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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL. ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA. “PROYECTO GEOMETRICO DEL CAMINO TEPALCINGO A IXTLILCO EL CHICO EN EL ESTADO DE MORELOS” TESIS QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO CIVIL. PRESENTA: FELIX OCTAVIO SEGURA MENESES. ASESOR: ING. ISMAEL ESQUIVEL TAVARES. ZACATENCO, MEXICO, D.F 22 DE OCTUBRE DE 2012 INSTITUTO .POLlTÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERJA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO SUBDIRECCiÓN ACADÉMICA / ACTA DE REVISiÓN DE TRABAJO TERMINAL En la Ciudad de México, D. F. siendo las ~Q ; I Z horas del día ~ del mes de 66ft @!CII1x-e del año • Q 011 , se reunier9n los miembros de la Comisión Revisora designada por la Subdirección Académica de la Escuela Superior Unidad revisar el trabajo \.\ C . :zroRv /Q7i'W', pasante de la carrera de Ingeniería Civil, plan con nÚmero de boleta O") . ' para obtener el título de Ingeniero Civil. Ya revisada y después de intercambiar opiniones, los miembros de la Comisión acordaron APROBAR EL TRABAJO TERMINAL. .::h Wl CAclo\ ~ 0011 W fc.d, ({ 9 . . (nombre y firma) - . .Se anexa a la presente un ejemplar del trabajo terminal. ɧ6/Jf . . ATENTAMENTE iM§~N~ w-.: IA ~QiIt "LA TÉCNICA AL SERVICIO DE LA PATRIA" " I: /A J~A~Q¡d~i"iCrlJllA u. ZAc. . Y.O . BO~ · (, ~ --4F--2-.~ t.il D O P 2012 1) C/ON iM/CA c.c.p. -Jefe del Depto. de Formación Profesional enlngenierlaAplicada. Expediente: INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUE:LA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA , UNIDAD ZACATENCO CARTA CESiÓN DE DERECHOS En la Ciudad de México, D. F., el día ,e: ' del mes de ocLk"'ffi ' del año '2 C> 12 , el (los) que suscribe (n) =:G\,,, o,,\c;ú\o beE1?~C\ ' ~Y\a;;:no . ' alumno (s) de la EscUela Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad Zacatenco, con número (s) de boleta 1, OOS ';)/crrQ9 " manifiesta (n) ser el autor (es) intelectual (e~) del presente Trabajo Terminal y I;lab~r sido asesorado (s) por el (los) C.(CC.): y cede(n) los derechos del trab~jointitulado: Qrevote"\-' , fieO'01J~\CQ ~e\ COWWlC \:,~j OlO':? \x\\~c.c 6\ rbw:> ea 6\ K>\a>.o~ ~ke,\CQ al Instituto Politécnico Nacional para su difusión con fines académicos y de investigación. ,A los usuarios de la informaci~n aquí contenidá, no se les autoriza a reproducirla por ningún medio, sin la autorización expresa de su autor, la cual se puede obtener solicitándola al correo correo ' electrónico del pasante, si el permiso se otorga, el usuario deberá dar el agradecimiento correspondiente y citar la fuente del mismo. , , ' Nombre Irma Para mis maestros y maestras: Los maestros y maestras que con su don tan especial; que les permite no solamente transmitir información, sino compartir un mundo de conocimientos, despertar los sentimientos de sus alumnos y desarrollar su inteligencia y espíritu. Son personas que trascienden y dejan huella en muchas generaciones ya que tienen la enorme responsabilidad de formar a personas de bien, por eso y muchas otras cosas más, gracias. Felix Octavio Segura Meneses. 2012 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL. FELIX OCTAVIO SEGURA MENESES. 22/10/2012 PROYECTO GEOMETRICO DEL CAMINO TEPALCINGO A IXTLILCO EL CHICO EN EL ESTADO DE MORELOS. I INDICE. INTRODUCCION------------------------------------------------------------------------------------II GENERALIDADES---------------------------------------------------------------------------------IV JUSTIFICACION----------------------------------------------------------------------------------XIV CAPITULO I.- ESTUDIOS DE INGENIERIA DE TRANSITO---------------------------16 CAPITULO II.- ANTEPROYECTO-------------------------------------------------------------23 CAPITULO III.- ALINEAMIENTO HORIZONTAL------------------------------------------34 CAPITULO IV.- ALINEAMIENTO VERTICAL----------------------------------------------47 CAPITULO V.- PROYECTO TRANSVERSAL----------------------------------------------52 CAPITULO VI.-CURVA MASA------------------------------------------------------------------59 CAPITULO VII.- OBRAS COMPLEMENTARIAS DE DRENAJE----------------------65 CAPITULO VIII.- ANALISIS DE LA INFORMACION DE LLUVIA--------------------70 CAPITULO IX.-PROPUESTA DE DRENAJE-----------------------------------------------76 CAPITULO X.- OBRAS DE DRENAJE-------------------------------------------------------91 CAPITULO XI.- ANALISIS DE RESULTADOS-------------------------------------------111 CAPITULO XII.- BIBLIOGRAFIA-----------------------------------------------------------CXVI INDICE DE FIGURAS-------------------------------------------------------------------------CXVII INDICE DE TABLAS---------------------------------------------------------------------------CXIX ANEXOS------------------------------------------------------------------------------------------CXXI II INTRODUCCION. Por necesidad los primeros caminos fueron vías de tipo peatonal (veredas) que las tribus nómadas formaban de manera empírica por las regiones en busca de alimentos, posteriormente cuando esos grupos se volvieron sedentarios; los caminos peatonales tuvieron finalidades, comerciales y de conquista. En América y en México en particular hubo este tipo de caminos durante el florecimiento de las civilizaciones maya y azteca. Con la invención de la rueda apareció la carreta jalada por personas o por bestias y fue necesario acondicionar los caminos para que el tránsito se desarrollara lo más rápido y pronto posible; los espartanos y los fenicios hicieron los primeros caminos de que se tiene noticia, los romanos los construyeron tanto en la península itálica, como en varios puntos de Europa, África y Asia para extender sus dominios. Cuando las vías peatonales se formaron sobre terrenos blandos o de lodazales, las tribus trataban de mejorar las condiciones colocando piedras en el trayecto para evitar resbalar o sumergir los pies en el lodo. Los caminos para carreteras se revestían de tal forma que las ruedas no se incrustarán en el terreno; para construir estos revestimientos se utilizaban desde piedra machacada hasta empedrados; la colocación de las piedras o revestimientos en los lodazales de caminos peatonales tenía la finalidad de que las vías recibieran las cargas sin ruptura estructural, así como el de distribuir los esfuerzos en zonas cada vez más amplias con la profundidad para que lo soportara el terreno natural. Éstas son también las funciones principales de los pavimentos actuales. Para integrar el proyecto es necesario realizar diversas actividades como son estudios, proyectos, evaluaciones económicas, etc. En el estado de Morelos debido al crecimiento demográfico acelerado irregular y la necesidad de hacer llegar las mercancías y productos a los municipios aledaños, así como también el de comercializar los diversos servicios que son producto de la misma población se III preverá el crecimiento y beneficio con una obra de infraestructura carretera que garantice los servicios antes mencionados. Este proyecto prevé satisfacer las necesidades satisfactoriamente durante un periodo de 20 años a partir de su realización. La obra se constituye en la realización de una carretera que conecte a la cabecera municipal de Tepalcingo con Ixtlilco el Chico. Figura.- 1 http://4.bp.blogspot.com/_CIkQ4vJXLv0/TS6MtxHRVwI/AAAAAAAAAOY/exuIENpi2uw/s1600/IMG_0065.JPG� IV GENERALIDADES. MUNICIPIO DE TEPALCINGO. HISTORIA Las fuentes Mexicas describen con detalle la organización de su economía tributaria del territorio que hoy conocemos como Estado de Morelos. Las unidades políticas mayores de Morelos en los albores del siglo XVI eran Cuauhnáhuac y Huaxtepec, con más de 50 mil habitantes cada una. Tepalcingo pertenecía a la provincia de Huaxtepec ydespués de la conquista española se aniquila la provincia de Huaxtepec como unidad política mayor a nivel imperial, dividiéndose en cinco unidades; Huaxtepec, Yautepec, Tepoztlán, Yecapichtlán y Totolapan, quedando Tepalcingo sujeto a Yecapixtla. En 1445, según lo indica el códice mendocino, los aztecas encabezados por Moctezuma, conquistaron Tepalcingo, no sin haber presentado fuerte resistencia sus moradores, fueron sometidos para obligarlos a entregar tributo a los aztecas o mexicas. MEDIO FÍSICO Localización El municipio se ubica geográficamente entre los paralelos 18°26' de latitud norte y los 98°18' de longitud oeste del meridiano de Greenwich, a una altura de 1,100 metros sobre el nivel del mar. Limita al norte con Ayala y Jonacatepec; al sur con Tlaquiltenango y el Estado de Puebla; al este con Axochiapan y Jonacatepec; y al oeste con Ayala y Tlaquiltenango. Políticamente está dividido en 20 localidades, siendo las más importantes: la cabecera municipal, Huitchila Ixtlilco el Chico, Ixtlilco, Ixtlilco el Grande, Los Sauces, El Tepehuaje, El Limón, Pitzotlán, El Pastor y Zacapalco. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/01/Coat_of_arms_of_Morelos.svg� V Figura.- 2 Extensión Tiene una superficie de 349.713 kilómetros cuadrados, cifra que representa el 7.05 por ciento del total del Estado. Orografía Las zonas accidentadas abarcan el 50 por ciento del territorio de este municipio que es altamente montañoso y tiene bastantes elevaciones, entre ellas destacan los cerros de Cacalote, del Jumil, y el de Tesquican que llegan a los 1,500 metros de altura. La elevación más importantes del municipio se encuentra en los límites con el estado de Puebla y el municipio de Tlaquiltenango, y es el cerro Frío, que tiene una altura de 1,700 metros. En la cota de los 1,450 metros encontramos a los cerros Margarita y Melonar; en los 1,400 metros el cerro Olicornio; en los 1,350 metros están los cerros del Diablo y del Mogote. Entre las elevaciones que se encuentran en la cota de los 1,300 metros, destacan los cerros de Pápalo, del Pericón y la mesa de los Cuilotes; a 1,250 metros se encuentran los cerros Coachic, de La Zapatera, el de Las Pilitas, y la loma larga de Tlacoatzingo; en los 1,250 metros encontramos a los cerros de Mozochú en la VI parte sur del municipio, limitando en el estado de Puebla. Las zonas planas se encuentran en la parte central. Hidrografía Se cuenta con los escurrimientos de la barranca de Amayuca, que se transforma en el río Tepalcingo, abajo de la cabecera municipal, recibe las aguas de los manantiales de Atotonilco. Pasa cerca de Ixtlilco el Grande y sirve de límite a este municipio con el de Axochiapan. Unos kilómetros más abajo recibe las aguas del arroyo Texcaltepec. Clima De a cuerdo a la clasificación de köpen, modificado por García (1987), la zona tiene un clima cálido subhúmedo, el más seco de los subhúmedos, con una temperatura media anual de 24.3º C. Y una precipitación promedio anual de 885.3 mm3. Principales Ecosistemas Flora Está constituida principalmente por: selva baja caducifolia de clima cálido, jacaranda, tabachín, cazaguate, ceiba y bugambilia. Fauna La constituyen: venado cola blanca, jabalí de collar, mapache, tejón zorrillo, armadillo, liebre, conejo común, coyote, gato montés, comadreja, cacomixtle, tlacuache, murciélago, pájaro bandera, chachalaca, urraca copetona, zopilote, aura, cuervo, lechuza y aves canoras y de ornato. Recursos Naturales VII Dentro de la reserva existe una mina de plata cercana al pueblo de Huautla, que desde hace cinco años se encuentra sin ser explotada. Esto ha provocado desempleo en los habitantes de la localidad, lo cual los ha orillado a incrementar la explotación de los recursos de la selva a través de la tala, la ganadería intensiva y la apertura de las tierras de cultivo. Características y Uso del Suelo Tepalcingo es un municipio eminentemente agrícola ya que utiliza 120.62 km2 de uso agrícola, 19.62 km2 de uso pecuario y 256.18 km2 de uso forestal, podemos señalar con este mismo dato que la tenencia de la tierra ejidal es de 305.78 km2 y particular de 74.36 km2. PERFIL SOCIODEMOGRÁFICO Grupos Étnicos Con 122 hablantes de lengua indígena representando un 0.59% del total de la población, esta de manifiesto de los grupos étnicos en este municipio. Mientras que su principal lengua indígena es la Náhuatl y la segunda el Mixteco. De acuerdo a los resultados que presento el II Conteo de Población y Vivienda en el 2005, en el municipio habitan un total de 73 personas que hablan alguna lengua indígena. Las comunidades de Tepalcingo con mayor población en orden ascendente, son las siguientes: Tepalcingo cabecera con 10.734 habitantes Ixtlilco el grande con 3,108 Atotonilco con 3,100 Huitchila con 1,774 Zacapalco con 1,688 Ixtlilco el chico con 1,229 VIII INFRAESTRUCTURA SOCIAL Y DE COMUNICACIONES Educación En el municipio de Tepalcingo se cuenta con la infraestructura necesaria para albergar siete escuelas de educación primaria las cuales son: “Miguel López de Nava”, “20 de noviembre”, “Lázaro Cárdenas”, “Niños héroes de Chapultepec”, “5 de mayo”, “Tecpatzin” y “Tierra y libertad” El municipio cuenta con siete escuelas secundarias de las cuales dos son federales y cinco son telesecundarias, y se encuentran en las localidades de: Tepalcingo, Zacapalco, Huitchila, Ixtlilco El Chico, Atotonilco, Los sauces e Ixtlilco El Grande, a nivel medio superior están a la disposición de la población la escuela preparatoria federal por cooperación "Mariano Matamoros”, y el colegio de bachilleres plantel 07. Salud El municipio cuenta con centros de salud en las siguientes comunidades: Tepalcingo, Ixtlilco El Chico, San Miguel Ixtlilco, Atotonilco, Huitchila y Zacapalco En la cabecera municipal existe una clínica del seguro social, un consultorio que atiende a derechohabientes del ISSSTE, también se pueden consultar 5 médicos particulares, las farmacias pueden solventar la demanda de medicinas de la comunidad tepalcinguense. Abasto La cabecera municipal cuenta con su mercado formal donde lo expendedores tienen los servicios necesarios, en las demás localidades existen pequeños comerciantes informales. También cada miércoles se lleva a cabo el tianguis que tiene una gran demanda por parte de las comunidades del municipio y tiene un IX derrame económico importante que contribuye al mejoramiento del bienestar social. Vivienda De acuerdo a los resultados preliminares del Censo General de Población y Vivienda 2000 llevado a cabo por el INEGI, en el municipio existen 5,337 viviendas que son habitadas por 24,133 personas. De acuerdo a los resultados que presento el II Conteo de Población y Vivienda en el 2005, en el municipio cuentan con un total de 5,646 viviendas de las cuales 5,560 son particulares. Servicios Públicos La red de agua potable, el alumbrado público, el mantenimiento del drenaje urbano y el rastro constituyen una cobertura del 80% de la demanda, la pavimentación en las calles y avenidas principales están cubiertas en un 70%. Medios de Comunicación Existe una oficina de telégrafos y una de correos en la cabecera municipal, así como una antena de microondas instalada en el cerro tepactzin. El teléfono convencional tiene una cobertura de un 10% de la población general de la cabecera municipal y cada una de las localidades de este municipio cuenta por lo menos de una caseta telefónica, y muy pocas personas poseen teléfono celular. A este lugar ha llegado la televisión vía satélite “SKY” pero todavía está esperando la respuesta de sus clientes potenciales. Vías de Comunicación Tepalcingo se encuentra ahora bien comunicado, existen carreteras asfaltadas desde México hasta el centrode la población, continúan por el lado opuesto para comunicarse con Izúcar de Matamoros y Puebla. X Las distancias aproximadas que comunican a Tepalcingo con otras poblaciones por carreteras son Tepalcingo-México 143 Km.; Tepalcingo-puebla 126 Km.; Tepalcingo-Cuernavaca 98 Km.; Tepalcingo-Cuautla 38 Km.; Tepalcingo- Jonacatepec 12 Km.; Tepalcingo-Izúcar de Matamoros 59 Km. Tepalcingo también se comunica por medio de carreteras con Huitchila, Zacapalco, El Limón, Los Sauces, El Tepehuaje, Pitzotlán, Ixtlilco El Chico e Ixtlilco El Grande. ACTIVIDAD ECONÓMICA Principales Sectores, Productos y Servicios Agricultura Se cultiva cacahuate, sorgo, caña de azúcar, cebolla, jitomate, maíz, y fríjol y hortalizas. Floricultura Últimamente se ha desarrollado el cultivo de plantas y flores de ornato. Ganadería Se cría ganado bovino, porcino, caprino y caballar, sin ser sobresaliente se explota la avicultura. Comercio Tianguis semanal, mercado y tiendas de abastecimiento popular. ATRACTIVOS CULTURALES Y TURÍSTICOS Monumentos Históricos El santuario del Señor de Tepalcingo; las iglesias de Santa Mónica y de Nuestra Señora de Guadalupe; la parroquia de San Martín; y la Hacienda de San Nicolás Tolentino. XI Centros Turísticos De las zonas de recreación en el municipio, tenemos el balneario Atotonilco de aguas termales, este balneario tiene fama en todo el país y aun internacionalmente, por las propiedades curativas de sus aguas. Se cuenta también con: Centro Prehispánico “Pueblo Viejo “, Balneario “ Las Termas “ de Atotonilco, Ecoturismo- Sierra de Huatla, Cerrito Tepactzin- Vista panorámica y la Presa de las localidades. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA LOCALIDAD IXTLILCO EL CHICO Ixtlilco el Chico se localiza en el Municipio Tepalcingo del Estado de Morelos México y se encuentra en las coordenadas GPS: Longitud (dec): -98.846944 Latitud (dec): 18.558611 La localidad se encuentra a una mediana altura de 1090 metros sobre el nivel del mar. Población en Ixtlilco el Chico La población total de Ixtlilco el Chico es de 1229 personas, de cuales 588 son masculinos y 641 femeninas. Edades de los ciudadanos Los ciudadanos se dividen en 485 menores de edad y 744 adultos, de cuales 143 tienen más de 60 años. Estructura social Derecho a atención médica por el seguro social, tienen 115 habitantes de Ixtlilco el Chico. http://www.nuestro-mexico.com/Morelos/Tepalcingo/� http://www.nuestro-mexico.com/Morelos/� http://www.nuestro-mexico.com/Morelos/� XII Estructura económica En Ixtlilco el Chico hay un total de 346 hogares. De estas 346 viviendas, 75 tienen piso de tierra y unos 23 consisten de una sola habitación. 261 de todas las viviendas tienen instalaciones sanitarias, 0 son conectadas al servicio público, 329 tienen acceso a la luz eléctrica. La estructura económica permite a 7 viviendas tener una computadora, a 131 tener una lavadora y 311 tienen una televisión. Población Económicamente Activa Por Sector. Sector Habitantes Primario (Agricultura y Ganadería) 778 Secundario (Industria, principalmente alfarería) 230 Terciario (Turismo, Comercio y Servicios) 221 Tabla 1. XIII Educación escolar en Ixtlilco el Chico Aparte de que hay 146 analfabetos de 15 y más años, 13 de los jóvenes entre 6 y 14 años no asisten a la escuela. De la población a partir de los 15 años 142 no tienen ninguna escolaridad, 394 tienen una escolaridad incompleta. 194 tienen una escolaridad básica y 98 cuentan con una educación post-básica. Un total de 60% de la generación de jóvenes entre 15 y 24 años de edad han asistido a la escuela, la mediana escolaridad entre la población es de 6 años. XIV JUSTIFICACION. La población comprendida en Tepalcingo es de 10,734 habitantes y la localidad con la que se pretende unir para optimizar los tiempos tiene una concentración de 1,229 habitantes, lo cual es una notable diferencia, este dato fue arrojado por el último censo realizado en el año 2010, es por ello que se ha efectuado un estudio minucioso con la finalidad de buscar un desarrollo en la localidad de Ixtlilco el Chico, se pretende ejecutar un camino que conecte la cabecera municipal con dicho poblado, con esta inversión se promoverá el turismo así como también el buscar mejores servicios de salud puesto que existe una carencia debido a que las instalaciones existentes no se dan abasto para brindar la atención medica a toda la comunidad, con este hecho existirá una demanda considerable por los habitantes de Ixtlilco el Chico debido a que se reducirán las distancias de traslado y se darán mayores posibilidades de mantener a los colonos en condiciones optimas para sus múltiples ocupaciones, así como también se destaca que hay una deficiencia educativa por la falta de inmuebles adecuados para llevar a cabo la enseñanza, por lo tanto con esta obra se dará un impulso al sistema educativo, dando con ello pie a que los habitantes se vean incitados a obtener un nivel superior de educación y reduciendo el analfabetismo entre los pobladores. Por otra parte con este proyecto de infraestructura se lograra comercializar productos agrícolas tales como caña de azúcar, cebolla, frijol entre otros que se cultivan en la región, la cuestión ganadera con este camino tendrá la posibilidad de llevar sus cabezas de ganado de una manera más rápida y en consecuencia abastecer de carne bovina a la cabecera municipal de Tepalcingo, puesto que la comunidad se dedica a la crianza de estos animales como se puede notar en la tabla 1, el sector primario recibirá un impacto satisfactorio que se hará notar y se pretenderá darle un mayor auge. Para ello es conveniente realizar algunos análisis que proporcionen la identificación de zonas vitales y así poder descubrir y valorar todo lo que conlleve a las características esenciales de la población, y como un punto indispensable de XV esta actividad es el reconocimiento del grado de aprovechamiento de los recursos naturales que en efecto nos hacen énfasis de la relación que tienen con el rendimiento de las diversas actividades productivas y lo asociado con los niveles de consumo de productos. A raíz de los parámetros que arroje dicha investigación se canalizaran y se consideraran las tendencias generales de crecimiento para garantizar una economía creciente mediante la visión de progreso y una alfabetización de sus pobladores, estas son herramientas que permiten indagar el aspecto económico desde su producción, distribución y adquisición, es por ello que es prioritario la construcción del camino para asegurar un desarrollo poblacional, es decir el principal objetivo de este proyecto es beneficiar a la localidad colocándola en un estatus social estable. 16 CAPITULO I.- ESTUDIOS DE INGENIERIA DE TRANSITO. Figura.- 3 I.1.- CLASIFICACION VEHICULAR.- Se refiere a los tipos de vehículos que integran al tránsito, ésta se proporciona en porciento del TPDA, de acuerdo a la siguiente simbología. TIPO DE VEHICULO, DESCRIPCION. A Automóviles B Autobuses C2 Camiones Unitarios de 2 ejes C3 Camiones Unitarios de 3 ejes T3S2 Tractor de 3 ejes con semirremolque de 2 ejes T3S3 Tractor de 3 ejes con semirremolque de 3 ejes T3S2R4 Tractor de 3 ejes con semirremolque de 2 ejes y remolque de 4 ejes. PALO BLANCO HUITCHILA TEPALCINGO DE HIDALGO AGUA FRIA AMAYUCA JONACATEPEC QUEBRANTADERO AXOCHIAPAN 17 I.2.- ANALISIS DE AFORO VEHICULAR. TE (Tipo de Estación).- Considerando el sentido en que crece el kilometraje de la carretera, el número “1” indica que el aforo fue efectuado antes del punto generador, el “2” que fue realizado en el punto generador y el “3” que el aforo se llevó a cabo después del punto generador.SC (Sentido de Circulación).- El número “1” indica que los datos corresponden al sentido de circulación en que crece el cadenamiento del camino el “2” al sentido en que decrece el kilometraje y el “0” a ambos sentidos. TDPA.- Es el tránsito diario promedio anual 2001 registrado en el punto generador. Los volúmenes de transito proporcionados por la SCT fueron los siguientes: 1°.- Salida del poblado de Jonacatepec en el kilometro 3.84. 2°.- Tramo carretero Galeana-Cuautla en el kilometro 0.00. 3°.- Llegada al poblado de Axochiapan en el kilometro 29.50. Los datos viales que aparecen en las tablas fueron obtenidos de la página oficial de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, con la finalidad de determinar el tránsito de diseño con una tasa de crecimiento del 7.02% y un periodo de diseño de 20 años como vida útil. Aforo vehicular 1. Tabla.- 2 ESTACION TIPO DE SENTIDO DE KM ESTACION CIRCULACION JONACATEPEC 3.84 3 0 3247 2002 JONACATEPEC 3.84 3 0 3325 2003 102.40 2.40 JONACATEPEC 3.84 3 0 3410 2004 102.56 2.56 JONACATEPEC 3.84 3 0 3435 2005 100.73 0.73 JONACATEPEC 3.84 3 0 4067 2006 118.40 18.40 JONACATEPEC 3.84 3 0 3902 2007 95.94 -4.06 JONACATEPEC 3.84 3 0 4786 2008 122.66 22.66 JONACATEPEC 3.84 3 0 5078 2009 106.10 6.10 JONACATEPEC 3.84 3 0 5142 2010 101.26 1.26 JONACATEPEC 3.84 3 0 5565 2011 108.23 8.23 SUMATORIA 58.28 CRECIMIENTO 5.83 LUGAR TDPA AÑO PORCENTAJESUMATORIA 18 Aforo vehicular 2. Tabla.- 3 Aforo vehicular 3. Tabla.- 4 TASA DE CRECIMIENTO = 7.02 % ESTACION TIPO DE SENTIDO DE KM ESTACION CIRCULACION T.C GALEANA CUAUTLA 0.00 3 0 1018 2002 T.C GALEANA CUAUTLA 0.00 3 0 1065 2003 104.62 4.62 T.C GALEANA CUAUTLA 0.00 3 0 1122 2004 105.35 5.35 T.C GALEANA CUAUTLA 0.00 3 0 1160 2005 103.39 3.39 T.C GALEANA CUAUTLA 0.00 3 0 1127 2006 97.16 -2.84 T.C GALEANA CUAUTLA 0.00 3 0 1161 2007 103.02 3.02 T.C GALEANA CUAUTLA 0.00 3 0 1087 2008 93.63 -6.37 T.C GALEANA CUAUTLA 0.00 3 0 1194 2009 109.84 9.84 T.C GALEANA CUAUTLA 0.00 3 0 1693 2010 141.79 41.79 T.C GALEANA CUAUTLA 0.00 3 0 1790 2011 105.73 5.73 SUMATORIA 64.52 CRECIMIENTO 6.45 LUGAR TDPA AÑO PORCENTAJESUMATORIA ESTACION TIPO DE SENTIDO DE KM ESTACION CIRCULACION AXOCHIAPAN 29.50 1 0 2010 2002 AXOCHIAPAN 29.50 1 0 2060 2003 102.49 2.49 AXOCHIAPAN 29.50 1 0 2140 2004 103.88 3.88 AXOCHIAPAN 29.50 1 0 2155 2005 100.70 0.70 AXOCHIAPAN 29.50 1 0 2748 2006 127.52 27.52 AXOCHIAPAN 29.50 1 0 2813 2007 102.37 2.37 AXOCHIAPAN 29.50 1 0 3293 2008 117.06 17.06 AXOCHIAPAN 29.50 1 0 3600 2009 109.32 9.32 AXOCHIAPAN 29.50 1 0 3755 2010 104.31 4.31 AXOCHIAPAN 29.50 1 0 4507 2011 120.03 20.03 SUMATORIA 87.67 CRECIMIENTO 8.77 LUGAR TDPA AÑO PORCENTAJESUMATORIA 19 I.3.- INFLUENCIA DEL TRANSITO VEHICULAR. Figura.- 4 El objetivo del estudio es analizar la influencia que tienen las localidades anexas con los poblados que se pretenden unir con la finalidad de obtener el transito promedio que será de ayuda para elegir el tipo de camino que se realizará, dichos poblados tienen un acaparamiento del flujo vehicular, por lo tanto es de suma importancia el análisis del comportamiento que toman los vehículos al transitar por esta zona. 20 Transito registrado. Tabla.- 5 Los datos registrados en la tabla.-5, se consideraron a criterio y experiencia del proyectista, puesto que se ha realizado de una manera proporcional considerando el tránsito vehicular de la zona y el número de habitantes con el que cuenta cada una de las comunidades involucradas, este cálculo se ha llevado a cabo con información fidedigna que proporciona el INEGI, referente a datos de población. Periodo de servicio. Tabla.- 6 El criterio utilizado arrojo que para unir la cabecera municipal de Tepalcingo Morelos con el poblado de Ixtlilco el Chico se empleara una carretera tipo C, puesto que el flujo vehicular será mayor a 500 vehículos durante su periodo de servicio que es de 20 años. 7355 VEHICULOS 4507 VEHICULOS 2848 VEHICULOS POBLACION 3100 1812 3108 2062 1229 10734 22045 159 = 5.583 % ANALISIS POR DIFERENCIA DE TRANSITO: TRANSITO DE INFLUENCIA: VEHICULOS REGISTRADOS EN JONACATEPEC KM 3.84 Y EL TRAMO CARRETERO CUAUTLA-GALEANA KM 0.00: TRANSITO REGISTRADO: VEHICULOS REGISTRADOS EN AXOCHIAPAN EN EL KILOMETRO 29.50: TRANSITO REGISTRADO: TRANSITO PROMEDIO DE INFLUENCIA ACTUAL: TEPALCINGO TOTAL: IXTLILCO EL GRANDE IXTLILCO EL CHICO QUEBRANTADERO LOCALIDADES ANEXAS: ATOTONILCO MARCELINO RODRIGUEZ (SAN IGNACIO) 3.88 618.00 VEHICULOS EL TIPO DE CARRETERA SERA "C" Valor de C = PROYECCION VEHICULAR: EL TRANSITO VEHICULAR EN UN PERIODO DE SERVICIO DE 20 AÑOS SERA: C= (1+r)ˆn 21 De dicho camino sus características geométricas son: Características geométricas del camino. Tabla.- 7 Esto forma parte de los requisitos mínimos o elementos con los que debe contar el camino que se pretende proyectar, es decir estos parámetros son emitidos por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes quien toma el rigor para que estos criterios se consideren en la construcción de caminos en todo el país, dando la oportunidad a precisar de forma particular cada una de las características físicas de la carretera así como también el fijar un criterio para que el servicio de esta obra de infraestructura de el beneficio que se ha fijado para los pobladores directamente involucrados como los aledaños. TDPA Veh/Día Km/h m m ° CRESTA m/% COLUMPIO m/% m % % m % % % m 5 7 VER FIG. NO. 004,4 6.0 7.0 2 95 315 7.5 20 20 40 C 500 a 1500 70 SOBREELEVACIONES PARA GRADOS AMPLIACIONES Y LONGITUDES MINIMAS VER TABLA NO. 004-6 BOMBEO SOBREELEVACION MAXIMA 10 ANCHO DE CORONA m m - PENDIENTE GOBERNADORA PENDIENTE MAXIMA LONGITUD CRITICA ANCHO DE CALZADA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE REBASE GRADO MAXIMO DE CURVATURA CURVAS VERTICALES K LONGITUD MINIMA EN EL HORIZONTE DE TERRENO MONTAÑOSO LOMERIO PLANO VELOCIDAD DE PROYECTO C O N C E P T O UNIDAD TIPO DE CARRETERA 22 I.4.- CLASIFICACION DE VEHICULOS. La clasificación vehicular es de acuerdo a los datos obtenidos de las estaciones colocadas estratégicamente por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes y se presenta a continuación: Composición vehicular 1. Tabla.- 8 Composición vehicular 2. Tabla.- 9 Composición vehicular 3. Tabla.- 10 AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 A 74.4 74.5 75.7 76.0 76.2 80.1 82.3 82.3 81.6 B 5.0 4.6 3.2 4.1 4.0 4.2 4.4 4.4 4.6 C2 5.9 5.6 5.2 5.2 5.2 5.9 3.4 3.4 3.6 C3 5.1 5.4 6.0 4.6 4.5 2.9 3.1 3.1 3.3 T3S2 2.5 2.4 3.1 2.7 2.6 3.3 3.4 3.5 3.4 T3S3 4.8 4.6 4.7 5.1 5.2 2 1.9 2.0 1.7 T3S2R4 0 0.0 0.0 0.0 0.0 1 1.0 0.9 0.8 OTROS 2.3 2.9 2.1 2.3 2.3 0.6 0.5 0.4 1.0 100 0 100 100 100 100 100 100 100 100 ESTACION DE JONACATEPEC. CLASIFICACION AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 A 76.5 81.8 80.3 77.1 91.2 91.8 90.1 91.4 89.2 82.1 B 8.4 7.1 6.8 8.1 0.3 0.0 0.9 1.2 1.3 5.1 C2 7.9 6.1 6.8 7.2 4.6 4.5 4.4 3.3 3.2 4.0 C3 3.7 2.7 3.1 4.0 1.8 2.1 2.8 2.5 2.9 3.0 T3S2 1.0 0.7 1.0 1.2 0.3 0.4 0.0 0 0.8 1.9 T3S3 1.6 0.9 1.1 1.5 1.0 1.1 1.2 1.1 1.7 3.0 T3S2R4 0.0 0.1 0.0 0.0 0.1 0.0 0.2 0.2 0.4 0.3 OTROS 0.9 0.6 0.9 0.9 0.7 0.1 0.4 0.3 0.5 0.6 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 ESTACION DEL TRAMO GALEANA-CUAUTLA. CLASIFICACION AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO AÑO 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 A 80.9 84.1 82.9 81.5 75.7 83.5 83.3 83.0 82.7 82.9 B 5.3 4.5 4.7 4.9 8.5 4.1 4.1 4.7 4.5 4.3 C2 6.2 5.9 6.0 6.4 6.2 5.7 5.7 5.7 5.8 5.5 C3 3.8 1.8 1.5 2.8 3.6 2.0 2.2 2.1 2.0 2.2 T3S2 0.8 0.7 0.9 0.8 1.7 1.0 0.9 0.8 0.8 3.0 T3S3 1.2 1.5 2.1 1.6 2.3 1.4 1.4 1.4 1.5 1.1 T3S2R4 0.0 0.3 0.0 0.0 0.0 1.0 1.0 1.0 1.1 0.2 OTROS 1.8 1.2 1.9 2.0 2.0 1.3 1.4 1.3 1.6 0.8100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 ESTACION DE AXOCHIAPAN. CLASIFICACION 23 CAPITULO II.- ANTEPROYECTO. II.1.- LOCALIZACION DE LA LINEA A PELO DE TIERRA. La línea a pelo de tierra de acuerdo con los conocimientos previos que se tienen se ha desarrollado siguiendo los lineamientos considerados con detenimiento y valoración con la finalidad de adaptar el trazo a las características que presenta el terreno, guardando con ello una pendiente gobernadora menor a la estipulada en las características Geométricas del Camino que es del 5%, con este dato se pudo tomar el criterio siguiente: Se analizó una abertura de compas, la cual se obtuvo mediante la fórmula que se muestra a continuación; Se aplico la formula antes mencionada y se obtuvo la cifra: La abertura del compas fue de 2cm la cual sirvió de referencia para dibujar la línea a pelo de tierra físicamente, es decir en un plano que tiene una escala 1:2000, con ello se procedió a plasmar el trazo que permitió unir de forma teórica a las localidades en estudio. Figura.- 5 AC= PENDIENTE GOBERNADORA EQUIDISTANCIA 2 0.05AC= = 40 40 2000 m ≈ 2 cmAC= = 0.02 24 II.2.- TRAZO DE TANGENTES. En el trazo de tangentes es importante considerar la trayectoria de la línea a pelo de tierra, puesto que la finalidad del trazo de tangentes es sustituir varios tramos de la línea preliminar por una sola tangente, este criterio permitió dibujar la línea de manera física en el plano, siempre se busco que fuesen de mayor longitud posible, al termino se buscaron las coordenadas correspondientes para que estas fuesen ubicadas en el plano digital. Para poder lograr la ubicación se saco un factor de conversión referente a la escala, es decir los centímetros que media en una escala real o bien la distancia que se tomaba del plano se convertían en metros y así vez se multiplicaba por 2000 que fue la escala a la cual se tienen impresos los planos, y con la ayuda de la retícula fijada en el plano digital se ubicaba el punto que daría origen a la tangente. Tabla.- 11 TRAZO DE TANGENTES Figura.- 6 N° X Y N° X Y 1 15112 7600 5 14930 5858 2 15370 7238 6 15174 5410 3 15155 6674 7 15147 4421 4 15184 6179 PUNTOS DE TANGENTE 25 II.3.- CURVAS CIRCULARES. El cálculo de las curvas horizontales se desarrollo con el apoyo de las formulas que aparecen en las Normas de Servicios Técnicos que son emitidas por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, que finalmente es un trabajo de gabinete el cual permite que se puedan llevar a cabo las actividades en campo con los datos obtenidos, así como también con la serie de parámetros y especificaciones que se obtuvieron. CIRCULARES SIMPLES. Estas se han formado mediante la unión de las tangentes que previamente se habían trazado, es decir la intersección de las tangentes se hacen por medio de curvas circulares simples, estas se apegan a criterios que se mencionan en las normas de servicios técnicos en donde mediante la ayuda de la herramienta de autocad que es el civilcad se ha podido trazar las curvas que cumplen con los parámetros que no rebasan los criterios de las curvas circulares simples, dichos criterios son: un Sc menor a 7% . Figura.- 7 26 Los datos que definieron a las curvas y que fueron tomados de las Normas de Servicios Técnicos son los que se mencionan a continuación: Tabla.- 12 Estos valores se le atribuyen a los parámetros que rigen a las curvas simples, para que no rebasen los criterios de construcción, es decir en una curva circular simple que forma parte de una carretera tipo “C” con una velocidad de proyecto de 70 km/hr, el grado máximo de curvatura que debe respetarse es de 7°. CIRCULARES EN ESPIRAL. Una curva espiral está definida por los puntos principales TE, EC, CE y ET. Dichas curvas sobrepasan o toman el grado máximo de curvatura permitido en las curvas simples que es de 7°, los datos que sirvieron para poder trazar este tipo de elementos fueron tomados de las tablas que se encuentran en las normas técnicas complementarias, expedidas por la secretaría de comunicaciones y transportes. Figura.- 8 VELOCIDAD DE PROY = 70 KM/HR GRADO DE CURVA (Gc) = 2 % SOBREELEVACION (Sc) = 4.6 % SOBREANCHO (Ac) = 50 Le = 39 CURVAS 1,2 Y 5 VELOCIDAD DE PROY = 70 KM/HR GRADO DE CURVA (Gc) = 3 % SOBREELEVACION (Sc) = 6.4 % SOBREANCHO (Ac) = 60 Le = 39 CURVA 3 27 Los datos que definieron a la curva y que fueron tomados de las Normas de Servicios Técnicos son los que se mencionan a continuación: Tabla.- 13 En una curva circular en espiral consta de una espiral de entrada, una curva circular simple y una espiral de salida, siendo que cuando la espiral de entrada y salida son de misma longitud se considera una curva simétrica y de ser caso contrario esta seria asimétrica, así como también otro punto de suma importancia seria buscar que el vehículo en dichos cambios antes mencionados le permitan transitar de forma segura sin tener que sentirlos, como por ejemplo el cambio de dirección, las sobreelevaciones y las ampliaciones necesarias para propiciar que el automóvil se mantenga sobre la superficie de pavimento o de la capa de rodamiento. II.4.- PESO BRUTO VEHICULAR. Debido a la composición vehicular que se analizo se identificaron las cargas que afectaran al pavimento como se muestra a continuación: VELOCIDAD DE PROY = 70 KM/HR GRADO DE CURVA (Gc) = 7 % SOBREELEVACION (Sc) = 9.9 % SOBREANCHO (Ac) = 90 Le = 55 CURVA 4 0.681 Ton.0.681 Ton. PESO TOTAL C2 17.50 TON. 28 Figura.- 9 Estos datos hacen referencia a las cargas impuestas por el transito que en teoría es el dato más importante en la construcción de un camino así como también el considerar los factores ambientales, los cuales si no se valoran pueden degradar severamente a la estructura que conforma al camino, estos son principalmente la temperatura y la precipitación que amenazan a la estructura poniéndola en graves riesgos como la erosión, la cual si no se prevé podría dejar parcial o totalmente deshabilitado al camino, es por ello que se debe llevar un estricto control en su fase de estudio para evitar la degradación y conseguir el mejor método de diseño. Con este criterio y con las características distintivas del flujo vehicular, se ha calculado un pavimento flexible con las siguientes características: Figura.- 10 (Representación grafica de pavimento flexible). PESO TOTAL C3 26 TON. PESO TOTAL T3S2 44 TON. CARPETA ASFALTICA. BASE. SUB-BASE. CAPA SUBRASANTE. 5 15 15 cm cm cm 34 cm 29 II.5.- MEMORIA DE CÁLCULO. El instituto de ingeniería de la UNAM, se ha basado en la tipificación de transito y en los coeficientes de daño de los diferentes tipos de vehículos, con la finalidad de obtener su propia tabla de tipificación y sus propios coeficientes de daño, en consecuencia fue el método utilizado como se muestra: Transito diario promedio anual en los dos sentidos 159 vehículos Transito en el carril de diseño (TDPA) 50% 79.5 Periodo de diseño (n) 20 Años Taza anual de crecimiento (r) 7.02% Factor de crecimiento a futuro C= 14996.1 Z=0 Z=15 Z=30 Z=60 Z=0 Z=15 Z=30 Z=60 A(A2) 82.20 65.35 0.004 0.000 0.000 0.000 0.261 0.000 0.000 0.000 0.004 0.000 0.000 0.000 P(A'2) 0.536 0.064 0.023 0.015 0.536 0.002 0.000 0.000 B2 4.67 3.71 2.000 1.890 2.457 2.939 7.425 7.017 9.122 10.911 2.000 0.757 0.502 0.443 B3 1.999 1.369 0.877 0.852 1.999 0.321 0.091 0.058 C2 4.36 3.47 2.000 1.890 2.457 2.939 6.932 6.551 8.516 10.187 2.000 0.123 0.028 0.014 C3 2.84 2.26 3.000 2.817 2.457 2.940 6.773 6.360 5.547 6.638 3.000 0.154 0.039 0.023 C4 4.000 2.771 2.456 2.937 4.000 0.271 0.084 0.051 T3-S2 2.77 2.20 5.000 5.285 4.747 5.761 11.011 11.638 10.454 12.687 5.000 0.160 0.040 0.230 T3-S3 1.93 1.53 6.000 5.239 4.746 5.758 9.206 8.038 7.282 8.835 6.000 0.154 0.040 0.023 T3-S2-R20.80 0.64 7.000 8.367 9.327 11.401 4.452 5.321 5.932 7.251 7.000 0.180 0.043 0.024 T3-S2-R4 0.43 0.34 9.000 10.221 9.327 11.403 3.077 3.494 3.188 3.898 9.000 0.165 0.041 0.022 100.00 49.14 48.42 50.04 60.41 Transito equivalente al final del horizonte de proyecto 60.41 x 14996.1 = VRS terraplen 3% Subrasante VRS subrasante 10% Sub-base VRS Ssub-base 50% Base VRS base 90% Carpeta (Cargados/vacios) (Cargados/vacios) Tipo de vehiculos % Cantidad CALCULO DE EJES EQUIVALENTES ACUMULADOS METODO DEL INSTITUTO DE INGENIERIA Composición Coeficientes de daño Ejes equivalentes de 8.2 ton. 905869.2565 CLASIFICACION AÑO 2011 % A 82.2 B 4.67 C2 4.37 C3 2.83 T3S2 2.77 T3S3 1.93 T3S2R4 0.43 T3S2R2 0.80 100 COMPOSICION VEHICULAR C= r 365 (1+r)ˆ n-1 2.8842 0.0702 C= 365 C= 14996.073 30 GRAFICA PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE CARRETERAS CON PAVIMENTO FLEXIBLE. 90 10 50 21 10 34 68 3 31 La grafica anterior muestra los espesores de las capas del pavimento que fueron utilizadas para formar la estructura del mismo, se considero un porcentaje de VRS (Valor Relativo de Soporte) que es un valor arrojado por un estudio previo que da como dato principal la calidad de los materiales que pueden ser utilizados en la estructura, esto con la finalidad de ubicar los porcentajes en la tabla, así como también previamente se debe calcular el transito equivalente al final del horizonte de proyecto y después en la grafica para el diseño estructural de carreteras con pavimento flexible se procede a buscar dichos valores y a su intersección se fija el espesor requerido para cada capa de la sección estructural, y en efecto empleando las operaciones matemáticas para el cálculo de los mismos. Ya que se obtienen los espesores para cada capa se deben comparar con los espesores mínimos especificados para el nivel de transito de proyecto establecido, que en este caso fue tomado del diseño estructural de pavimentos asfálticos, incluyendo carreteras de altas especificaciones del Instituto de Ingeniería de la UNAM, el cual maneja los siguientes parámetros: Tabla.- 14 Si el espesor calculado es menor al mínimo especificado, se toma dicho espesor mínimo como espesor de proyecto, para brindar una mayor confianza y seguridad al tránsito usuario. Capa I II III IV Carpeta * 0 5 5 5 Base * 15 15 15 15 Sub-base * 15 15 15 15 Subrasante ** 20 30 30 30 Subrasante *** 30 40 40 40 Notas. Espesores mínimos de las capas de pavimento, en cm Tránsito Aplicable a caminos normales y carreteras de altas especificaciones (*) Aplicable a caminos normales (**) Aplicable a carreteras de altas especificaciones (***) 32 Después de este análisis se procedió a calcular los espesores de las capas, los cuales quedaron de la siguiente manera: Se tomo un factor de equivalencia de 2, debido a que la carpeta será de concreto asfaltico, este dato fue extraído del libro de Fernando Olivera Bustamante en la pág. 293 en donde se pueden encontrar dichos datos. De acuerdo al cálculo se hace notar que los espesores mínimos no se cumplieron, y es por ello que se tomaron los espesores mínimos especificados como de proyecto. II.6.- CONSTRUCCION DEL PERFIL NATURAL Y DE PROYECTO. El perfil del terreno natural comprende el análisis de las elevaciones del terreno así como también el poder identificar los volúmenes de corte y relleno, esto para contemplar la idea de acarreos y préstamos que en su desarrollo se vaya necesitando en obra, otro punto rescatable en ello es, que se trazan curvas verticales mediante tangentes que ayudan a identificar a las mismas y cuyo objetivo es de no rebasar la pendiente que rige al camino, mejor conocida como pendiente gobernadora, las curvas pueden ser clasificadas en columpio que quiere decir que la concavidad queda hacia arriba o en cresta cuya concavidad queda hacia abajo, a este trazo de compensación y movimiento de tierras se le conoce como trazo de subrasante, en donde se pueden fijar criterios para el manejo de pendientes negativas y positivas dependiendo de las condiciones que presenta el terreno y a su vez de los posibles cruces de los escurrimientos que pueden afectar directamente al camino y que se deben canalizar para evitar la perturbación del mismo. Entre otras cosas que se deben valorar es el aspecto de verificar que efectivamente se cumplan con los requisitos que marcan las normas, debido que de no ser así podría encarecer el desarrollo de la obra, o en su defecto el tener un exceso de deflexiones verticales podría dar la posibilidad de quitar Carpeta = 10 / 2 = 5 Base = 21 - 10 = 11 Sub-Base = 34 - 21 = 13 Sub-Rasante = 68 - 34 = 34 33 seguridad y comodidad al camino o el exagerado uso de tangentes resultaría un asunto antieconómico, es por ello que en este aspecto del trazo de la línea subrasante se debe observar las condiciones topográficas, es decir el relieve, el asunto geotécnico que comprende la composición del terreno y las cualidades hidráulicas que se presentan puesto que son los factores que determinan el proyecto de subrasante. Figura.- 11. PERFIL DE TERRENO NATURAL. PERFIL DE PROYECTO. SIMBOLOGIA. 34 CAPITULO III.- ALINEAMIENTO HORIZONTAL. III.1.-FORMULAS DE LOS ELEMENTOS DE LAS CURVAS HORIZONTALES SIMPLES. Ángulo de deflexión [Δ]: Es el que se forma con la prolongación de uno de los alineamientos rectos y el siguiente. Puede ser a la izquierda o a la derecha según si está medido en sentido horario o a favor de las manecillas del reloj, respectivamente. Radio de curva [Rc]: El de la circunferencia que describe el arco de la curva. Rc = 1145.92 Gc Subtangente [ST]: Es la distancia entre el PI y el PC o PT, medida sobre la prolongación de las tangentes, es decir en su intersección. ST = 𝑅𝑐 𝑇𝑎𝑛 𝚫 2 Longitud de curva [Lc]: Es la longitud del arco entre el PC y el PT. Lc = 𝟐𝟎𝚫 Gc Km PC: Es el kilometraje en donde empieza la curva circular simple. PI ? PC LC PT ST ST Gc C Rc Rc PRINCIPIA CURVA. PRINCIPIA TANGENTE. PC PT ANGULO DE DEFLEXION DE LAS TANGENTES.? SUB-TANGENTE.ST PUNTO DE INFLEXION.PI GRADO DE CURVATURA.Gc LONGITUD DE LA CURVA.Lc RADIO DE LA CURVA.Rc 35 Km PC = L- ST En donde L es la longitud de la tangente previamente trazada. Km PT: Es el kilometraje en donde termina la curva circular simple. Km PT = Km PC + Lc Deflexión por metro [DM]: Hace referencia a la desviación que existe de la dirección de las cuerdas. DM = 1.5 (Gc) Cuerda [C]: Es la recta medida entre dos puntos de la curva, la cual se rige bajo el siguiente criterio III.2.- FORMULAS DE LOS ELEMENTOS DE LAS CURVAS HORIZONTALES EN ESPIRAL. Grado de curva. Gc ˂ 10° 10° ˂ Gc ˃20° 20° ˂ Gc ˃40° Longitud de las cuerdas. 20 metros. 10 metros. 5 metros. 36 Ángulo de deflexión [Δ]: Es el que se forma con la prolongación de uno de los alineamientos rectos y el siguiente. Puede ser a la izquierda o a la derecha según si está medido en sentido horario o a favor de las manecillas del reloj, respectivamente. Radio de curva [Rc]: El de la circunferencia que describe el arco de la curva. Rc = 1145.92 Gc Longitud de la espiral [Le]: Es la longitud medida sobre la curva entre TE y EC o entre CE y el ET. Le = 8 ∗ (𝑉𝑝) ∗ (𝑆𝑐) Deflexión de la Espiral [Ɵe]: Es el ángulo comprendido en cualquier punto de la tangente de TE o ET. Ɵe= Gc Le/ 40 Ángulo Central de la Circular [Δc]: Es el ángulo comprendido entre las normales a las tangentes en TE y ET. Δc = Δ - 2Ɵe PI TE EC CE ET PSC ΔT Ɵe STe Tc E Le Δc ɸc Xc,Yc TL CLe Rc LC Longitud de la curva circular. Tangente Corta. Externa. Longitud de la espiral de entrada o salida. Angulo central de la circular. Angulode la cuerda larga de la espiral. Coordenadas del EC o del CE. Tangente larga de la espiral. Cuerda larga de la espiral. Radio de la curva circular. Punto de Interseccion de las Tangentes. Punto donde Termina la Tangente y empieza la Espiral. Punto donde Termina la Espiral y empieza la Curva Circular. Punto donde Termina la Curva Circular y empieza la Espiral. Punto donde Termina la Espiral y empieza la Tangente. Punto sobre la curva circular. Angulo de deflexion de la espiral. Deflexion de la espiral. Sub-tangente. 37 Longitud de la Curva Circular [Lc]: Es la suma de las longitudes de las dos espirales de transición y de la longitud de la curva circular. Lc= 20Δc Gc Longitud de Transición [LT]: Es la suma de la longitud de curva más dos veces la longitud en espiral. LT = Lc + 2Le Coordenadas [Xc,Yc]: Son los puntos en donde se encuentran los elementos componentes. Xc= Le (100-0.00305(Ɵe)2) 100 Yc= Le (0.582(Ɵe))-0.0000126(Ɵe)3) 100 Coordenadas de [PC y PT]: Es la magnitud que define las dimensiones de la espiral. k = Xc - Rc SENO(Ɵe) P = Yc - Rc COSENO(Ɵe) Tangente Larga de la Espiral [TL]: Es el tramo de la Subtangente comprendido entre el TE o ET y la intersección con la tangente a EC o CE. TL= Xc - Yc(1/Ɵe) 38 Cuerda Larga de la Espiral [Cle]: Es la recta que une el TE y EC o el ET y el CE. Cle = Xc^2 + Yc^2 Angulo de la Cuerda de la Espiral [ɸ]: Es el ángulo comprendido entre la tangente en TE y la cuerda larga. ɸ = Ɵe/3 Xc = Cle*(COS(ɸ)) Yc = Cle*(SENO(ɸ)) Subtangente [STe]: Es la distancia entre el PI y el TE o ET de la curva, medida sobre la prolongación de la tangente. STe= Rc+0.47 TAN((Δ/2) + K Km?: Son los kilometrajes en donde se encuentran los elementos que conforman a la curva. Km TE = Km PI - STe Km EC = Km TE + Le Km CE = Km EC + Lc Km ET = Km CE + Le 39 III.3.- CÁLCULO DE CURVAS HORIZONTALES SIMPLES. Determinación de distancias, rumbos y deflexiones. Tabla.- 15 Mediante los puntos que dieron origen a las tangentes en el plano digital se pudo obtener la distancia que existía entre un punto de inflexión y su consecuente, como se puede ver en la tabla de arriba. Tabla.- 16 X Y 1 15112 7600 2 15370 7238 L1 = 66564 + 131044 = 444.53 3 15155 6674 L2= 46225 + 318096 = 603.59 4 15184 6179 L3= 841 + 245025 = 495.85 5 14930 5858 L4= 64516 + 103041 = 409.34 6 15174 5410 L5= 59536 + 200704 = 510.14 7 15147 4421 L6= 729 + 978121 = 989.37 PUNTOS Dist = √((X2-X1) 2 +(Y2-Y1) 2) X2-X1 Y2-Y1 Grados Minutos Segundos 258 -362 -215 -564 29 -495 -254 -321 244 -448 -27 -989 CALCULO DE RUMBOS. S S S S S S E W E W E W -28° -34´ -36.16´ 1° 33´ 50.11´ Rumbo = Tan-1 Rbo5= -0.54464286 -28.576710 Rbo6= 0.0273003 1.563919 Rbo3= -0.05858586 -3.353137 Rbo4= 0.79127726 38.356593 -3° -21´ -11.29´ 38° 21´ 23.73´ -35°Rbo1 = -0.71270718 -35.480358 Rbo2= 0.38120567 20.868667 -28´ -49.29´ 20° 52´ 7.20´ 40 Tabla.- 17 Referente a las deflexiones el ángulo obtenido se dedujo a partir de una compensación de ángulos semejantes, los cuales permitieron precisar el grado de inclinación que caracteriza a cada tangente. Grados Minutos Segundos ORIENTACION Δ1 = 56.349026 56° 20´ 56.49´ SE Δ2 = 24.221804 24° 13´ 18.50´ SW Δ3= 41.709729 41° 42´ 35.03´ SE Δ4= 66.933302 66° 55´ 59.89´ SW Δ5= 30.1406288 30° 8´ 26.26´ SE CALCULO DE DEFLEXIONES. Gc = 2 ° Grados Minutos Segundos Δ = 56.349025 Δ = 28.175 Rad = 0.98340358 1145.92 1145.92 Gc 2 KmPc = L - ST = 137.67 140 KmPt = KmPc + Lc = 701.16 720PROXIMA ESTACION = 56.49´ Lc= 20 Δ/Gc = 563.49 = ST= Rc Tan(Δ/2) = 306.864 56° 20´ 572.96 PROXIMA ESTACION = CALCULO DE CURVA 1 Rc= = Rc= 20 °5 2´ 7. 20 " N EW S 35°28´49.29" ? = 56°20´56.49" L= 444.53 m L= 6 03 .5 9 m Grados Minutos Segundos DECIMAL Grados Minutos Segundos Dm = 1.5´Gc = 0.05 0.025 3´ 0.00´ 0° 1´ 30.00´ 0° Grados Minutos Segundos Dm 2.33= 0.12 Grados Minutos Segundos Dm 20= 1 Grados Minutos Segundos Dm 1.16= 0.94 1° 0´ 0.00´ 0° 56´ 31.16´ 0° 6´ 59.40´ 41 CUERDA Δ PARCIAL Δ TOTAL Grados Minutos Segundos ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- 2.33 0.117 0.117 0° 6´ 59.40´ 20 1 1.117 1° 6´ 59.40´ 20 1 2.117 2° 6´ 59.40´ 20 1 3.117 3° 6´ 59.40´ 20 1 4.117 4° 6´ 59.40´ 20 1 5.117 5° 6´ 59.40´ 20 1 6.117 6° 6´ 59.40´ 20 1 7.117 7° 6´ 59.40´ 20 1 8.117 8° 6´ 59.40´ 20 1 9.117 9° 6´ 59.40´ 20 1 10.117 10° 6´ 59.40´ 20 1 11.117 11° 6´ 59.40´ 20 1 12.117 12° 6´ 59.40´ 20 1 13.117 13° 6´ 59.40´ 20 1 14.117 14° 6´ 59.40´ 20 1 15.117 15° 6´ 59.40´ 20 1 16.117 16° 6´ 59.40´ 20 1 17.117 17° 6´ 59.40´ 20 1 18.117 18° 6´ 59.40´ 20 1 19.117 19° 6´ 59.40´ 20 1 20.117 20° 6´ 59.40´ 20 1 21.117 21° 6´ 59.40´ 20 1 22.117 22° 6´ 59.40´ 20 1 23.117 23° 6´ 59.40´ 20 1 24.117 24° 6´ 59.40´ 20 1 25.117 25° 6´ 59.40´ 0 + 200.00 0 + 220.00 0 + 240.00 0 + 260.00 0 + 280.00 KILOMETRAJE 0 + 137.49 0 + 140.00 0 + 160.00 0 + 180.00 0 + 500.00 0 + 520.00 0 + 400.00 0 + 420.00 0 + 440.00 0 + 460.00 0 + 480.00 0 + 300.00 0 + 320.00 0 + 340.00 0 + 360.00 0 + 380.00 0 + 540.00 0 + 560.00 0 + 580.00 0 + 600.00 0 + 620.00 0 + 640.00 20 1 26.117 26° 6´ 59.40´ 20 1 27.117 27° 6´ 59.40´ 20 1 28.117 28° 6´ 59.40´ 1.16 0.94 28.175 28° 10´ 28.24´ Lc = 563.49 m 0 + 660.00 0 + 680.00 0 + 700.00 0 + 701.16 Gc = 2 ° Grados Minutos Segundos Δ = 24.2218028 Δ = 12.111 Rad = 0.42271907 1145.92 1145.92 Gc 2 KmPI = KmPt +(L-ST) = 997.89 KmPc = KmPI - ST = 874.95 880 KmPt = KmPc + Lc = 1117.17 1120PROXIMA ESTACION = PROXIMA ESTACION = 122.937 Lc= 20 Δ/Gc = 242.22 Rc= = Rc= 572.96 ST= Rc Tan(Δ/2) = CALCULO DE CURVA 2 = 24° 13´ 18.49´ N EW S 3°21´11.29" 20 °5 2´ 7. 20 " ? =24°13´18.49" Grados Minutos Segundos DECIMAL Grados Minutos Segundos Dm = 1.5´Gc = 0.05 0.025 0.00´ 0° 1´ 30.00´ 0° 3´ 42 Grados Minutos Segundos Dm 5.75= 0.25 Grados Minutos Segundos Dm 20= 1 Grados Minutos Segundos Dm 17.17= 0.14 1° 0´ 0.00´ 0° 8´ 29.76´ 0° 15´ 9.00´ CUERDA Δ PARCIAL Δ TOTAL Grados Minutos Segundos ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- 5.75 0.253 0.253 0° 15´ 9.00´ 20 1 1.253 1° 15´ 9.00´ 20 1 2.253 2° 15´ 9.00´ 20 1 3.253 3° 15´ 9.00´ 20 1 4.253 4° 15´ 9.00´ 20 1 5.253 5° 15´ 9.00´ 20 1 6.253 6° 15´ 9.00´ 20 1 7.253 7° 15´ 9.00´ 20 1 8.253 8° 15´ 9.00´ 20 1 9.253 9° 15´ 9.00´ 20 1 10.253 10° 15´ 9.00´ 20 1 11.253 11° 15´ 9.00´ 17.17 0.14 12.111 12° 6´ 39.25´ Lc = 242.92 m 1 + 020.00 1 + 040.00 0 + 920.00 0 +940.00 0 + 960.00 0+ 980.00 1 + 000.00 1 + 117.17 1 + 060.00 1 + 080.00 1 + 100.00 KILOMETRAJE 0 + 874.95 0 + 880.00 0 + 900.00 Gc = 3 ° Grados Minutos Segundos Δ = 41.7097278 Δ = 20.855 Rad = 0.72791846 1145.92 1145.92 Gc 3 KmPI = KmPt +(L-ST) = 1490.08 KmPc = KmPI - ST = 1344.58 1360 KmPt = KmPc + Lc = 1622.64 1640 PROXIMA ESTACION = PROXIMA ESTACION = 145.505 Lc= 20 Δ/Gc = 278.06 Rc= = Rc= 381.97 ST= Rc Tan(Δ/2) = CALCULO DE CURVA 3 = 41° 42´ 35.02´ EW S3 8° 21 ´2 3. 73 " ? =41°42´35.02" 3°21´11.29" L= 495.85 m L= 4 09 .3 4 m Grados Minutos Segundos DECIMAL Grados Minutos Segundos Dm = 1.5´Gc = 0.075 0.025 0° 1´ 30.00´ 0° 4´ 30.00´ 43 Grados Minutos Segundos Dm 15.42= 1.16 Grados Minutos Segundos Dm 20= 1.5 Grados Minutos Segundos Dm 2.64= 1.30 24.73´ 1° 30´ 0.00´ 1° 18´ 7.22´ 1° 9´ CUERDA Δ PARCIAL Δ TOTAL Grados Minutos Segundos ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- 15.42 1.157 1.157 1° 9´ 24.73´ 20 1.5 2.657 2° 39´ 24.73´ 20 1.5 4.157 4° 9´ 24.73´ 20 1.5 5.657 5° 39´ 24.73´ 20 1.5 7.157 7° 9´ 24.73´ 20 1.5 8.657 8° 39´ 24.73´ 20 1.5 10.157 10° 9´ 24.73´ 20 1.5 11.657 11° 39´ 24.73´ 20 1.5 13.157 13° 9´ 24.73´ 20 1.5 14.657 14° 39´ 24.73´ 20 1.5 16.157 16° 9´24.73´ 20 1.5 17.657 17° 39´ 24.73´ 20 1.5 19.157 19° 9´ 24.73´ 20 1.5 20.657 20° 39´ 24.73´ 2.64 0.20 20.855 20° 51´ 17.51´ Lc = 278.06 m KILOMETRAJE 1 + 440.00 1 + 460.00 1 + 480.00 1 + 344.58 1 + 360.00 1 + 380.00 1 + 400.00 1 + 420.00 1 + 500.00 1 + 520.00 1 + 540.00 1 + 560.00 1 + 580.00 1 + 600.00 1 + 620.00 1 + 622.64 Gc = 2 ° Grados Minutos Segundos Δ = 30.1406306 Δ = 15.070 Rad = 0.52601449 1145.92 1145.92 Gc 2 KmPI = KmPt +(L-ST) = 2370.86 KmPc = KmPI - ST = 2216.60 2220 KmPt = KmPc + Lc = 2518.00 2520PROXIMA ESTACION = 154.266 Lc= 20 Δ/Gc = 301.41 ST= Rc Tan(Δ/2) = 26.27´ Rc= = PROXIMA ESTACION = CALCULO DE CURVA 5 Rc= 572.96 = 30° 8´ N EW S 1° 33 ´5 0. 11 " 28°34´36.16" 28°34´36.16" ? =30°8´26.27" L= 9 89 .3 7 m Grados Minutos Segundos DECIMAL Grados Minutos Segundos Dm = 1.5´Gc = 0.05 0.025 0° 1´ 30.00´ 0° 3´ 0.00´ 44 Grados Minutos Segundos Dm 3.40= 0.17 Grados Minutos Segundos Dm 20= 1 Grados Minutos Segundos Dm 2= 0.10 12.41´ 1° 0´ 0.00´ 0° 5´ 59.27´ 0° 10´ CUERDA Δ PARCIAL Δ TOTAL Grados Minutos Segundos ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- 3.4 0.170 0.170 0° 10´ 12.41´ 20 1 1.170 1° 10´ 12.41´ 20 1 2.170 2° 10´ 12.41´ 20 1 3.170 3° 10´ 12.41´ 20 1 4.170 4° 10´ 12.41´ 20 1 5.170 5° 10´ 12.41´ 20 1 6.170 6° 10´ 12.41´ 20 1 7.170 7° 10´ 12.41´ 20 1 8.170 8° 10´ 12.41´ 20 1 9.170 9° 10´ 12.41´ 20 1 10.170 10° 10´ 12.41´ 20 1 11.170 11° 10´ 12.41´ 20 1 12.170 12° 10´ 12.41´ 20 1 13.170 13° 10´ 12.41´ 20 1 14.170 14° 10´ 12.41´ 18 0.90 15.070 15° 4´ 13.14´ Lc = 301.4 m 2 + 380.00 2+ 400.00 2 + 518.00 2 +280.00 2 + 300.00 2+ 320.00 2 + 340.00 2 + 360.00 KILOMETRAJE 2 + 216.60 2 + 220.00 2 + 240.00 2 + 260.00 2+ 420.00 2+ 440.00 2+ 460.00 2+ 480.00 2+ 500.00 45 III.4.- CÁLCULO DE CURVA HORIZONTAL EN ESPIRAL. V = 70 Km/hr Gc = 7 ° Sc = 9.9 % = 0.099 Grados Minutos Segundos Δ = 66.9333028 Δ = 33.467 Rad = 1.16812047 1145.92 1145.92 Gc 7 Grados Minutos Segundos 9° 37´ 30.00´ Grados Minutos Segundos Δc = Δ - 2Ɵe = 47.68 47° 40´ 59.89´ 20Δc Gc LT = Lc + 2Le = 246.24 Le 55.00 99.72 100 100 Le 100 k = 54.84 - 163.70 0.167186754 = 27.48 P = 3.07 - 163.70 0.014074755 = 0.77 Cle = 3007.93 + 9.42 = 54.93 Lc= = 136.24 Xc= (100-0.00305(Ɵe) 2) 55.00 Ɵe= Gc Le/ 40 = 9.63 Rc= = Rc= 163.70 Le= 8 V Sc = CALCULO DE CURVA 4 = 66° 55´ 59.89´ = 54.84 Yc= (0.582(Ɵe))-0.0000126(Ɵe) 3) = 3.07 = N EW S 28°34´36.16" 38 °2 1´ 23 .7 3" 66°55´59.89" 38 °2 1´ 23 .7 3" L= 510.14 m ɸ = 3.208333333 Xc = 54.84 Yc = 3.07 TL= 54.84 - 18.10 TL= 36.74 164.17 0.661 + 27.48 KmPI = 1886.47 Km TE = Km PI - STe = 1750.48 Km EC = Km TE + Le = 1805.48 Km CE = Km EC + Lc = 1941.72 Km ET = Km CE + Le = 1996.72 STe= = 136.0 DECIMAL Grados Minutos Segundos Dm = 1.5´Gc = 0.175 0.025 Dm 4.52= 0.79 9.63 Dm 10= 1.75 3007.93 Dm 1.72= 0.30 0° 1´ 30.00´ K= = 0.003199875 46 KILOMETRAJE CUERDA L L2 Ɵ = KL2 ɸ = Ɵ/3 Grados Minutos Segundos Km TE 1 + 750.48 0° 0´ 0.00´ 1 + 760.00 9.52 9.52 90.63 0.29 0.10 0° 5´ 48.01´ 1 + 770.00 10 19.52 381.03 1.22 0.41 0° 24´ 23.10´ 1 + 780.00 10 29.52 871.43 2.79 0.93 0° 55´ 46.16´ 1 + 790.00 10 39.52 1561.83 5.00 1.67 1° 39´ 57.20´ 1 + 800.00 10 49.52 2452.23 7.85 2.62 2° 36´ 56.20´ Km EC 1 + 805.48 5.48 55 3025.00 9.68 3.23 3° 13´ 35.55´ Km CE 1 + 941.72 55 3025.00 9.68 3.23 3° 13´ 35.55´ 1 + 950.00 8.28 46.72 2182.76 6.98 2.33 2° 19´ 41.47´ 1 + 960.00 10 36.72 1348.36 4.31 1.44 1° 26´ 17.49´ 1 + 970.00 10 26.72 713.96 2.28 0.76 0° 45´ 41.49´ 1 + 980.00 10 16.72 279.56 0.89 0.30 0° 17´ 53.46´ 1 + 990.00 10 6.72 45.16 0.14 0.05 0° 2´ 53.40´ Km ET 1 + 996.72 6.72 0 0.00 0 0 0° 0´ 0.00´ KILOMETRAJE CUERDA Δ PARCIAL Δ TOTAL Grados Minutos Segundos Km EC 1 + 805.48 0 ---------- ---------- ---------- 1 + 810.00 4.52 0.79 0.79 0° 47´ 27.60´ 1 + 820.00 10 1.75 2.54 2° 32´ 27.60´ 1 + 830.00 10 1.75 4.29 4° 17´ 27.60´ 1 + 840.00 10 1.75 6.04 6° 2´ 27.60´ 1 + 850.00 10 1.75 7.79 7° 47´ 27.60´ 1 + 860.00 10 1.75 9.54 9° 32´ 27.60´ 1 + 870.00 10 1.75 11.29 11° 17´ 27.60´ 1 + 880.00 10 1.75 13.04 13° 2´ 27.60´ 1 + 900.00 10 1.75 14.79 14° 47´ 27.60´ 1 + 910.00 10 1.75 16.54 16° 32´ 27.60´ 1 + 920.00 10 1.75 18.29 18° 17´ 27.60´ 1 + 930.00 10 1.75 20.04 20° 2´ 27.60´ 1 + 940.00 10 1.75 21.79 21° 47´ 27.60´ Km CE 1 + 941.72 1.72 0.30 22.09 22° 5´ 31.20´ 47 CAPITULO IV.-ALINEAMIENTO VERTICAL. IV.1.-CURVAS VERTICALES. Las curvas verticales son curvas que se diseñan cuando se interceptan dos tangentes, en forma vertical, de un tramo de carretera. Con el fin de suavizar la intersección de dos tangentes, por medio de curvas verticales, se crea un cambio gradual entre las tangentes, de este modo se genera el paso entre una pendiente y otra, de forma segura y cómoda para el usuario de la vía. Distancia de Visibilidad de Parada [DP]: Distancia mínima que necesita ver el conductor de un vehículo, delante de su vehículo, para detenerlo al observar un obstáculo. Diferencia algebraica de pendientes [A]: Se consideran la pendiente que arrojo el perfil de proyecto, y las mismas dan como resultado el dato que nos ayudara a calcular la longitud mínima de la curva en espiral. P PCV PTV CURVA VERTICAL EN CRESTA. P PCV PTV CURVA VERTICAL EN COLUMPIO. 0.695 VM + 254 CF VM2Dp = A = Pentrada - Psalida 48 Longitud calculada [L]: Es la longitud que se obtiene mediante la siguiente formula dada por los criterios y parámetros de la AASHTO. Para curva en cresta. Para curva en columpio. Longitud mínima [Lmin]: Es la longitud mínima necesaria para una adecuada curva vertical, y es un dato que se apega a los parámetros fijados en las normas técnicas complementarias. Longitud de curva vertical [LCV]: Es la longitud que se fija con la finalidad de dar al usuario una mayor seguridad y confort al conducir. Km PCV: Es el kilometraje en donde empieza la curva vertical. Km PTV: Es el kilometraje en donde termina la curva vertical. Cota de las elevaciones de PCV, PTV y P: Señala las elevaciones en donde se pueden encontrar los elementos que conforman a la curva vertical en columpio y en cresta. L = 0.0025 A Dp2 A 120 + 3.5 * Dp L = Dp 2 Lmin = K*A L o´ Lmin 20 LCV = KmPCV = kmPIV - 0.5*LCV KmPTV = kmPCV + LCV cota PCV = Cota de PIV + 0.5*LCV*Pe cota PTV = Cota de PIV - 0.5*LCV*Ps cota P = Cota de PIV - 0.5*LCV*Pe 49 La tabla presenta el resumen de datos calculados. IV.2.- CÁLCULO DE CURVAS VERTICALES. CURVAS VERTICALES EN CRESTA. cota s cota s tang entrada curva PCV PIV PTV kilometraje n n2 c=kn2 C 70 Km/Hr 1 + 200 1185.95 0.695 VM + 0.5 % 254 CF -2.5 % VM = 63 0.695 63 + 3969 CF = 0.325 82.55 A = Pentrada - Psalida A = 3 L = 0.0025 A Dp2 = 63.29 Lmin = K*A = 60 63.29 20 KmPCV = 1200 - 40 = 1160 KmPTV = 1160 + 80 = 1240 cota PCV = 1185.95 - 0.2 = 1185.75 cota PTV = 1185.95 - 1 = 1184.95 cota P = 1185.95 + 0.2 = 1186.15 1186.15 - 1185.75 1184.95 - 1186.15 cota s cota s tang entrada curva PCV 0 + 160 0 0 0 1185.75 1185.75 0 + 180 1 1 0.08 1185.85 1185.78 PIV 0 + 200 2 4 0.30 1185.95 1185.65 0 + 220 3 9 0.68 1186.05 1185.38 PTV 0 + 240 4 16 1.200 1186.15 1184.95 DATOS: LCV = = 3.16 kilometraje n2 c=kn2 h estacion = 4.00 K = 16.00 CURVA EN CRESTA 1 n = 0.1 = 0.08 4.00 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA CARRETERA TIPO : VELOCIDAD DE PROY: KmPIV: COTA DEL PIV: ≈ VM2Dp = Dp = Dp = 91.86 PENDIENTE ENTRADA: PENDIENTE SALIDA: Curva Vertical 1. 50 CURVAS VERTICALES EN COLUMPIO. C 70 Km/Hr 2 + 000 1145.95 0.695 VM + -2 % 254 CF -4 % VM = 63 0.695 63 + 3969 CF = 0.325 82.55 A = 2 L = 0.0025 A Dp2 = 42.20 Lmin = K*A = 40 42.20 20 KmPCV = 2000 - 40 = 1960 KmPTV = 1960 + 80 = 2040 cota PCV = 1145.95 + 0.8 = 1146.75 cota PTV = 1145.95 - 1.6 = 1144.35 cota P = 1145.95 - 0.8 = 1145.15 1145.15 - 1146.75 1144.35 -1145.15 cota s cota s tang entrada curva PCV 1 + 960 0 0 0 1146.75 1146.75 1 + 980 1 1 0.05 1146.35 1146.30 PIV 2 + 000 2 4 0.20 1145.95 1145.75 2 + 020 3 9 0.45 1145.55 1145.10 PTV 2 + 040 4 16 0.800 1145.15 1144.35 DATOS: kilometraje n n2 c=kn2 PENDIENTE SALIDA: CARRETERA TIPO : VELOCIDAD DE PROY: KmPIV: COTA DEL PIV: PENDIENTE ENTRADA: Dp = Dp = 91.86 CURVA EN CRESTA 3 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Dp = VM 2 4.00LCV = = 2.11 ≈ = -0.4 4.00 K = = 0.05 16.00 h estacion = Curva Vertical 3. C 70 Km/Hr 1 + 000 m 1165.5445 0.695 VM + -2.5 % 254 CF -2 % VM = 63 0.695 63 + 3969 CF = 0.325 82.55 A = -0.5 0.5 8439.17 120 + 321.52733 Lmin = K*A = 10 10 20 DATOS: Dp = 91.86 Dp = VM 2 Dp = L = = 9.56 LCV = = 0.5 PENDIENTE SALIDA: CARRETERA TIPO : VELOCIDAD DE PROY: KmPIV: COTA DEL PIV: PENDIENTE ENTRADA: DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA CURVA EN COLUMPIO 2 Curva Vertical 2. 51 KmPCV = 1000 - 5 = 995 KmPTV = 995 + 10 = 1005 cota PCV = 1165.5445 + 0.2 = 1165.7445 cota PTV = 1165.5445 - 0.1 = 1165.4445 cota P = 1165.5445 - 0.2 = 1165.3445 1165.3445 - 1165.7445 1165.4445 - 1165.3445 cota s cota s tang entrada curva PCV 0 + 980 0 0 0 1165.7445 1165.7445 PIV 1 + 000 1 1 0 1165.5445 1165.54 PTV 1 + 020 2 4 0 1165.3445 1165.3445 h estacion = = -0.2 2 K = = 0.4 0.25 kilometraje n n2 c=kn2 C 70 Km/Hr 2 + 800 m 1113.95 0.695 VM + -4 % 254 CF -2 % VM = 63 0.695 63 + 3969 CF = 0.325 82.55 A = -2 2 8439.17 120 + 321.52733 Lmin = K*A = 40 40 20 KmPCV = 2800 - 20 = 2780 KmPTV = 2780 + 40 = 2820 cota PCV = 1113.95 + 0.8 = 1114.75 cota PTV = 1113.95 - 0.4 = 1113.55 cota P = 1113.95 - 0.8 = 1113.15 1113.15 - 1114.75 1113.55 - 1113.15 cota s cota s tang entrada curva PCV 2 + 780 0 0 0 1114.75 1114.75 PIV 2 + 800 1 1 0.1 1113.95 1114.05 PTV 2 + 820 2 4 0.4 1113.15 1113.55 DATOS: kilometraje n n2 c=kn2 h estacion = L = = -0.8 2 LCV = = 2 K = = 0.1 4 PENDIENTE SALIDA: Dp = Dp = 91.86 VELOCIDAD DE PROY: KmPIV: COTA DEL PIV: PENDIENTE ENTRADA: CARRETERA TIPO : CURVA EN COLUMPIO 4 = 38.23 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Dp = VM 2 Curva Vertical 4. 52 CAPITULO V.- PROYECTO TRANSVERSAL. La sección transversal está definida por la corona, las cunetas, los taludes, las contra cunetas, las partes complementarias y el terreno comprendido dentro del derecho de vía, como se muestra en las siguiente figura.-12, "Sección transversal en tangente del alineamiento horizontal para carreteras tipos E, D, C, B y A". Figura.- 12 Corona.- La corona está definida por la calzada y los acotamientos con su pendiente transversal, y en su caso, la faja separadora central. Calzada.- El ancho de la calzada deberá ser: a.- En tangente del alineamiento horizontal, el especificado en la tabla de clasificación y características de las carreteras "Anchos de corona, de calzada, de acotamientos y de la faja separadora central". b.-En curvas circulares del alineamiento horizontal, el ancho en tangente mas una ampliación en el lado interior de la curva circular, cuyo valor se especifica de acuerdo a las características del proyecto y del camino. c.-En curvas espirales de transición y en transiciones mixtas. EJE DE PROYECTO. ZO N A D E A C O TA M IE N TO . ESPESOR DE CARPETA. ESPESOR DE BASE. ESPESOR DE SUB-BASE. ZONA DE CARPETA. ZONA DE CARPETA. ZO N A D E A C O TA M IE N TO . SECCION TIPO. 53 El ancho en tangente más una ampliación variable en el lado interior de la curva espiral o en el de la transición mixta, cuyo valor esta dado por la expresión: A = L Le Ac En donde: A = Ampliación del ancho de la calzada en un punto de la curva espiral o de la transición mixta, en metros. L = Distancia del origen de la transición al punto cuya ampliación de desea determinar, en metros. Le = Longitud de la curva espiral o de la transición mixta, en metros. Ac = Ampliación total del ancho de la calzada correspondiente a la curva circular, en metros. En tangentes y curvas horizontales para carretera tipo E. 1.-El ancho de la calzada en carreteras tipo "E", no requerirá ampliación por curvatura horizontal. 2.-Por requisitos operacionales será necesario ampliar el ancho de la calzada, formando libraderos, para permitir el paso simultáneo a dos vehículos, el ancho de la calzada en la zona del libradero será el correspondiente al de la carretera tipo "D". 3.-La longitud de los libraderos será de veinte metros más dos transiciones de cinco metros cada una. 4.-Los libraderos se espaciaran a una distancia de doscientos cincuenta metros o menos, si así lo requiere la visibilidad entre ellos. 54 Acotamientos.-El ancho de los acotamientos deberá ser para cada tipo de carretera y tipo de terreno, según se indica en la tabla "Anchos de corona, de calzada, de acotamientos y de la faja separadora central". Pendiente transversal.-En tangentes de alineamiento horizontal el bombeo de la corona deberá ser: a.-De menos dos por ciento en carreteras tipo A, B, C, y D pavimentadas. b.-De menos tres por ciento en carreteras tipo D y E revestidas. La determinación de las secciones de carretera, es un procedimiento que se realiza a cada veinte metros de nuestra línea del camino, se tendrá que definir treinta metros a la izquierda y treinta metros a la derecha la intersección de las curvas de nivel, el objeto que sean treinta metros los que se tengan que determinar hacia los lados, obedece a que por disposición federal, todos los caminos de carreteras federales comprenden veinte metros hacia la izquierda y derecha del centro del camino. V.1.-ELEMENTOS DE DISEÑO. TERRENO NATURAL.-Es el terreno sobre el que se desplantara un terraplén o en los que se realizan un corte. SUB-RASANTE.-Es la proyección sobre el plano vertical del desarrollo del eje de sub-corona. ESPESOR DE CORTE O TERRAPLEN.-Es el valor que se obtiene al restar a la elevación de la sub-rasante, la cota del terreno natural, con este dato conocemos si el camino en una determinada estación está cortando o terraplenando. BOMBEO O PENDIENTE TRANSVERSAL.-Es la pendiente que se da a la corona en las tangentes del alineamiento horizontal hacia uno y otro lado de la rasante para evitar la acumulación del agua sobre el camino. 55 SOBRE ANCHO.-Es la distancia horizontal comprendida entre los puntos de intersección de la sub-corona con los taludes del terraplén, cuneta o corte. SOBRE-ELEVACION.-Es la pendiente que se da a la corona hacia el centro de la curva horizontal para contrarrestar parcialmente el efecto de la fuerza centrifuga de un vehículo. CUNETA.-Es una zanja, generalmente de sección triangular, con talud 3:1 y que se construye en los tramos en corte a uno o ambos lados de la corona, con el objeto de recibir el agua que se escurre por la corona y los taludes de corte. TALUD DE TERRAPLEN.-Es la superficie comprendida entre la línea de ceros y el hombro correspondiente se fijan de acuerdo a su naturaleza del material que los forma. TALUD DE CORTE.-Es la superficie comprendida entre la línea de ceros y el fondo de la cuneta, se fijan de acuerdo a su altura y la naturaleza del material que los forma. CORONA.-Es la superficie del camino que queda comprendida entre los hombros del camino. CALZADA.-Es la parte de la corona destinada al tránsito de los vehículos y construida con una o más carriles. ACOTAMIENTOS.-Son las fajas contiguas a la calzada, comprendidas entre sus orillas y las líneas definidas por los hombros del camino protege a la calzada contra la humedad y la erosión, mejora la visibilidad de los tramos en la curva, facilitan los trabajos de construcción del camino y mejora la apariencia del mismo. AMPLIACION EN CURVA.-Es la distancia adicional que hay que darle a la calzada cuando se va en curva debido a que los vehículos tienen una ampliación en sus dimensiones al circular porla curva. LONGITUD DE TRANSICION.-Es la distancia que se utiliza para dar los cambios de la ampliación de las curvas, la cual depende del grado de la curva. 56 ESPESOR DE PAVIMENTO.-Este estrato está formado por las tres últimas capas que se ubican por encima de la capa sub-rasante, la sub-base, base y la carpeta asfáltica, cuando se trata de pavimento flexible. SUB-CORONA.-Es la superficie que limita las terracerías y sobre lo que apoyan las capas del pavimento. RASANTE.-Es la línea obtenida al proyectar el alineamiento vertical del camino. CONTRA CUNETA.-Es una zanja de secciones trapezoide que se excava arriba de la línea de ceros de un corte y en dirección normal a la pendiente máxima del terreno, para interceptar los escurrimientos superficiales del terreno natural y para evitar deslaves en los cortes. Las secciones antes determinadas, son necesarias para el cálculo de la curva masa, en estas se ubicara nuestro camino como se muestra a continuación, con una sección tipo para carreteras. Otro de los aspectos por lo que es necesaria la determinación de las secciones de construcción, es el hecho de que esta son los indicadores de la cantidad de corte y terraplén necesarios en el camino. Figura.- 13 57 Por lo tanto la sección transversal de un camino es de suma importancia puesto que el movimiento de tierras es el que suele ser de mayor impacto con la cuestión económica del proyecto así como también juega un papel fundamental que favorece a la comodidad y seguridad de los usuarios al transitar por esta vía, aunque si bien es cierto con la deducción de la misma no se garantizan sus características para el crecimiento de los vehículos futuros ya que este aspecto suele ser imprescindible. Para poder coordinar estas ideas es conveniente considerar la ambición del proyecto para dejar a un lado todos aquellos obstáculos y ejecutar solo lo que el proyecto exige sin olvidar que un futuro puede darse una ampliación fácil y económica. V.2.-CALCULO DE SECCION EN TANGENTE. Se tomo una sección en tangente con la finalidad de corroborar la información de la herramienta utilizada, en este caso se ocupo la aplicación de AUTOCAD. 58 Figura.- 14 (SECCION EN TANGENTE CALCULADA ESTACION 0+800.00 EN TERRAPLEN). V.P 70 KM/HR CORONA 7 M BOMBEO 2 % CARPETA 5 CM BASE 15 CM SUB-BASE 15 CM TALUD TERR 1.5:1 TALUD COR 0.5:1 1170.95 1 t 1 3 3.5 m 4.46 m 1170.86 m 1171.25 1171.18 1171.3 1171.24 0.96 CAMINO TIPO "C" T 3:1 DATOS: Ensanche: e= B S- NIVEL DE RASANTE: hombro derecho= NIVEL DE CARPETA: hombro derecho= SECCION EN TANGENTE. ESTACION 0+800.00 (SECCION SIMETRICA) Lado derecho de la seccion: Ancho de carril der: Ancho a nivel de subrasante= hombro derecho= ELEVACION DE SUBRASANTE: e= 0.3 - 0.02 e= 59 CAPITULO VI.-CURVA MASA. La curva masa busca el equilibrio para la calidad y economía de los movimientos de tierras, además es un método que indica el sentido del movimiento de los volúmenes excavados, la cantidad y la localización de cada uno de ellos. Las ordenadas de la curva resultan de sumar algebraicamente a una cota arbitraria inicial el valor del volumen de un corte con signo positivo y el valor del terraplén con signo negativo; como abscisas se toma el mismo cadenamiento utilizado en el perfil. El procedimiento para el proyecto de la curva masa es como sigue: 1.-Se proyecta la subrasante sobre el dibujo del perfil del terreno. 2.-Se determina en cada estación, o en los puntos que lo ameriten, los espesores de corte o terraplén. 3.-Se dibujan las secciones transversales topográficas (secciones de construcción). 4.-Se dibuja el diagrama del corte o del terraplén con los taludes escogidos según el tipo de material, sobre la sección topográfica correspondiente, quedando así dibujadas las secciones transversales del camino. 5.-Se calculan las áreas de las secciones transversales del camino por cualquiera de los métodos ya conocidos. 6.-Se calculan los volúmenes abundando los cortes o haciendo la reducción de los terraplenes, según el tipo de material y método escogido. 7.-Se dibuja la curva con los valores anteriores. 60 VI.1.-Dibujo de la curva masa. Se dibuja la curva masa con las elevaciones en el sentido vertical y los kilometrajes en el sentido horizontal utilizando el mismo dibujo del perfil. Cuando esta dibujada la curva se traza la línea compensadora que es una línea horizontal que corta la curva en varios puntos. M3 – Estación cuando no pase de 100 metros, la distancia del centro de gravedad del corte al centro de gravedad del terraplén con la resta del acarreo libre. El sobre acarreo se expresa en: M3 – Hectómetro a partir de 100 metros, de distancia y menos de 1000 metros. Determinación del desperdicio: Cuando la línea compensadora no se puede continuar y existe la necesidad de iniciar otra, habrá una diferencia de ordenadas. Determinación de los préstamos: Se trata del mismo caso anterior solo que la curva masa se presentara en forma descendente, la decisión de considerarlo como préstamo de un banco cercano al camino o de un préstamo de la parte lateral del mismo, dependerá de la calidad de los materiales y del aspecto económico, ya que los acarreos largos por lo regular resultan muy costosos. Determinación del acarreo libre: Se corre horizontalmente la distancia de acarreo libre 20 metros, de tal manera que toque dos puntos de la curva, la diferencia de la ordenada de la horizontal al punto más alto o más bajo de la curva, es el volumen. Determinación del sobre acarreo: Se traza una línea en la parte media de la línea horizontal compensadora y la línea horizontal de acarreo libre. La diferencia de abscisas X – B será la 61 distancia a la que hay que restarle el acarreo libre para obtener la distancia media de sobre acarreo convertida en estaciones y aproximada al décimo. Figura.- 15 VI.2.-Propiedades de la curva masa: La curva crece en el sentido del cadenamiento cuando se trata de cortes y decrece cuando predomina el terraplén. En las estaciones donde se presenta un cambio ascendente a descendente o viceversa se presentara un máximo y un mínimo respectivamente. Cualquier línea horizontal que corta a la curva en dos extremos marcara dos puntos con la misma ordenada de corte y terraplén indicando así la compensación en este tramo por lo que serán iguales los volúmenes de corte y terraplén. Esta línea se denomina compensadora y es la distancia máxima para compensar un terraplén con un corte. La diferencia de ordenada entre dos puntos indicara la diferencia de volumen entre ellos. El área comprendida entre la curva y una horizontal cualquiera, representa el volumen por la longitud media de acarreo Cuando la curva se encuentra arriba de la horizontal el sentido del acarreo de material es hacia delante, y cuando la curva se encuentra abajo el sentido es hacia atrás, teniendo cuidado que la pendiente del camino lo permita. X B 62 VI.3.- CÁLCULO DE LA CURVA MASA. PENDIENTE. COTAS. X X2 KX2 CORTE. TERRAPLEN. CORTE. TERRAPLEN. 0+000.00 1185.30 (+) 0.5 % 1184.95 0.35 1.96 0.15 0+020.00 1185.47 (+) 0.5 % 1185.05 0.42 2.52 0.05 0+040.00 1185.64 (+) 0.5 % 1185.15 0.50 3.17 0.02 0+060.00 1185.82 (+) 0.5 % 1185.25 0.57 3.85 0.02 0+080.00 1185.99 (+) 0.5 % 1185.35 0.64 4.54 0.02 0+100.00 1186.16 (+) 0.5 % 1185.45 0.71 5.02 0.02 0+120.00 1186.44 (+) 0.5 % 1185.55 0.89 6.85 0.02 0+140.00 1186.82 (+) 0.5 % 1185.65 1.17 9.96 0.02 PCV 0+160.00 1187.30 (+) 0.5 % 1185.75 0 0 0 1185.75 1.56 14.00 0.02 0+180.00 1186.22 (+) 0.5 % 1185.85 1 1 0.075 1185.77 0.45 2.69 0.05 PIV 0+200.00 1185.38 (+) 0.5 % 1185.95 2 4 0.3 1185.65 -0.27 0.07 5.11 0+220.00 1184.66 (-) 2.5 % 1186.05 3 9 0.675 1185.37 -0.71 10.59 PTV 0+240.00 1184.44