el personal, ubica los campamentos y decide su traslado, etc.

Ingeniero Trazador Fijados los vértices de la poligonal, el Ingeniero Trazador colocará estacas en las marcas dejadas por el Ingeniero Jefe, marcas que, generalmente son jalones, y haciendo estación en esas estacas con su teodolito tomará el ángulo con la dirección trazador hará alinear a los cadeneros en la dirección de los alineamientos marcados y hará colocar estacas cada 20m quedando así ubicado el eje de la carretera. Debe de ir clasificando el terreno estaca por estaca, dado que servirá para confeccionar el Presupuesto.

Ingeniero Nivelador El Ingeniero Nivelador lo primero que hace es buscar un Benh Mark (BM) o punto de partida fijo y estable. Este punto debe tener cota conocida y servirá de base a toda la nivelación. La nivelación se comienza junto con el estacado y el aparato debe ubicarse fuera del eje en un sitio en que pueda dominar varias estacas. Cuando no puede ya ver estacas, busca lo que se llama “cambio”, o sea un lugar en que pueda trasladarse con su instrumento que vea el punto fijo marcado como última vista de la estación anterior y que, además, domine varias estacas nuevamente. Las nivelaciones en carreteras deben siempre de cerrarse.

Topógrafos Los topógrafos trabajan con el eclímetro y la wincha y además un jalón. Los perfiles Transversales o Secciones que son los que sacan los topógrafos se levantan a cada lado del eje una cantidad variable que depende del ancho de la faja de terreno que se desea levantar. Se deberá de tomar todos los cambios de inclinación transversal del terreno.



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1.5. ESTUDIOS DEFINITIVOS 1.5.1. Introducción

Terminados y aprobados por las secciones técnicas respectivas los Estudios Preliminares, se procede a efectuar los ESTUDIOS DEFINITIVOS o PROYECTOS. En estos estudios se estaca en el terreno el Eje Definitivo de la Carretera, de los puentes y obras de arte. Cuando se trata de obras de menor importancia, se puede pasar directamente de los reconocimientos a los Estudios Definitivos, pero en las regiones accidentadas y tratándose de obras importantes deben de hacerse previamente los Estudios Preliminares. Los Estudios Definitivos preceden inmediatamente a los trabajos de construcción. El ingeniero, para hacer los Estudios Definitivos, recibe todos los planos, perfiles, presupuestos, etc., de los preliminares, estudiándolos para darse bien cuenta de la labor por desarrollar, la que se efectúa una parte en el campo y otra en el gabinete, desenvolviéndose ambas armónicamente. El propósito del Estudio definitivo es obtener la información de campo que se necesita para la preparación de los planos de construcción, las especificaciones técnicas, y el presupuesto de la obras. El estacado del Eje de la carretera y de sus obras de arte y drenaje se efectúan en el terreno mismo; cuando el Proyecto Definitivo se efectúa en gabinete, los trabajos de campo corresponden al replanteo del Proyecto. El Estudio Definitivo consta de las siguientes etapas:

1. Estacado del eje, nivelación y secciones transversales. 2. Estudio de drenaje 3. Estudio de suelos y materiales. 4. Diseño de las obras de arte y auxiliares 5. Diseño del pavimento 6. Estudio del derecho de Vía 7. Metrados y presupuesto de la obra.

Los documentos que el proyectista confeccionará para cada proyecto de carreteras son: Plano Clave, Juego de Planos, Memoria Explicativa, Especificaciones Técnicas, Metrados, Análisis de Precios Unitarios y Presupuesto.

1.5.2. Principios Generales.

1. El relieve del terreno es el elemento de control de la Velocidad Directriz, y por consiguiente del

radio mínimo de curva y demás características técnicas del proyecto.

2. Se reemplazarán por alineamientos largos los tramos cortos que formen ángulos muy obtusos.

3. En general, no se diseñarán curvas horizontales menores al radio mínimo especificado en las normas del proyecto.

4. En terreno ondulado se empleará un alineamiento suave con curvas amplias y continuas en lugar de tangentes largas. Únicamente en terreno muy plano, se podrá diseñar tangentes largas, cuya longitud estará regulada por factores síquicos del conductor.

5. Entre dos curvas de sentido contrario se interpondrá un tramo recto, cuya longitud mínima, se fija en función a la transición del peralte.

6. En general, se evitará el empleo de curvas compuestas, tratándose se reemplaza por una sola curva, o bien por una poli céntrica de tres centros, en la cual las dos curvas extemas tengan igual radio. Excepcionalmente, se podrá usar curva compuesta, siempre que la diferencia de sus radios, no sea mayor de 30%.



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7. Se evitará el empleo de curvas del mismo sentido cuando estén separadas por un tramo en tangente menor de 450m. Cuando la tangente sea menor de 100m, deberán reemplazarse por una sola curva o, excepcionalmente por la poli céntrica.

8. Se evitarán variaciones bruscas en el alineamiento. En un alineamiento con tangentes largas, se emplearán curvas extremadamente amplias y suaves, mucho más suaves que la mínima requerida para la velocidad de diseño.

9. Cuando se trace en terrenos planos, ninguna curva deberá tener un radio menor de 500 m y sería mucho mejor si se aumentara ese mínimo a 1000m. Cuando sea necesario locar una curva cerrada, se introducirán en el alineamiento curvas menos pronunciadas a fin de preparar al conductor antes de llegar a la curva cerrada.

10. En lugares donde sea necesario hacer pequeños cambios de dirección, se dará suficiente longitud a la curva circular para evitar que aparezca como quiebre de la tangente. O para ello, deberá respetarse la siguiente condición: Para ángulos de deflexión de 5°, la longitud de la curva no será menor de 150m para ángulos menores, la longitud de la curva aumentará en 30m por cada grado de disminución del ángulo de deflexión. No deberá diseñarse nunca una deflexión menor de 1°.

11. Como norma general, no se admitirán dos curvas horizontales consecutivas en las que el coeficiente de radio mayor o menor sea superior a 2.5 excepto si el radio menor es mayor de 350m. Así mismo, el radio de una curva contigua a una alineación recta de longitud superior a 1,500 ó será inferior a 250 ó 150 m respectivamente.

12. Cuando sea posible y sin sacrificar un buen alimento, se tratará de ubicar los puentes en ángulo recto a la quebrada. Sin embargo, recuérdese que en el análisis final de un trazo el puente es simplemente una sección extraordinariamente cara de la carretera y, por ello, no se deberá aceptar un mal alineamiento ni una gradiente defectuosa, únicamente para lograr diseñar puentes más económicos. Los puentes pueden ser diseñados para satisfacer cualquier condición impuesta por el alineamiento, gradiente o oblicuidad.

13. Solamente en terreno plano, el alineamiento deberá ser tan directo como sea posible. El número de curvas debe limitarse a aquellas para la que existen una justificación técnica.

14. El uso de los valores límites debe reservarse para las situaciones críticas. Por esta razón deben de darse Normas de Proyecto tanto “Límites” como “Convenientes”.

cap ii estudios de caminos

Engineering