INTRODUCCIÓN
En los últimos años el Perú atraviesa un periodo de crecimiento económico prácticamente de todo el país. Las condiciones sociales de producción en general y particularmente de las zonas rurales, se han visto sumamente afectadas por motivos del deterioro de los accesos a zonas productoras y poblaciones rurales, que dependen fundamentalmente de las carreteras y caminos vecinales del ámbito rural, pues por efecto multiplicador va deteriorando deteriorando la calidad de vida de las poblaciones rurales, rurales, con el alza incontrolable de tarifas y fletes, pérdidas de la producción agrícola, agropecuaria, reducción de ingreso y empleo rural, incremento de la pobreza, etc., las que son generadas por el deterioro de las carreteras vecinales. Para concretar la realización de estos objetos, el PER Plan COPESCO, tiene previsto realizar inversiones significativas en carreteras y caminos vecinales para el desarrollo de su distrito. El presente proyecto tiene carácter de mejoramiento de la carretera Cusco - Paruro del tramo, Cusco - Occopata Km. 00+000 Al Km. 13+603 estando ubicado en el Departamento de Cusco, Provincia de Cusco, Distrito de Santiago. El expediente técnico del presente proyecto ha sido elaborado teniendo en cuenta los mecanismos técnicos y la seguridad integral, con el fin de que esta, se desarrolle de acuerdo a las Normas Peruanas para el Diseño de Carreteras del MTC – Norma de Diseño Vial Geométrico Dirección de Caminos Y El Manual de Diseño de Caminos Caminos no Pavimentados de Bajo Volumen de Tránsito, utilizando la tecnología avanzada así como la experiencia obtenida en diversos proyectos viales y dar cumplimiento en los plazos y los costos previstos para el estudio.
Como podemos apreciar el transporte transporte es un elemento fundamental para poder transportar la nueva producción a los diferentes mercados del país y el extranjero las inversiones se han orientado al mejoramiento de carreteras y caminos vecinales, para abaratar costo de transporte. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El proyecto consiste en la construcción de la carretera Cusco – Paruro, mejorar sus características geométricas, así como las obras de arte y la superficie de rodadura. El proyecto consiste en la construcción de una carretera de tercer orden a nivel de asfaltado, con una longitud de 5 Km., que articule a los centros poblados ubicados entre el distrito de Cusco y sus comunidades que se desarrollan a lo largo de la carretera ca rretera Cusco - Paruro.
UBICACIÓN DEL PROYECTO: Se encuentra ubicado región Sur Occidental de la ciudad del Cusco, y al Nor-Oeste de la provincia de Paruro. De acuerdo al Instituto Geográfico Nacional (IGN). Ubicación Política:
REGION
Cusco
PROVINCIA
Cusco
DISTRITO
Cusco
LUGAR
Comunidad Campesina Occopata
LOCALIDAD :
NORTE-ESTE
ALTITUD : Geográficamente esta zona se desarrolla en la cordillera central de los Andes sobre una altitud de: LOCALIDAD Inicio de Carretera (Pte Huancaro) Fin de la Carretera (Occopata)
ALTITUD (m.s.n.m.) 3392.70 3952.92
MARCO TEORICO CLASIFICACIÓN DE LAS CARRETERAS SEGÚN SU FUNCIÓN
CLASIFICACION DE ACUERDO A LA DEMANDA •
AUTOPISTAS Carretera de IMDA mayor de 4000veh/día, de calzadas separadas, cada una con dos o más carriles, con control total de los accesos (ingresos y salidas) que proporciona flujo vehicular completamente continúo. Se le denominará con la sigla A.P.
•
CARRETERAS DUALES O MULTICARRIL De IMDA mayor de 4000veh/día, de calzadas separadas, cada una con dos o más carriles; con control parcial de accesos. Se le denominará con la sigla MC (Multicarril).
•
CARRETERAS DE 1RA. CLASE Son aquellas con un IMDA entre 4000-2001veh/día de una calzada de dos carriles (DC).
•
CARRETERAS DE 2DA. CLASE Son aquellas de una calzada de dos carriles (DC) que soportan entre 2000-400veh/día.
•
CARRETERAS DE 3RA. CLASE Son aquellas de una calzada que soportan menos de 400veh/día. El diseño de caminos del sistema vecinal < 200veh/día se rigen por las Normas emitidas por el MTC para dicho fin y que no forman parte del presente Manual.
•
TROCHAS CARROZABLES Es la categoría más baja de camino transitable para vehículos automotores, construido con un mínimo de movimiento de tierras, que permite el paso de un solo vehículo.
CLASIFICACIÓN SEGÚN CONDICIONES OROGRÁFICAS.
CARRETERAS TIPO 1 Permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma velocidad que la de los vehículos ligeros. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, es menor o igual a 10%. CARRETERAS TIPO 2 Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir sus velocidades significativamente por debajo de las de los vehículos de pasajeros, sin ocasionar el que aquellos operen a velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, varía entre 10 y 50%. CARRETERAS TIPO 3 Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir a velocidad sostenida en rampa durante distancias considerables o a intervalos frecuentes. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, varía entre 50 y 100%. CARRETERAS TIPO 4 Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que aquellas a las que operan en terreno montañoso, para distancias significativas o a intervalos muy frecuentes. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, es mayor de 100%.
RELACION ENTRE CLASIFICACIONES
VELOCIDAD DE DISEÑO
La velocidad directriz o de diseño es la escogida para el diseño, entendiéndose que será la máxima que se podrá mantener con seguridad sobre una sección determinada de la carretera, cuando las circunstancias sean favorables para que prevalezcan las condiciones de diseño. RELACIÓN ENTRE LA VELOCIDAD DIRECTRIZ Y LAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS.
La velocidad directriz condiciona todas las características ligadas a la seguridad de tránsito. Por lo tanto ellas, como el alineamiento horizontal y vertical, distancia de visibilidad y peralte, variarán apreciablemente con la velocidad directriz. En forma indirecta están influenciados los aspectos relativos al ancho de la calzada, bermas, etc. En las presentes normas las características geométricas, (radio mínimo de las curvas horizontales y verticales, distancias de visibilidad de parada y de sobrepaso, etc. están relacionadas a cada velocidad directriz)
ELECCIÓN DE LA VELOCIDAD DIRECTRIZ
La selección de la velocidad directriz depende de la importancia o categoría de la futura carretera, de los volúmenes de tránsito que va a mover, de la configuración topográfica del terreno, de los usos de la tierra, del servicio que se requiere ofrecer, de las consideraciones ambientales, de la homogeneidad a lo largo de la carretera, de las facilidades de acceso (control de accesos), de la disponibilidad de recursos económicos y de las facilidades de financiamiento VISIBILIDAD
Distancia de visibilidad es la longitud continua hacia delante del camino, que es visible al conductor del vehículo. En diseño se consideran dos distancias, la de visibilidad suficiente para detener el vehículo, y la necesaria para que un vehículo adelante a otro que viaje a velocidad inferior, en el mismo sentido. Estas dos situaciones influencian el diseño de la carretera en campo abierto y serán tratados en esta sección considerando alineamiento recto y rasante de pendiente uniforme. Los casos con condicionamiento asociados a singularidades de planta o perfil se tratarán en las secciones correspondientes. DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA.
Distancia de Visibilidad de Parada, es la mínima requerida para que se detenga un vehículo que viaja a la velocidad de diseño, antes de que alcance un objetivo inmóvil que se encuentra en su trayectoria. Se considera obstáculo aquél de una altura igual o mayor a 0,15 m, estando situados los ojos del conductor a 1,15 m., sobre la rasante del eje de su pista de circulación. Todos los puntos de una carretera deberán estar provistos de la distancia mínima de visibilidad de parada. DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PASO
Distancia de Visibilidad de Paso, es la mínima que debe estar disponible, a fin de facultar al conductor del vehículo a sobrepasar a otro que se supone viaja a una velocidad 15 Km/h menor, con comodidad y seguridad, sin causar alteración en la velocidad de un tercer vehículo que viaja en sentido contrario a la velocidad directriz, y que se hace visible cuando se ha iniciado la maniobra de sobrepaso. Se deberá evitar que se tengan sectores sin visibilidad de adelantamiento en longitudes superiores a las del Cuadro, según la categoría de la carretera.
Longitud Máxima Sin Visibilidad De Adelantamiento En Sectores Conflictivos
Los sectores con Visibilidad Adecuada para adelantar deberán distribuirse lo más homogéneamente posible a lo largo del trazado. En un tramo de carretera de longitud superior a 05 Km., emplazado en una topografía dada, se procurará que los sectores con visibilidad adecuada para adelantar, respecto del largo total del tramo, se mantengan dentro de los porcentajes que se indican en el Cuadro N° 4.5. En nuestro proyecto la longitud máxima sin visibilidad de adelantamiento cumple con el cuadro N° VI- 5, así como el porcentaje de la carretera con visibilidad para adelantar. Porcentaje De La Carretera Con Visibilidad Adecuada Para Adelantar
VALORES ESTÉTICOS Y ECOLÓGICOS
En el diseño de cualquier camino se tendrá, en concordancia no tan sólo su incorporación al paisaje sino que también el aprovechamiento de las bellezas naturales. Los valores estéticos deberán considerarse conjuntamente con la utilidad, economía, seguridad y todos los demás factores que preocupan al planificador y diseñador. Esta disposición adquiere mayor valor en el caso de carreteras que cruzan zonas de gran belleza natural. En todo caso, el alineamiento, el perfil y la sección transversal deben guardar armonía con las condiciones del medio, evitando así un quiebre de los factores ecológicos. Siempre será de
primordial importancia la economía de acuerdo con las necesidades del tránsito; no obstante, un mayor gasto puede justificarse si se trata de preservar los recursos naturales que poseen un valor económico en sí. Para lograr los efectos deseados, deberán tenerse en consideración los aspectos que se enumeran a continuación: 1. El trazado de la carretera deberá ser tal que la nueva construcción proteja el medio ambiente natural y lo lleve por lugares que destaquen la belleza. 2. El trazado y el perfil de la carretera deberá acomodarse a las características del terreno para que cortes y terraplenes se reduzcan al mínimo. La implantación del alineamiento horizontal mediante el empleo de curvas de transición, y la suavidad de las pendientes, acordes con los requisitos de diseño, constituyen un buen medio para lograr estos objetivos. 3. Es esencial evitar la destrucción de los árboles valiosos, así como proteger la vegetación en general. 4. Siempre que sea factible se propenderá, dentro de los márgenes económicos, a buscar alineamientos curvos y separadores anchos en calzadas separadas, ya que estos elementos mejoran el aspecto del paisaje y evitan la monotonía del paralelismo. 5. Las estructuras deberán ser ubicadas y diseñadas para que junto con prestar su servicio, den el mejor aspecto posible. 6. Los taludes deberán alabearse y tenderse cada vez que sea posible y conveniente como una manera de disimular las líneas de construcción y permitir el arraigo de la vegetación, de acuerdo a la sección transversal encontrada. Eventualmente, estos tendidos pueden demostrarse económicamente convenientes para la obtención de materiales para terraplenes o como depósito de materiales excedentes. 7. En caso de ser necesarias, las excavaciones de los préstamos deberán distar a lo menos 100 metros del borde de la faja de dominio y deberán disimularse o cubrirse mediante plantío. El mismo criterio se aplicará a los depósitos. 8. Los elementos de drenaje se colocarán de manera tal que la erosión, embalses y acumulación de detritos queden ocultos a la vista o se eliminen cuando las condiciones de la naturaleza del lugar lo permitan.
SECCION TRANSVERSAL
La sección transversal de una carretera en un punto de ésta, es un corte vertical normal al alineamiento horizontal, el cual permite definir la disposición y dimensiones de los elementos que forman la carretera en el punto correspondiente a cada sección y su relación con el terreno natural. Para agrupar los tipos de carreteras se acude a normalizar las secciones transversales, teniendo en cuenta la importancia de la vía, el tipo de tránsito, las condiciones del terreno, los materiales por emplear en las diferentes capas de la estructura de pavimento u otros, de tal manera que la sección típica adoptada influye en la capacidad de la carretera, en los costos de adquisición de zonas, en la construcción, mejoramiento, rehabilitación, mantenimiento y en la seguridad de la circulación. En el presente capítulo se describirán los elementos de la sección transversal normalizando sus dimensiones e inclinaciones, donde sea procedente. El diseño estructural del pavimento y obras de arte, si bien son determinantes en la sección transversal, son materia a ser normadas en otro capítulo, por ello se exponen aquí sólo aspectos geométricos que brinden coherencia al capítulo. ELEMENTOS
Los elementos que integran y definen la sección transversal son: ancho de zona o derecho de vía, calzada o superficie de rodadura, bermas, carriles, cunetas, taludes y elementos complementarios, tal como se ilustra en el gráfico VI-1 donde se muestra una sección en media ladera para una vía multicarril con separador central en tangente y una de dos carriles en curva.
GRAFICO N° VI-1
DERECHO DE VÍA O FAJA DE DOMINIO
Es la faja de terreno destinada a la construcción, mantenimiento, futuras ampliaciones de la Vía si la demanda de tránsito así lo exige, servicios de seguridad, servicios auxiliares y desarrollo paisajístico. En las carreteras ejerce dominio sobre el derecho de Vía, el MTC a través de la Dirección General de Caminos quien normará, regulará y autorizará el uso debido del mismo.
ANCHO DE LA FAJA DE DOMINIO Ancho Normal
La faja de dominio o derecho de Vía, dentro de la que se encuentra la carretera y sus obras complementarias, se extenderá más allá del borde de los cortes, del pie de los terraplenes, o del borde más alejado de las obras de drenaje que eventualmente se construyen, según la Cuadro.
Holgura Mínima Deseable Entre Límites De Obra Y De Derecho De Vía (M)
(*) Excepto obras de contención de tierras. (**) Si existe camino lateral y esta obra discurre por el exterior de él (caso de las reposiciones de servicios) estos anchos pueden ser nulos. Además se presenta normas generales, para los bordes libres entre el cuerpo principal de la obra y elementos externos en el Cuadro N° 4.6. En muchos casos estos límites no podrán aplicarse cabalmente, para estos casos los límites serán los que resulten de la situación legal que se genere y las negociaciones específicas a fin de evitar expropiaciones excesivas. CUADRO N° 4.7 Distancias Mínimas Entre Pie De Taludes O De Obras De Contención Y Un Elemento Exterior
Serán los recomendados en el Cuadro N° 4.7
CUADRO N° 4.8 Ancho Mínimo De Faja De Dominio
Por Resolución Ministerial el MTC, especificará el ancho del derecho de Vía para cada carretera. Cuando el ancho de la faja de dominio compromete inmuebles de propiedad de particulares, compete al MTC realizarlas acciones necesarias para resolver la situación legal que se genere. Para ejecutar cualquier tipo de obras y/o instalaciones fijas o provisionales, cambiar el uso a destino de las mismas, plantar o talar árboles, en el derecho de Vía, se requerirá la previa autorización de la Dirección General de Caminos del MTC, sin perjuicio de otras competencias concurrentes. ZONA DE PROPIEDAD RESTRINGIDA
A cada lado del Derecho de Vía habrá una faja de Propiedad Restringida. La restricción se refiere a la prohibición de ejecutar construcciones permanentes que afecten la seguridad o visibilidad, y que dificulten ensanches futuros. El ancho de esa zona se muestra en el Cuadro N° 4.9. Esta restricción deberá ser compensada mediante negociaciones específicas. CUADRO N° 4.9 Zona De Propiedad Restringida A Cada Lado Del Derecho De Vía
NÚMERO DE CARRILES DE LA SECCIÓN TIPO
El número de carriles de cada calzada se fijará de acuerdo con las previsiones de la intensidad y composición del tráfico previsible en la hora de diseño del año horizonte, así como del nivel de servicio deseado, y en su caso, de los estudios económicos pertinentes. De dichos estudios se deducirán las previsiones de ampliación. En cualquier caso se tendrán en cuenta las siguientes consideraciones: En carreteras de calzadas separadas: No se proyectarán más de cuatro carriles por calzada ni menos de dos en la sección tipo. No se computarán, a estos efectos, los carriles de cambio de velocidad o de trenzado y los incluidos en confluencias de autovías o autopistas urbanas. En carreteras de calzada única: Se proyectarán dos carriles por calzada, uno para cada sentido de circulación. En ningún caso se proyectarán calzadas con dos carriles por sentido. No se computarán, a estos efectos, los carriles adicionales ni los carriles de cambio de velocidad.
CALZADA Ancho de Tramos en Tangente
En el Cuadro N° 4.10, se indica los valores apropiados del ancho del pavimento para cada velocidad directriz con relación a la importancia de la carretera. El ancho de la calzada en tangente se determinará con base en el nivel de servicio deseado al finalizar el período de diseño o en un determinado año de la vida de la carretera. En consecuencia, el ancho y número de carriles se determinarán mediante un análisis de capacidad y niveles de servicio. Los anchos de carril que se usen, serán: 3,00 m; 3,30 m; 3,50 m; 3,60 m y 3,65m.
Ancho de Tramos en Curva
Las secciones indicadas en el Cuadro N° 4.10 estarán provistas de sobreanchos en los tramos en curva, de acuerdo a lo indicado en el inciso 402.07 del Reglamente de Diseño Geométrico de Carreteras. Por tal motivo el ancho de tramos en curva será variable y estará en función del radio de curvatura y el sobreancho CUADRO N° 4.10 Ancho De Calzada
* Para este proyecto se tomará en cuenta un ancho de calzada de 6.00 m de longitud.
BERMAS Ancho de las Bermas
En el Cuadro 4.11, se indican los valores apropiados del ancho de las bermas. El dimensionamiento entre los valores indicados, para cada velocidad directriz se hará teniendo en cuenta los volúmenes de tráfico y el costo de construcción.
TALUDES, CUNETAS Y OTROS ELEMENTOS Taludes a) Generalidades
Los taludes para las secciones en corte variarán de acuerdo a la estabilidad de los terrenos en que están practicados; la altura admisible del talud y su inclinación se determinarán en lo posible, por medio de ensayos y cálculos, aún aproximados. b) Taludes en Corte
Los valores de la inclinación de los taludes para la secciones en corte serán, de un modo referencial, los indicados en el Cuadro 4-16. La inclinación de los taludes del corte variara a lo largo de la obra según sea la calidad y estratificación de los suelos encontrados. Exige el diseño de taludes un estudio taxativo, que analice las condiciones específicas del lugar, incluidos muy especialmente las geológico-geotécnicas, facilidades de mantenimiento, perfilado y estética, para optar por la solución más conveniente, entre diversas alternativas. Dichas inclinaciones podrán ser únicas en un punto del trazado, o bien presentar variaciones en un mismo perfil. Esto último en el caso de comprobarse las ventajas económicas, o de otro tipo, de tal geometría CUADRO N° 4.16 Valores Referenciales Para Taludes En Corte
c) Taludes de Terraplenes
Las inclinaciones de los taludes para terraplenes variarán en función de las características del material con el cual está formado el terraplén, siendo de un modo referencial los que se muestran en el Cuadro 4.17. Exige el diseño de taludes un estudio taxativo, que analice las condiciones específicas del lugar, incluidos muy especialmente las geológico-geotécnicas, facilidades de mantenimiento, perfilado y estética, para optar por la solución más conveniente, entre diversas alternativas. CUADRO N° 4.17 Taludes Para Terraplenes
Las normas internacionales exigen barreras de seguridad para taludes con esta inclinación, puesto que consideran que la salida de un vehículo desde la plataforma no puede ser controlada por su conductor si la pendiente es más fuerte que el 1:4. Cuando se tiene dicho 1:4, la barrera de seguridad se utiliza a partir de los 4.0m de altura. El proyectista deberá decidir, mediante un estudio económico, si en algunos tramos con terraplenes de altura inferior a 4.0 m, conviene tender los taludes hasta el mencionado valor, ahorrándose así la barrera, o mantener el 1:1.5, con dicho elemento de protección. d) Alabeo de Taludes
En numerosos puntos del trazado se producen pasos de un talud a otro, debiéndose dar una transición adecuada para cada caso. Lo más frecuente es el paso de corte a terraplén o viceversa. En las transiciones de cortes de más de 4 m, a terraplén, o de terraplenes de más de 4m, a corte, los taludes de uno y otro deberán tenderse a partir del punto en el cual la altura del corte
o del terraplén llega a reducirse a 2,0 m. En todo caso, la longitud de la zona de alabeo no debe ser menor que 10.0 m. La transición del talud del terraplén se ejecuta pasando, linealmente, desde este último al talud interior de la cuneta. En el corte, la transición consiste en pasar desde su valor normal al 1:4, valor límite teórico en el punto en que su altura se hace nula (punto de paso). Si los cortes o terraplenes tienen una altura máxima inferior a dos metros, o si la longitud total de ellos es inferior a 40 metros, no es necesario alabear sus taludes en las transiciones. Si dicha altura máxima está comprendida entre dos y cuatro metros, el tendido deberá hacerse a partir del punto en que ella se reduce a la mitad, y la transición se ejecuta de igual manera que para terraplenes y cortes de más de 4,0m. Si el paso es de un talud a otro de la misma naturaleza pero con inclinación distinta, el alabeo se dará en un mínimo de diez metros, cuidando que se realice en la zona de materiales mejores. La parte superior de los taludes de corte se deberá redondear, para mejorar la apariencia de sus bordes. Cunetas
Son zanjas abiertas en el terreno, revestidas a fin de proteger la estructura del pavimento, que recogen y canalizan longitudinalmente las aguas superficiales y de infiltración para flujos no permanentes (para el caso de flujo permanente se deberá construir una estructura hidráulica convenientemente protegida y señalizada). Sus dimensiones se deducen de cálculos hidráulicos, teniendo en cuenta la intensidad de lluvia prevista, naturaleza del terreno, pendiente de la cuneta, área drenada, etc. En tramos de baja pendiente longitudinal de la rasante y en situación de corte se dará pendiente longitudinal a la cuneta independiente de la rasante con el fin de reducir el costo de explanación.
Talud Interior de Cunetas
La inclinación del Talud dependerá, por condiciones de seguridad, de la velocidad y volumen de diseño de la carretera o camino. Sus valores se tabulan en el Cuadro VI- 19. En el Cuadro, el valor máximo correspondiente a velocidades de diseño ≤ 70Km/h. (1:2) es aplicable solamente a casos muy especiales, en los que se necesite imprescindiblemente una sección en corte reducida (terrenos escarpados), la que contará con elementos de protección (Guardavías). Inclinaciones fuera de estos mínimos deberán ser justificadas convenientemente y se dispondrán de los elementos de protección adecuados. CUADRO N° 4.18 Inclinaciones Máximas Del Talud (V:H)
Profundidad de la Cuneta.
Esta dimensión depende de factores funcionales y geométricos. La profundidad quedará determinada, en conjunto con los demás elementos de su sección, por los volúmenes de las aguas superficiales a conducir. Cuando la pendiente longitudinal lo permite, se puede profundizar la cuneta hasta un valor de hc, si he es el espesor de las capas estructurales (base, sub-base y pavimento), (hc – he) deberá tener valores mínimos, que dependen de la pluviometría de la zona y serán los de la Cuadro 4.19.
CUADRO N° 4.19 Profundidades Relativas De Cunetas
El Fondo de la Cuneta
El ancho del fondo será función de la capacidad que quiera conferírsele a la cuneta. Eventualmente, puede aumentársele si se requiere espacio para almacenamiento de nieve o de seguridad para caída de rocas. En tal caso, la cuneta puede presentar un fondo inferior para el agua y una plataforma al lado del corte a una cota algo superior, para los fines mencionados. Longitudinalmente, el fondo de la cuneta deberá ser continuo, sin puntos bajos.
UBICACIÓN
La carretera Cusco - Paruro, se localiza en la periferia Sur-Este de la ciudad del Cusco y en el Norte-Este la ciudad con la zona de Paruro, con 5 Km. de longitud total.
OBJETIVOS DEL PROYECTO
Los principales objetivos de la carretera en mención son:
Evaluar el estado actual del terreno por donde se propone el eje final de la carretera a proyectar y determinar las necesidades para programar las obras de arte y actividades que se deberán programar durante la ejecución de Obra.
Posibilitar un acceso permanente a todos los caseríos beneficiados.
Crear empleo temporal para los pobladores de la zona en el tiempo que se ejecutará la construcción de la carretera.
Facilitar la construcción de Infraestructura básica y de esta forma reducir los costos en otros proyectos: Irrigaciones, Colegios, etc.
Un aumento en el comercio de diversos productos entre las diversas comunidades creándose un mercado más atractivo y competitivo en la zona.
Todo esto conducirá a un cambio en la mentalidad de los pobladores con respecto al desarrollo y al futuro de sus comunidades.
ESTUDIOS REALIZADOS
Para la ejecucion de la construcción de la carretera de 5 km, Cusco – Paruro.se realizaron los diferentes estudios como: El proyecto ha sido elaborado por cada especialidad del estudio teniendo en cuenta el siguiente cronograma: •
Recopilación de la información existente.
•
Investigación de campo.
•
•
Trabajo de gabinete. Las especialidades que intervinieron en el proyecto fueron: o
Topografía y trazado
o
Tráfico
o
Suelos y pavimentos
o
Hidrología
•
o
Drenaje
o
Estructuras
o
Señalización
Estudios ambientales o
Geología
o
Geotecnia
De acuerdo a las Normas de Construcción de Carretera el presente estudio considera las actividades de Ingeniería necesarias para la construcción a nivel de Asfaltado de la carretera Cusco – Paruro CARACTERÍSTICAS DEL MEDIO SOCIO ECONÓMICO – ÁREA DE INFLUENCIA
Es muy importante considerar al presente proyecto no solo como el asfaltado de una carretera, más aún en la utilización futura que ha de tener, al permitir articular la Provincia Paruro con la capital del Departamento del Cusco, lo que permitirá que estos pueblos se desarrollen económica y socialmente, además podrán tener mejores planes de desarrollo agropecuario y solucionar progresivamente los problemas de salud, alimentación, educación y otros servicios que son olvidados en muchos casos por carecer de una conexión con las ciudades por falta de vías de comunicación. ESTUDIOS DE INGENIERÍA
La carretera objeto del estudio tiene una longitud de 5 kilómetros y se desarrolla entre los 3300 y 4000 m.s.n.m. Se ubica en el sureste del Perú, en la zona geográfica correspondiente a la Sierra, departamento del Cusco. La vía hace parte de la carretera transversal sur de la sierra, enlazando en la región el distrito de Cusco y Comunidades aledañas de la zona. La importancia de esta vía dentro del sistema vial nacional, regional y local, sumada a sus deficientes características técnicas, ha dado origen a los proyectos de mejoramiento de varios tramos, con lo cual se busca garantizar en corto plazo un crecimiento considerable en la dinámica comercial y económica de la región.
DISEÑO GEOMÉTRICO
El diseño geométrico es la parte más importante del proyecto de una carretera, estableciendo, con base en las condicionantes o factores existentes, la configuración geométrica definitiva del conjunto tridimensional que supone, para satisfacer al máximo los objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad, la seguridad, la comodidad, la integración en su entorno, la armonía o estética, la economía y la elasticidad. La funcionalidad vendrá determinada por el tipo de vía a proyectar y sus características, así como por el volumen y propiedades del tránsito, permitiendo una adecuada movilidad por el territorio a los usuarios y mercancías a través de una suficiente velocidad de operación del conjunto de la circulación. La seguridad vial debe ser la premisa básica en cualquier diseño vial, inspirando todas las fases del mismo, hasta las mínimas facetas, reflejada principalmente en la simplicidad y uniformidad de los diseños. La comodidad de los usuarios de los vehículos debe incrementarse en consonancia con la mejora general de la calidad de vida, disminuyendo las aceleraciones y, especialmente, sus variaciones que reducen la comodidad de los ocupantes de los vehículos. Todo ello ajustando las curvaturas de la geometría y sus transiciones a las velocidades de operación por las que optan los conductores a lo largo de los alineamientos. La integración en su entorno debe procurar minimizar los impactos ambientales, teniendo en cuenta el uso y valores de los suelos afectados, siendo básica la mayor adaptación física posible a la topografía existente. La armonía o estética de la obra resultante tiene dos posibles puntos de vista: el exterior o estático, relacionado con la adaptación paisajística, y el interior o dinámico vinculado con la comodidad visual del conductor ante las perspectivas cambiantes que se agolpan a sus pupilas y pueden llegar a provocar fatiga o distracción, motivo de peligrosidad. Hay que obtener un diseño geométrico conjunto que ofrezca al conductor un recorrido fácil y agradable, exento de sorpresas y desorientaciones.
La economía o el menor costo posible, tanto de la ejecución de la obra, como del mantenimiento y la explotación futura de la misma, alcanzando siempre una solución de compromiso con el resto de objetivos o criterios.
ESTUDIO TOPOGRAFICO Y GEOMETRICO PARA EL DISENO GEOMÉTRICO EN EL TRAZO DE EJE Y LAS SECCIONES TRANSVERSALES SE TOMARON EN ENCUENTA:
EJE DE LA CARRETERA
La definición del eje de proyecto está basada en el eje actual de la carretera, con el consiguiente mejoramiento de su geometría en concordancia a las normas vigentes para una carretera de tercera categoría, para una velocidad directriz de 30 km/h.
El diseño geométrico de la vía mejorada se ha efectuado con ayuda del Software AIDC (Asistencia Integral de Diseño de Carreteras), para cumplir con las exigencias del MANUAL DE DISEÑO DE CARRETERAS DG-2001, aprobado por resolución directoral N° 543-2000 MTC/15 y EL MANUAL PARA EL DISEÑO DE CAMINOS NO PAVIMENTADOS DE BAJO VOLUMEN DE TRÁNSITO, aprobado por resolución directoral Nº 084-2005-MTC/14 del 16-11-2005.
•
El diseño geométrico establecido para la construcción del proyecto se toma en cuestión normas de acuerdo a la topografía tipo de carretera, orografía, etc.
El diseño geométrico es la parte más importante del proyecto de una carretera, estableciendo, con base en las condicionantes o factores existentes, la configuración geométrica definitiva del conjunto tridimensional que supone para satisfacer al máximo los objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad, la seguridad, la comodidad, la integración en su entorno, la armonía o estética, la economía y la elasticidad La funcionalidad vendrá determinada por el tipo de vía a proyectar y sus características, así como por el volumen y propiedades del tránsito, permitiendo una adecuada movilidad por el territorio a los usuarios y mercancías a través de una suficiente velocidad de operación del conjunto de la circulación. La seguridad vial debe ser la premisa básica en cualquier diseño vial, inspirando todas las fases del mismo, hasta las mínimas facetas, reflejada principalmente en la simplicidad y uniformidad de los diseños. La comodidad de los usuarios de los vehículos debe incrementarse en consonancia con la mejora general de la calidad de vida, disminuyendo las aceleraciones y, especialmente, sus variaciones que reducen la comodidad de los ocupantes de los vehículos. Todo ello ajustando las curvaturas de la geometría y sus transiciones a las velocidades de operación por las que optan los conductores a lo largo de los alineamientos. De la ejecución de la obra, como del mantenimiento y la explotación futura de la misma, alcanzando siempre una solución de compromiso con el resto de objetivos o criterios.
CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS •
SEGÚN SU FUNCION
De acuerdo con la clasificación de vías en el Perú y de acuerdo a la función que cumplen esta carretera cumple se ubica como una vía de la RED VIAL TERCIARIA O LOCAL (según su denominación en el Perú). •
DE ACUERDO A LA DEMANDA
De acuerdo a la clasificación según la demanda, la vía se la considera como una carretera de 3ra. CLASE por el tráfico que soportará. •
SEGÚN CONDICIONES OROGRÁFICAS.
De acuerdo a esta clasificación, se concluye que la carretera a construir pertenece a la clasificación de Carreteras Tipo 2 por su geografía, con laderas de inclinación variable.
PARA EL DISENO GEOMETRICO SE TUVO CRITERIOS EN TOMAR EN CUENTA COMO:
Existen factores de diversa naturaleza, que influyen en distinto grado en el diseño de una carretera. No siempre es posible considerarlos explícitamente en una norma en la justa proporción que les puede corresponder. Por ello en, cada proyecto será necesario examinar la especial relevancia que pueda adquirir, a fin de aplicar correctamente los criterios que aquí se presentan. Entre éstos factores se destacan los siguientes: a. El tipo y la calidad de servicio que la carretera debe brindar al usuario y a la comunidad, debe definirse en forma clara y objetiva. b. La seguridad para el usuario y para aquellos que de alguna forma se relacionen con la carretera. Constituye un factor fundamental que no debe ser transado por consideraciones de otro orden. c. La inversión inicial en una carretera es sólo uno de los factores de costo y debe ser siempre ponderado conjuntamente con los costos de conservación y operación a lo largo de la vida de la obra.
d. La oportuna consideración del impacto de un proyecto sobre el medio ambiente permite evitar o minimizar daños que en otras circunstancias se vuelven irreparables. De otro lado la compatibilización de los aspectos técnicos con los aspectos estéticos está normalmente asociada a una más alta calidad final del proyecto. ELECCIÓN DE LA VELOCIDAD DIRECTRIZ
Los presentes criterios establecen, en el Cuadro N° 4.2, el rango de las velocidades de diseño que se deben utilizar en función del tipo de carretera según sus características. * Para el presente proyecto se asumió una velocidad directriz de 30 Km. /h Cunetas
Para este proyecto se toma en cuenta la región Muy Lluviosa de acuerdo a esta se definió una H=0.50m y L=1.00m. Para este proyecto para el Área Rural (Tipo 3 ó 4) y una velocidad de diseño de 30 km/h se tomará un mínimo de 25 m. de longitud mínima de radio * Para este proyecto se tomará en cuenta un ancho de calzada de 6.00 m de longitud.
CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES •
Como son granulometría, porcentaje de abrasión (dureza), índice de plasticidad, etc. Los materiales a utilizarse para la sub rasante son de estructura abierta.
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Tenemos una capa inferior denominada sub rasante, en caso de que el terreno tenga un CBR menor al 12% se realizan los mejoramientos de la sub rasante encima de esta capa se coloca la sub base que puede variar entre 20 y 30 cm, encima de la sub base viene la base y posteriormente la capa asfáltica.
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Para el Mejoramiento se ha elaborado el Expediente Técnico que contiene los estudios de Ingeniería Vial, (desde el levantamiento topográfico hasta la obtención de los planos) así como los estudios de base: Estudio de Suelos y Pavimentos, Hidrología, Drenaje, Geología, Geotecnia, Tránsito, Señalización y Seguridad Vial.
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El diseño que se consideró en el tramo fue el de COPESCO, banquetas, en taludes muy pronunciados mayores a 7 m se deben de establecerse banquetas para evitar el desprendimiento de los taludes superiores en muchos lugares en esta obra se pueden observar banquetas entre 2 o 3 metros y en otros lugares debido a un mal cálculo del caudal que se acumula en las cuencas, se observó desmoronamiento de los taludes. En las banquetas existen cunetas que conducen el agua hacía los aliviaderos, como en forma de cunetas de coronación. SEGURIDAD Y SEÑALIZACIÓN
En este tramo la señalización resulta imprescindible por tratarse de una carretera que discurre en terreno accidentado, considerándolo como carretera de riesgo tanto para los usuarios como para los pobladores de la zona; con diversidad de factores como la cercanía a centros poblados menores, desarrollo de curvas de volteo, zonas con acantilados y quebradas. Si a ello se agrega que la carretera cuenta con un tránsito considerable, es necesario garantizar la viabilidad con una señalización adecuada y elementos de seguridad suficiente. El presente Capítulo está confeccionado para cumplir con el objetivo de establecer las normas para el diseño y utilización de los dispositivos de control del tránsito; en el contexto del Capítulo se expone el empleo de los diferentes dispositivos y se establecen los diseños y principios fundamentales que deben regir. Su vigencia, en calles y carreteras, es de carácter nacional y debe ser utilizado por las Autoridades a quienes les competa el control y regulación del Tránsito que circula por el territorio nacional. Las señales que requiere el proyecto son: Señales de prevención, Para advertir a los usuarios de la vía de la existencia de un peligro y la naturaleza de esta. Señales de reglamentación, para notificar al usuario de la vía de las limitaciones, prohibiciones o restricciones que gobiernan el uso de ella y cuya violación constituye un delito. Señales de información, para guiar al conductor de un vehículo a través de una determinada ruta, dirigiéndolo al lugar de su destino. Tienen también por objeto
identificar puntos notables tales como: ciudades, ríos, lugares históricos, etc. y dar información que ayude al usuario en el uso de la vía. HIDROLOGÍA DE LA CARRETERA
En la Región de la Sierra se presenta en general un clima con un solo periodo de lluvia al año, que comienza en el mes de diciembre hasta el mes de marzo, en que ocasionan daños a las viviendas urbanas y rurales, así como a la agricultura, ganadería y las vías de transporte terrestre. Con la finalidad de preservar estos fenómenos y la integridad física de las diversas obras a construirse en la materialización de la carretera, se considera pertinente examinar los factores hidrológicos registrados en las cuencas de los cauces que atraviesan la carretera entre las Provincias de Cusco y Paruro. La zona del proyecto se encuentra ubicado entre los 3300 y los 3950 m.s.n.m., el cual presenta un relieve accidentado, con quebradas profundas y estratos rocosos demarcados. Su clima es seco. Las precipitaciones son estaciónales. La evaluación hidrológica se realiza con el objetivo principal, de la determinación de las características hidrodinámicas de la zona y el cálculo de las recurrencias y gastos de las máximas crecientes en cada uno de los cauces que de algún modo
pueden
comprometer la carretera. Esta información permitirá hacer el diseño hidráulico apropiado de las estructuras de drenaje que forman parte de la carretera, tales como: alcantarillas, cunetas, zanjas de coronación; cuyas funciones de evacuar y facilitar el paso de las aguas de escorrentía, deben garantizar el normal funcionamiento y estabilidad de la carretera. ESTUDIOS DE LA CUENCA El estudio de la cuenca hidrográfica es de vital importancia para la cuantificación del volumen hídrico de las cuencas y microcuencas, para tal efecto se procede a determinar diferentes parámetros representativos de la cuenca.
CUENCA HIDROGRÁFICA Se define como cuenca hidrográfica, a toda la superficie cuyas aguas concurren a un valle o quebrada sea esta seca o definida por un cauce de agua permanente. La carretera se encuentra atravesada por una cuenca principal donde desembocan la mayoría de las pequeñas quebradas. Dicha cuenca principal donde desembocan la mayoría de las quebradas es una quebrada profunda, vale decir en un fuerte estado de erosión. DRENAJE La tierra está cubierta completamente por una red de corrientes de agua, grandes y pequeñas, las que a través del tiempo geológico han llegado a ser relativamente estables. Cada pequeño pantano tiene sus riachuelos por los cuales escurre el agua hacia el mar. La estructura artificial de una carretera corta este sistema natural de drenaje, creando una serie de diques a través de los canales de drenaje y numerosas alcantarillas, mediante los cuales el agua puede ser transferida de una hoya de captación a otra. Es natural que en cada punto en que el terraplén de una carretera cruza un valle o una quebrada, se deba proporcionar de un conducto para llevar el agua a través o debajo del terraplén, ya que de lo contrario se formaría una laguna. Dichos conductos pueden variar desde pequeñas tuberías hasta grandes puentes, dependiendo del tamaño de la corriente. El tamaño de la cobertura que haya que proporcionar por cada curso de agua exige el uso de mucho criterio, ya que si la abertura fuera demasiado pequeña, el terraplén estará en peligro y mientras que si fuera demasiado grande, se estaría malgastando dinero. El estudio de drenaje es uno de los aspectos más importantes en la construcción de una carretera, de ello dependerá la estabilidad y conservación de la misma. El drenaje controla el movimiento de aguas superficiales y subterráneas; deducimos que el drenaje es el factor de mayor importancia para reducir gastos de conservación de caminos por lo tanto es absurdo construir una buena explanación si las condiciones de drenaje son deficientes, si esto ocurre tendremos la seguridad de que en corto tiempo fallará dicha explanación. El agua producto de las precipitaciones pluviales o cursos de agua, es uno de los factores más dañinos que ocasionan la disminución de la compactación del terreno al
alterar el contenido de humedad del suelo y contribuye a la erosión, por ello es la causa principal de la mayor parte de problemas en la estructura del camino. El agua a drenar proviene principalmente de la precipitación pluvial, inundaciones producidas por las corrientes de ríos o arroyos y por infiltración a través del suelo. TIPOS DE DRENAJE Y CONDICIONES ÓPTIMAS DE DRENAJE Generalmente se puede lograr un buen dren natural por lo menos parcial, haciendo el trazo por zonas aparentes topográficamente hablando (zonas secas de escorrentía, exenta de manantes), la función primordial del drenaje es proteger del daño prematuro que es ocasionado por el agua a las obras de drenaje superficial y sub drenaje. Se presentan a continuación los tipos de drenaje adoptados y las soluciones típicas para una buena protección. DRENAJE SUBTERRÁNEO O DE INTERSECCIÓN Tiene por función evitar el ingreso de agua que procede por infiltración elevando la napa freática o subiendo el agua por capilaridad, hacia la vía terrestre. La existencia de agua bajo la superficie puede dar lugar, en ciertas condiciones bajo el firme, a una presión hidrostática suficiente para levantarlo produciendo agrietamientos y afloramientos de agua a través de estos. Así mismo son aquellos elementos de drenaje subterráneo, diseñados para interceptar las aguas subterráneas que se mueven bajo un gradiente hidráulico, definido hacia las estructuras como los pavimentos (afirmado) de la vía. Existen muchas soluciones técnicas de drenaje, para lograr este objetivo se conocen una serie de métodos que se han utilizado en el sub-drenaje, estos se mencionan a continuación. . Capas permeables en pavimentos . Drenes longitudinales de zanjas . Sub-drenes interceptores transversales . Drenes de penetración transversal . Pozos de alivio . Trincheras estabilizadoras
DRENAJE DE AGUAS SUPERFICIALES Se refiere al control de las aguas que llegan a la vía y la afecten por escurrimiento superficial, estas aguas pueden proceder de precipitaciones pluviales, inundaciones viales, manantes, etc. El agua que escurre sobre la calzada también se elimina por medio del bombeo en las secciones en tangente, por el peralte en curvas y por la pendiente en sentido longitudinal. El bombeo es la pendiente transversal que se da en las carreteras para permitir que el agua escurra hacia sus dos hombros, en el presente proyecto el bombeo asumido es de 2.5 % valor que se considera suficiente en función a la precipitación pluvial de la zona, asimismo el peraltado en curva también se considera como drenaje superficial, pues el agua que escurre es derivado hacia el hombro interior de la curva y estas son eliminadas por las cunetas, bordillos u otras obras. Otro medio de eliminación del agua sobre la calzada es la pendiente longitudinal en la cual se debe asegurar que la rasante sea proyectada con una pendiente no menor a 0.5% lo que se cumple en el presente proyecto. El drenaje superficial tiene el objeto de alejar las aguas de la carretera, para evitar la influencia negativa de las mismas sobre su estabilidad y transitabilidad así como para minimizar las operaciones de conservación, Siendo estas: o
o
Longitudinales (cunetas laterales o longitudinales) Transversales (alcantarillas de alivio y pontones)
Las estructuras de drenaje más espectaculares de una vía terrestre son los puentes y alcantarillas responsables del drenaje transversal, suele llamarse a los puentes drenaje mayor y a las alcantarillas drenaje menor, con respecto a las alcantarillas más adelante analizaremos estas estructuras con mayor detalle. Se debe disponer de otras obras que contribuyen a encauzar y eliminar las aguas superficiales que de otro modo harían daño a la vía, tales obran son: Bombeo, Bordillos, Lavaderos, Bajadas, Bermas, Cunetas de coronación, Cunetas, Alcantarillas. Asimismo existe un conjunto de obras de canalización, conducción y eliminación que suelen construirse en un caso dado, según las necesidades específicas de ese caso, pero que carecen de encasillamiento general, las obras de arte como cunetas, zanjas de coronación se verán detalladamente más adelante, mientras con respecto a las otras obras daremos a conocer brevemente algunos conceptos:
* BORDILLOS Son estructuras colocadas en el lado exterior del acotamiento en las secciones en tangente, en el borde opuesto al corte de las secciones tipo balcón o en la parte interior de la sección de terraplén en curva, son pequeños bordos que forman una barrera para conducir el agua hacia los lavaderos y bajadas, evitando erosión en los taludes. Su altura debe ser tal que no permita que el agua lo rebase, pero sin que la misma resulte muy grande; una altura entre 12 y 15 cm. es apropiada. El material para su construcción es de preferencia concreto asfáltico o hidráulico aunque también se puede optar por piedra en las zonas donde sea factible conseguir este material. * LAVADEROS Son canales que se unen con los bordillos y bajan por los taludes, su fin es conducir el agua hasta lugares donde su presencia no cause estragos en la plataforma de la carretera. Se caracterizan por tener una fuerte pendiente, derivando el agua con gran velocidad, para lo cual se ve necesario construir alguna estructura que ayude a la disipación de energía. El material para su ejecución es en su mayoría mampostería de piedra con una lechada de cemento. Cabe indicar que no son estructuras obligatorias, si no que su uso se debe limitar a proteger terraplenes muy erosionables y que no tengan otro tipo de protección, tal como la vegetación. * BAJADAS Son estructuras con similar función a la de los lavaderos pero construidas por un tubo apoyado en la superficie inclinada del terreno o enterrado en él. Las tuberías que se emplean mayormente son la lámina provista de alguna junta capaz de absorber dilataciones por temperatura o desfases por asentamientos en el terreno de colocación del tubo. El diámetro debe estar entre los 45 cm. y los 60 cm. * BERMAS Las bermas pueden cumplir funciones de drenaje superficial, de control, conducción y eliminación de agua. La berma disminuye la fuerza erosiva del agua que escurre por los
taludes de un terraplén, una zona de corte o terreno natural. Tienen mejores resultados si se considera la posibilidad de que trabajen en conjunto con las estructuras antes indicadas. * BANQUETA DE PROTECCIÓN Son estructuras que se colocarán al pie de los taludes internos del terreno en las zonas de corte, con el fin de proporcionar un lugar donde el material arrastrado por la acción de las lluvias se deposite protegiendo las cunetas de colmataciones y al talud se le da mayor seguridad en la base. COSTOS Y PRESUPUESTOS
El Proyecto de la “CONSTRUCCIÓN DE LA CARRETERA CUSCO – PARURO (KM. 00+000 – KM. 5+000 )”, ha sido elaborado para ser ejecutado por Administración Directa; el presupuesto de obra está basado en criterios técnicos específicos los cuales fueron elegidos para calcular el costo total de la obra, el cual está en función del análisis del costo de la mano de obra, precio de flete por transporte de equipo y materiales, el cálculo de los Metrados correspondientes a las actividades que formarán parte de la obra según el proceso constructivo, la confección de los análisis de Costos Unitarios que evaluarán el costo de cada actividad, la formulación de los Gastos Generales o Costo Indirecto de la Obra y las Especificaciones Técnicas del Proyecto, que definen los parámetros del proceso constructivo de la obra y de los materiales a ser usados en ella. COSTO DIRECTO
S/. 16, 617,113.72
GASTOS GENERALES (8.183%)
S/. 1, 359,778.42
GASTOS DE SUPERVISIÓN (3.868 %)
S/.
TOTAL PRESUPUESTO
S/. 18, 619,642.10
642,749.96
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA VÍA
De todo anteriormente citado en este capítulo se llegó a obtener el siguiente resumen de Características Técnicas de la Vía: Ancho mínimo de faja de dominio
15 - 20 m.
Zona de Propiedad Restringida a cada lado del Derecho de Vía
10 m.
Longitud máxima sin visibilidad de adelantamiento
2500 m.
Velocidad de la vía
30 Km/h.
Ancho de vía en tangente
7.00 m.
Ancho de vía en curva
Variable.
Ancho de berma
0.50 m.
Radio mínimo normal
25 m.
Radio mínimo excepcional
18 m.
Pendiente máxima normal
10.0 %
Pendiente mínima normal
0.50 %
Giro del peralte
En el eje de la calzada
Ancho de la calzada
6.00 m
Ancho de la plataforma
9.00 m
Bombeo de la calzada
2.50 %
Pendiente de las bermas
2.50%
Talud de relleno
2H=1V
Talud de corte
De acuerdo al material
