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1. TPDa 2671 Po 4 2 Pt 2 APSI 2 2 SN 4 Vida Util 20 de Carriles 2 Cantidad Factor de de Crecimiento B Tr nsito Tipo de de veh culos Tabla 3 20 de dise o ESAL aS D Tablas 3 1 3 18 ESAL S de veh culo veh culos A SIECA SIECA dise o C2 85 66 2287 9786 29 78 24869641 0 000760 18900 92715 C2 4 33 115 6543 29 78 1257127 54 2 62 3292366 754 7 71 205 9341 29 78 2238441 89 1 7294 3871161 399 C4 1 76 47 0096 29 78 510980 249 1 563168 798747 9741 T2 S1 0 29 78 0 0 0 T2 S2 0 29 78 0 0 0 T2 S3 0 29 78 0 0 0 T3 S1 0 29 78 0 0 0 T3 S2 0 54 14 4234 29 78 156778 031 3 1733 497503 7257 T3 S3 0 0 0 0 0 gt total 2671 8478680 78 Factor de direcci n Tabla 3 21 SIECA 0 5 Factor de carril Tabla 3 22 SIECA 1 ESALS final 4239340 39 P gina 32 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Cuadro 7 Calculo de ejes equivalentes para pavimento flexible y TS 3 conteos TPDa 700 Po 4 2 Pt 2 APSI 2 2 SN 4 Vida Util 20 de Carriles 2 Cantidad Factor de de Crecimiento Transito Tipo de de vehiculos Tabla 3 de dise o ESAL S D Tablas 3 1 3 18 ESAL S de vehiculo vehiculos A 20 SIECA SIECA dise o C2 85 66 599 62 29 78 6517689 51 0 000760 4953 444031 C2 4 33 30 31 29 78 329460 6
2. ose oso oew _ 0900 2302 10 omo oso 0900 FEE Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 53 m3 seg de cuneta e ej iso e jaa e e es a oe 1 om 1500 omo 5 omo om a pasos ram omo 07 e werasor oso 020 oo 15m 0272 037 030 a om 150 098 om a ramones 15m 037 030 070 oras 15m osm 036 oao 060 1 oo 1500 omo 030 om e pesa oo 15m om omo 54 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Presupuesto Siguiendo el formato establecido por el para realizar los presupuestos en todos sus proyectos y enumerando cada actividad con un rengl n de pago espec fico se procedi a realizar el presupuesto general de la obra En realidad se presentaron tres presupuestos diferentes uno para cada dise o y por cada dise o el presupuesto variaba ya que se efect o uno contemplando una estructura de pavimento flexible y otra considerando una estructura de pavimento r gid
3. Figura 54 Estructura del pavimento Fuente Guide for design of pavement structures AASHTO 1993 En lo que a movimiento de tierras se refiere los vol menes de corte fueron mucho mayores que los de relleno Esto porque fueron muy pocos los puntos donde se tuvo que realizar un relleno importante Uno de ellos fue al final del proyecto donde para dejar la rasante a la misma elevaci n a la que qued estacionado el dise o del futuro puente que se va a realizar se tuvo que rellenar un importante tramo de la calle Inevitablemente se debieron realizar tambi n cortes de terreno con el fin de bajar un poco las pendientes existentes as como para ampliar la estructura de la calle El resumen de toda la obra por realizar se expuso claramente en el presupuesto general ya que all se enlistan todos los tems o actividades involucradas sus cantidades globales y sus precios respectivos Es importante hacer notar que el precio total de la obra se compar con el monto total de otro proyecto que actualmente est realizando el Ministerio de Obras P blicas y Transportes ver anexo 11 llamado Llano Brenes Ruta3 el cual posee caracter sticas que lo hacen ser muy similar al anterior y los montos totales resultaron muy parecidos Esta comparaci n sirve tambi n para validar el trabajo realizado en el presente proyecto Propuestas de dise o 1 y 2 En estos nuevos dise os s se cumplieron a cabalidad las especificaciones que e
4. 75 Anexo 7 Determinaci n del CBR del suelo Fuente Proyecto de Graduaci n ITCR 2010 William Bustillos aa assasasaa 76 Anexo 8 Niveles de servicio Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA Anexo 9 Factor hora pico Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA Anexo 10 Valores de friccion lateral de las llantas y tasa de sobreelevacion Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA asin 78 Anexo 11 Sumario de cantidades y presupuesto de proyecto MOPT Llano Brenes Ruta 3 Fuente Depto de Contratacion Administrativa MOPT 78 Anexo 12 Uso de suelo en la zona de Agua Caliente Fuente Ministerio de Vivienda y Asentamientos urbanos 79 Anexo 13 Uso de suelo en la zona del valle de Orosi Fuente Ministerio de Vivienda y Asentamientos urbanos 80 Anexo 14 ndice de desarrollo social 2007 Fuente Ministerio de Planificaci n 81 Anexo 15 ndice de desarrollo social 2001 Fuente Ministerio de Planificaci n 82 Anexo 16 ndice de desarrollo social 1999 Fuente Ministerio de Planificaci n 83 A A 84 L O P gina
5. La pendiente transversal La pendiente transversal de una carretera de primera clase con dos carriles en tangente debe ser del 2 del centro de la secci n hacia afuera Flexible Pavement Section Rigid Pavement Section Figura 16i Detalle de una secci n de carretera Fuente AASHTO 17 Fuente Towards Safer roads in developing countries Overseas Development administration UK 18 Fuente Manual Centroamericano de Normas para el Dise o Geom trico de las Carreteras Regionales SIECA Dise o geom trico de drenajes pavimentos la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 17 Espaldones Los hombros o espaldones son las franjas de carretera ubicadas contiguo a los carriles de circulaci n y en conjunto constituyen la corona o secci n comprendida entre los bordes de los taludes Velocidad de dise o La velocidad de dise o o velocidad de proyecto de un tramo de carretera es la velocidad gu a o de referencia que permite definir las caracter sticas geom tricas m nimas de todos los elementos del trazado en condiciones de comodidad y seguridad Las velocidades de dise o se van reduciendo con la gradualidad que impone la tipolog a utilizada hasta los niveles inferiores que corresponden a los caminos vecinales o locales De acuerdo tambi n con el promedio de tr nsito diario que va a circular por
6. inestable suceden peque os embotellamientos congesti n de tr nsito Anexo 8 Niveles de servicio Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA Factores de Hora Pico FHP para Carreteras de dos Carriles Wolumen Horario 800 900 1000 1400 1500 1800 1900 Anexo 9 Factor hora pico Fuente Manual centroamericano de normas el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 77 Valores M ximos T picos para y f Pais f Velocidad de Tipo de Carreteras Gran Breta a 006 015 C __ i A Estados Unidos amp Dise o km h Alemania Autobahn Tereno plano Autobahn Tereno monta oso Camino Rural Rurales El Salvador el ibs S Autopistas Suburbanas y Rurales Anexo 10 Valores de friccion lateral de las llantas y tasa de sobreelevacion Fuente Manual centroamericano de normas para dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA PROYECTO RUTA 3 LLANO BRENES TODO EL PROYECTO El proyecto consiste en el mejoramiento de un camino cantonal entre el poblado de Llano Brenes y la ruta nacional 3 compuesta por una v a de dos carriles que totalizan 7100 m de longitud con curvas de radios de giros iguales o superiores a los 15m con gradientes longitud
7. desviar n hacia Campo Ayala incrementando as el tr nsito vehicular que viene desde Navarro de Mu eco Es por esto que se busc realizar un dise o geom trico que cumpliera con los lineamientos y todas las normas establecidas para el dise o de carreteras pero que tambi n se apegara a los limitados presupuestos con los que contaban las municipalidades de Cartago y Para so para este proyecto P gina 4 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Para alcanzar dicho objetivo se realiz primeramente un estudio de las condiciones del sitio y las necesidades presentes con este fin se ejecut lo que en el Ministerio se conoce como un Inventario en el cual se evaluaron distintos factores que ayudaron a determinar entre otras cosas el nivel de desarrollo socioecon mico de la zona Con esto y mediante el c lculo de par metros determinados se define si la ruta es o no prioritaria y el tipo de intervenci n que requiere Adem s se hizo un croquis de la zona y se marcaron los puntos de referencia a lo largo de la v a esto con el fin de servir de gu a informativa para futuras investigaciones o proyectos en la zona Luego con la informaci n topogr fica obtenida del sitio y haciendo uso del software para dise o Auto CAD Civil 3D se procedi a realizar el nuevo dise o geom trico del proyecto Se tomaron en cuenta para definir los anchos de carril distintos factores como el tr nsito promedi
8. E OW LJ 15 000 x fe Grueso Metamorfico 4 700 xt CT METIA MESAS Figura 42 M dulo de elasticidad del concreto Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID P gina 42 Dise o geom trico de drenajes pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Tipos de subbase o base Factor de p rdida de soporte Subbases granulares tratadas con cemento de 7 000 a 14 000 Mpa Subbases tratadas con cemento 0 00 a 1 00 de 3 500 a 7 000 Mpa Bases asf lticas 0 00 a 1 00 Mr de 300 a 2 000 Mp de 150 a 1 000 Mpa Materiales granulares sin tratar 1 00 a 3 00 Skill uelos finos y subrasantes naturales 00 a Mr de 20 a 300 Mpa Figura 43 Valores del factor de p rdida de soporte Ls por el tipo de base o subbase Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID Con base en todos los valores obtenidos anteriormente se determin el m dulo de reacci n compuesta de la subrasante mediante la siguiente figura figura 44 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 43 102 MPa 70 N ANIS ENNS u RRS OSOS 10 ISS SOS SS TTRI SS EM MET EN S 8 3 M dulo de reacci n compuesto de la subrasante Mpa m Suponiendo espes
9. K KAAAAAAAAOOOoOo _ _ _ _ _ _ _ _ ____ ____ a Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 19 Curvas verticales Existen dos tipos de curvas verticales las convexas y las c ncavas Para el c lculo de la primera se toman en cuenta principalmente dos factores La diferencia algebraica de pendientes G y la distancia de visibilidad S y se las vincula por medio de la siguiente f rmula L GS2 404 Para el c lculo de las curvas c ncavas se toman en cuenta tambi n la distancia de visibilidad S y la diferencia algebraica entre pendientes G L GS2 120 3 5S Las autoridades especializadas en el dise o de caminos recomiendan al momento de realizar un alineamiento horizontal seguir las siguientes recomendaciones e Las curvas c ncavas deber an evitarse en secciones en corte e recomendable evitar la medida de lo posible el efecto monta a rusa o lo que es lo mismo realizar muchas curvas muy seguidas Intersecciones El elemento m s cr tico en el dise o geom trico de una intersecci n a nivel son los giros a la izquierda debido a la alta peligrosidad de la maniobra que conlleva La decisi n de realizar o no giros a la izquierda deber ser contemplada con mucho cuidado ya que la inclusi n de estos en el dise o afectar directamente el nivel de servicio de la carretera Es por esto que a la hora de dise ar estos giros se deben contemplar l
10. 16 87 ROMO LO a wo e rezo 22885 2421 27 150 1729 21 58 3177 16 160 18 64 2182 2366 3032 5 84 40 55 A 180 as 3745 4560 190 2284 7311 MEMENTO EN COIE 11328 3 350 490 7365 8030 11143 13824 17232 Figura 31 Factores de crecimiento anual a Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID Para el dise o de pavimentos debe considerarse la serviciabilidad inicial la serviciabilidad final la inicial po es funci n del dise o de la estructura de pavimento flexible 4 2 o r gido 4 5 y de la calidad con que se construye la carretera y la final pt va en funci n de la categor a del camino caminos principales 2 5 y caminos secundarios 2 De ah y considerando las caracter sticas propias de la carretera por dise ar como lo son el n mero de carriles y un ndice de serviciabilidad de 2 2 y separando la totalidad de veh culos que transitan por la carretera en sus respectivos tipos se obtuvieron los ESAL S de dise o ejes equivalentes de dise o los cuales se muestran en el siguiente cuadro J Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 31 Cuadro 7 C lculo de ejes equivalentes para pavimento flexible por proyecciones
11. Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID Ya con todos los datos listos y revisados se procede al dise o y a la verificaci n de los espesores de la losa de concreto y en general de la estructura del pavimento Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 45 A PSI Logio 4 5 1 5 M Cayx 0 09005 1 132 2 5 7 35109 D 25 4 10 39 ota 4 22 0 32P T 1 25 x 10 1 1 51 x J 0 0902 D 25 454 225 Figura 46 F rmula general el c lculo de espesor la estructura Fuente Manual Centroamericano dise o de pavimentos Tapeec de is ioes vv gt i 1 1 4 ji 2774 E E lt L as _ 4 z j P as 3 s 3 8 E i as so z 5 ss 2 i 13 gt NS 5 z 2 12 3 35 200 120 5040 3020 25 sa Ejes ere Darra o en e Mo efectivo de rescci n AA t sudrasante k 1 meo 20 amp vo at 0 06 100 W a lt lt Pe Figura 47 Nomograma la determinaci n del espesor de losa Fuente Fuente Manual Centroamericano para dise o pavimentos K K lt AHH E K K lt 4 lt K K K lt l ls l B IC C yMYVKA I III OII
12. Km 5 3 203 3 EXCAVACION NO CLASIFICADA m3 306578 206 1 EXCAVACION PARA ESTRUCTURAS m3 945 2 4136 204 1 SUB BASE GRADUACION D m3 12852 05 304 3 BASE DE AGREGADOS MEDIDOS EN SITIO GRADUACION B m3 10258 10282 408 3 ASFATO EMULSIONADO PARA IMPRIMACION BASE GRANULAR Lt 51293 05 602 6 HORMIGON ESTRUTURAL CLASE X DE 160 KG M2 m3 45 82 609 3 CORDON Y CUNETA DE HORMIGON DE CEMENTO PORTLAND 20 CM DE ALTURA ml 650 57 618 5 LIMPIEZA Y CONFORMACION DE CANALES m 27 80 Precio Unitario 5 11 185 00 19 057 00 111 016 00 3 935 00 111 946 00 115 912 00 11 142 230 86 125 459 00 119 250 00 714 00 26 551 88 210 905 00 206 611 00 115 132 10 1114 380 00 18 346 67 26 516 21 118 840 00 Precio Total 6 235 050 830 63 16 280 50 12 776 676 946 00 1355 398 192 00 18 445 362 00 494 086 56 204 501 024 00 685 338 52 1261 158 422 00 1197 928 500 00 36 623 202 00 375 881 689 22 18 575 397 30 19 466 916 02 19 835 865 00 059 134 460 00 225 360 09 10 208 740 85 1150 720 000 00 4 701 016 612 69 1 6565 11 415 938 19 11 11 4 913 515 86 628 900 91 14 944 63 874 32 361 878 26 1 212 75 462 137 32 350 247 74 64 807 21 665 147 83 15 174 74 16 752 34 17 405 22 104 642 39 398 79 18 065 05 266 709 14 0 00 8 318 763 80 P gina 60 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 An lisis de Resultado
13. 12280 1 602A 1 HORMIGON ESTRUTURAL CLASE A DE 225 KG M2 m3 40 66 158 550 603 21 3B TUBO DE HORMIGON REFORZADO CLASE III DE 0 80 m m 425 618 5 LIMPIEZA Y CONFORMACI N DE CANALES m 29 619B 2 ZAMPEADO REVESTIDO m3 385 Precio Unitario 5 11 185 00 19 057 00 111 016 00 18 935 00 111 946 00 11 142 230 86 125 459 00 113 000 00 210 905 00 206 611 00 115 132 10 114 380 00 8 346 67 126 516 21 118 840 00 Precio Total 6 1211 414 203 23 7 110 00 11 166 249 692 89 1609 905 246 40 17 489 317 00 406 164 00 1685 338 52 1312 636 520 00 11 644 150 000 00 18 575 397 30 19 466 916 02 19 835 865 00 148 611 500 00 1242 053 43 110 208 740 85 1188 400 000 00 14 228 284 064 64 1 0565 11 374 111 59 12 58 2 063 756 96 1 079 268 19 13 252 85 718 73 1 212 75 553 231 26 2 909 433 56 15 174 74 16 752 34 17 405 22 86 021 31 428 33 18 065 05 333 386 42 0 00 7 482 231 89 P gina 58 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Cuadro 29 Presupuesto dise o alternativo 2 Pavimento flexible REGLON SUMARIO DE CANTIDADES DE PAGO DESCRIPCION _ TINO 107 3 SUMINISTRO EQUIPO MATERIALES Y DE OBRA MARCAR LA Km 5 3 306578 203 8 EXCAVACION DE PRESTAMO CASO 2 m3 32262 945 2 41 36 204 1 SUB BASE GRADUACION D m3 17952 207 1 CONFORMACION DE SUBRAZANTE CONSTRUIDA ANTERIOR
14. 1999 Mec nica de Fluidos Aplicada Chow Venn Te 1994 Hidrolog a Aplicada Aguilar Ligia Elizabeth 2003 Dise o del pavimento r gido y drenaje pluvial para un sector de la aldea Santa Mar a Cauque del Municipio de Santiago Sacatep quez Sacatep quez Informe de trabajo de graduaci n Universidad de San Carlos de Guatemala Olmedo Ra l Ben tez 2003 Drenaje Vial Informe de Trabajo de Graduaci n Instituto Superior Polit cnico La Habana Cuba P gina 68 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Anexos Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 69 Anexo 1 Algunos volumenes de Corte relleno dise o principal R l PT Area Cut Volume neusable Fill Area Fill Volume Cum Cut Volume C C s 0005 00 58 2959 2959 oj 5959 oos o0 es 343 303 ol 8859 0020 000 696 3345 ssas o 12177 0030 000 699 3438 sase 046 oze i9o48 0065 00 72 3488 sass ol 054 46327 oso70 000 ese 354 asa o 40887 0085 000 63 3047 3017 ooo 062 50254 o 080 000 ese aree ame oss 62347 sl o j s 165 00 86 3997 397 oj 269 102801 0167009 839 17 17 o 002 1045 07 05170 00 soa 5458 5458 _ o 0
15. 20000 200001000 100030 TUPU 0 39 AA Montanoso l b Figura 25 Velocidades de dise o seg n el tipo de terreno y el TPDA Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA Cuadro Clasificacion de la carretera seg n SIECA ver anexo 9 im de carretera cuadro resumen SECA Colectora suburbana Nivel de servicio cuadro 2 4 SECA Ancho de carril Velocidad de dise o cuadro 4 1 SECA Espadon cuadro 4 3 2 lom Capacidad y niveles de servicio FHP cuadro 2 7 SECA 1 Fujo de servicio 80 627 44 fi cuadro 2 5 h cuadro 2 8 SELA h 051 1 5 cuadro 2 SECA 1 59 Luego de definir las principales caracter sticas de la carretera se procede a verificar que para la velocidad de dise o y para el tipo de carretera escogida se cumpla con los radios de giro las pendientes longitudinales y las distancias de visibilidad entre otros El radio m nimo que se calcul fue el siguiente P gina 28 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Cuadro 2 Radios m nimos de giro VA2 127 e f Velocidad km h 50 e tasa de sobreelevacion 0 08 f factor de friccion lateral 0 16 Radio de giro m 82 02099738 Posteriormente ese resultado fue verificado por medio de los datos presentes en la siguiente figura Pera
16. 6 831380221 0 38 182 56995604 6246231633 2 5848 6 484194478 406 77 18 961 2 022199676 2 833219551 3 205588905 5 674146106 35 35 70 70 70 70 65 65 30 0 415 197 15064 85 4 855686176 357 05 27 18 0 415 0 415 0 415 0 415 0 38 Anexo 4 Calculo de cuencas del dise o principal Fuente El Autor 14845 411 9898 803 14173 01 12566 289 10855 11 1 877219087 2 910405368 2 931971008 1 856198734 1 207947934 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 73 Anexo 5 C lculo de cuencas dise o 1 estacion 3 150 en adelante Tiempo concentraci n zona zona i intensidad duraci n de Longitud Alcantarilla Q Cia 360 urbana bososa escorrentia mm h Area m2 lluvia 6 2 193622 S 13881 Anexo 5 C lculo de cuencas del dise o 1 Fuente El Autor P gina 74 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Anexo 6 C lculo de cuencas dise o 2 estaci n 3 150 en adelante Tiempo zona zona coef concentraci n Longitud Dif Alcantarilla Q Cia 360 urbana boscosa escorrentia intensidad Area m2 duraci n de lluvia cuenca elevaciones 265 8 214 6 293 00 411 15 295 14 262 3 87 247 3 53 289 09 16 36 341 4 44 7 Anexo 6 C lculo de cuencas del dise o 2 Fuente El Autor Dise o geom trico de drenajes y
17. distintos materiales principalmente se utilizan los siguientes dos tipos Alambres de acero torones los mismos est n formados por varios cables de acero de siete tiras met licas cada uno Cada una de estas tiras posee un di metro est ndar de 15 mm Los sistemas de anclajes que utilicen torones de acero pr cticamente no tienen limitaciones en cuanto a la capacidad de carga que pueden resistir ni a su longitud Varillas de acero corrugado principalmente se encuentran en di metros de 26 mm 32 mm 36 mm 45 mm y 64 mm y en longitudes de hasta 18 m Una varilla de 64 mm puede resistir cargas de hasta 2 077 kN SPACER Figura 21 Detalle de una secci n de cable para anclaje Fuente United States Department of Transportation Geotechnical Engineering Circular No 4 32 Fuente Fred Corrales Rodio Swissboring Costa Rica Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 23 Metodolog a Para realizar los dise os que se propusieron como objetivo del presente proyecto de graduaci n lo primero que se debi hacer fue definir las condiciones del sitio tanto para dise ar geom tricamente las carreteras como para definir las capacidades velocidades anchos de carril y dem s caracter sticas propias de la v a por construir Se programaron entonces m ltiples visitas al sitio con el fin de ver de primera mano las condiciones del lugar donde se realizar a el proyecto realizar
18. pavimento flexible vrs el pavimento r gido fue de aproximadamente 900 millones de colones e Realizar el dise o alternativo 2 con base estabilizada incrementa el precio total de la obra en aproximadamente 150 millones de colones 3 en comparaci n con el mismo dise o de pavimento flexible pero empleando nicamente una base de material granular e De las tres propuestas la que se deber a tomar en consideraci n para una futura ejecuci n es la 2 ya que es la que ataca el problema del tr nsito de la zona del valle m s directamente ya que no se desv a hacia Navarro de Mu eco sino que conecta el transito directamente con Campo Ayala P gina 66 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Recomendaciones A partir de las conclusiones mencionadas anteriormente se generaron las siguientes recomendaciones para ser tomadas en cuenta en futuros dise os de carreteras ya sea desde el departamento de Dise o Geom trico del MOPT o desde cualquier otro lugar e Es importante que las municipalidades tengan bien identificadas e inventariadas todas sus calles carreteras De esta manera se puede saber con exactitud la condici n de cada una de ellas para as definir el tipo de intervenci n que cada ruta requiere e Las autoridades de tr nsito deber an estar m s atentas al sobrepeso de muchos veh culos circulan diariamente por las carreteras y caminos sin contemplar el grave da
19. 3 01 033 P gina 71 Anexo 3 Algunos volumenes de corte relleno para dise o 2 Cut Area Cut Volume 8 Fill Area Fill Volume Cum Cut Volume raid 1 Cu m Sq m Vol Cu m 5010 00 507 08 523283 528 O 778859 86 54020 00 474 78 490929 490925 o O 78376916 5030 000 443 62 4591 98 45915 O 8836114 5221333 66 2228 2228 112 255 18 83537591 aa 27783974535 Anexo 3 Vol menes de corte relleno Fuente El Autor P gina 72 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Anexo 4 C lculo de cuencas dise o principal 0 144 04452 0 580 0463688244 6 0 850 0 289718763 6 0 948 1 094948881 3 Q Cia 360 0 157578962 0 276961086 zona urbana 65 0 249 0 122487326 65 35 65 C coef escorrentia i intensidad mm h Area m2 Tiempo concentracion duracion de lluvia Longitud Dif cuenca elevaciones 0 415 230 5943 261 2 450953384 739 1 423 0 415 30 0 415 0 415 0 415 1 291 0 755311142 3 0 38 2 439 1 194205462 3 0 38 2 807 1 243119014 3 2 992 1 207885033 3 3 107 70 4 010 0 342118559 0 263537948 5 5 0 0 0 038 0 5 5 5 6 30 0 385 0 385 230 154 197 177 180 230 230 230 189 4619 742 15601 20418 05 14199 39753 218 18971 225 49189 241 50539 59759 309 1 256143474 10 40145711 5 000872711
20. 8 346 67 126 516 21 118 840 00 Precio Total 188 872 376 31 15 095 50 1561 555 600 95 1199 344 875 04 15 282 372 00 291 482 40 207 595 908 00 1685 338 52 1279 056 099 00 017 314 500 00 148 093 110 70 10 144 960 00 47 372 472 00 15 222 007 80 14 570 235 32 9 835 865 00 134 885 900 00 158 586 73 10 208 740 85 1146 952 000 00 11 777 447 526 11 1 6565 11 157 265 62 9 02 993 710 25 352 754 11 9 347 51 515 80 367 354 87 1 212 75 493 808 46 30 639 17 262 060 68 17 952 19 83 828 76 9 240 69 8 087 34 17 405 22 61 732 94 280 63 18 065 05 260 041 41 0 00 3 145 312 46 P gina 56 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Cuadro 27 Presupuesto dise o alternativo 1 Pavimento flexible REGLON SUMARIO DE CANTIDADES DE PAGO DESCRIPCION AA NDA 107 3 SUMINISTRO EQUIPO MATERIALES Y MANO DE OBRA PARA MARCAR LA Km 6 203 3 EXCAVACION NO CLASIFICADA m3 128767 77 55654 206 1 EXCAVACION PARA ESTRUCTURAS m3 838 2 206 3 RELLENO PARA FUNDACION m3 34 20370 05 304 3 BASE DE AGREGADOS MEDIDOS EN SITIO GRADUACION B m3 11640 408 3 ASFATO EMULSIONADO PARA IMPRIMACION GRANULAR Lt 58200 403 1 PAVIMENTO BITUMINOSO EN CALIENTE Ton 16063 2 602 1 HORMIGON ESTRUTURAL CLASE DE 225 KG M2 m3 40 66 602 6 HORMIGON ESTRUTURAL CLASE X DE 160 KG M2 m3 45 82 5 618 5 LIMPIEZA Y CONFORMACION DE CANALES
21. a depositar basura al relleno que en algunos casos superan las 50 toneladas se llega f cilmente a la conclusi n de que van con un exceso de peso El dise o de pavimentos no contempla directamente este tipo de sobrepeso y posiblemente cualquier dise o que se realice bajo estas condiciones enfrente un deterioro prematuro y una disminuci n en su vida til Se determino entonces un promedio de sobrepeso por cami n de 10 toneladas para cada uno de los camiones que presentaban exceso Por lo tanto este caso se decidi aumentar arbitrariamente en un 10 el n mero de camiones pesados para el c lculo de los ejes equivalentes ESALs De esta manera se trat de compensar la sobrecarga con un espesor de 5 m s en la capa de subbase Con esto se intenta garantizar que aunque los transportistas sigan irresponsablemente cargando m s peso del permitido por ley en sus camiones el pavimento resista esta sobrecarga y su vida til no se vea disminuida lt 64 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Conclusiones Por medio de los resultados obtenidos y el an lisis de los mismos se presentan a continuaci n las principales conclusiones del presente proyecto e Es factible realizar el mejoramiento geom tri
22. cual puede modificarse de manera que se exprese en t rminos del di metro de la tuber a nQ AR 3 1 2 p8 3 Donde n coeficiente de rugosidad s pendiente de la alcantarilla R radio hidr ulico A rea hidr ulica D di metro del tubo Cuadro 18 Diametros de tuberia para dise o principal m Alcantarilla Diametro alcantarilla m 0 144 0 35 0 249 0 3 0 452 0 4 0 580 0 5 0 850 0 45 0 948 0 7 1 291 0 6 1 977 0 5 2 315 0 5 2 439 0 7 2 807 0 75 2 992 0 75 3 107 0 45 3 486 0 5 3 590 0 4 3 783 0 5 3 893 0 45 4 010 0 4 continuaci n se presentan los datos de caudales y di metros de tuber as empleados para el dise o alternativo 1 P gina 50 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Cuadro 19 Caudal de dise o para cada alcantarilla Dise o 1 Cuadro 21 Caudal de dise o para cada alcantarilla Dise o 2 Alcantarilla Q Cia 360 m 3 241 1 076612111 3 426 0 422561111 3 603 0 641103278 3 807 1 190630778 4 000 1 255403889 4 300 1 328989833 4 600 1 780107361 4 950 1 716552994 5 135 1 618327533 5 290 1 075838161 5 340 0 512943528 5 420 1 620953111 5 542 0 427064511 5 850 1 087996472 Alcantarilla Q Cia 360 m 3 300 0 864157763 3 450 0 889155147 3 580 0 656132846 3 700 0 864396
23. de 2 2 y separando la totalidad de veh culos que transitan por la carretera en sus respectivos tipos se obtuvieron los ESAL S de dise o los cuales se muestran en el siguiente cuadro P gina 40 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Cuadro 14 C lculo de ejes equivalentes para pav r gido por proyecciones 2671 Po 4 2 Pt 2 APSI 2 2 SN 4 Vida Util 20 de Carriles 2 Factor de Tipo de Cantidad de Crecimiento B Tr nsito de ESAL S D Tablas 3 1 8 18 ESAL S de veh culo de veh culos veh culos A Tabla 3 20 SIECA dise o C SIECA dise o 07 90 66 2787 9786 29 78 24863640 99 0 000760 18900 97715 02 4 33 15 6049 29 78 1267277546 2 10 9998 715 628 3 7 11 205 934 29 78 2238441887 2 9080964 6509604 793 4 175 47 0096 29 78 510980 2491 3 0416734 1809725 156 12 5 0 29 78 0 0 0 12 51 0 23 78 0 0 0 12 53 0 23 78 0 0 0 13 0 29 78 0 0 0 13 52 0 54 14 4234 29 78 196778 031 9 0471434 868885 3297 13 53 0 0 0 0 0 2 tutal 2671 12600892 83 Factor de direcci n Tabla 3 21 SIECA 0 5 Factor de carril Tabla 3 22 SIECA 1 ESALS final 6300416 414 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 41 C lculo de espesores pavimento r gido Antes de iniciar con el c lculo de los espesores de la estructura de pavimentos s
24. genera un alto tr nsito de veh culos pesados como camiones y vagonetas que sumados a los miles de veh culos livianos que a diario transitan por Para so vuelven la situaci n bastante complicada Es por esto que la rehabilitaci n de la ruta 3 01 033 es de gran importancia ya que permitir a desviar gran parte del tr nsito que actualmente atraviesa la ciudad de Para so para llegar a Cartago Con esto no solo se descongestiona el centro de Para so sino que se alarga la vida de las calles del cant n ya que se estar a manejando una parte del tr nsito pesado de la zona por la ruta nueva cuyo pavimento seria tambi n dise ado contemplando la sobrecarga que tendr a que soportar Paralelamente este proyecto se est realizando un mejoramiento geom trico de la ruta 3 01 041 la cual comunica tambi n el valle de Orosi con la ciudad de Cartago pero atravesando la poblaci n de Dulce Nombre En un punto localizado 800 metros al sur de la entrada a la estaci n del ICE en C ncavas se intersecta con la ruta 3 01 033 SI bien es cierto el dise o de esa otra ruta no forma parte de este proyecto de graduaci n es necesario tomarla en consideraci n ya que el nivel de tr nsito que puede llegar a circular por ella va a incrementarse significativamente y en el punto donde ambas se intersectan inevitablemente se va a presentar una divisi n del tr nsito unos veh culos que continuar n hacia Dulce Nombre y otros la gran mayor a que
25. la siguiente figura Velocidad Velocidad Distancia de Tasa de curvatura Distancia m nima Tasa de curvatura de Dise o parada para vertical K long de adelantam vertical long dise o m para Dise o m Figura 30 Distancia de parada en curvas verticales a partir de la velocidad de dise o Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales En resumen para los dise os alternativos 2 y 3 se determin emplear curvas verticales de 100 m de longitud y distancias de parada de entre 60 y 65 m El dise o 1 por otro lado se realiz apeg ndose las caracter sticas de sitio y tratando de mejorar lo existente sin incurrir en mayores modificaciones Cuadro 5 Curvas Verticales Dist visibilidad de parada m 60 Long de curva m 100 P gina 30 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Dise o de pavimentos Para iniciar con el dise o de los pavimentos primero se deb a establecer la cantidad de ejes equivalentes que corresponden al n mero de veh culos obtenidos mediante los conteos realizados Esta determinaci n es diferente si se trata de pavimentos flexibles W18 ejes de 18 ton o pavimentos r gidos W82 ejes de 8 2 ton Se iniciar primero con el c lculo de los ejes equivalentes para el pavimento flexible El valor de la conversi n de toneladas a KIPS de
26. m 29 622 3 CUNETA REVESTIDA CON CEMENTO m 10000 Precio Unitario 5 1 185 00 19 057 00 111 016 00 3 935 00 11 946 00 115 912 00 11 142 230 86 125 459 00 0714 00 126 551 88 210 905 00 206 611 00 115 132 10 114 380 00 18 346 67 26 516 21 118 840 00 Precio Total 6 1165 716 657 91 7 110 00 1 166 249 692 89 1609 905 246 40 17 489 317 00 406 164 00 1324 127 440 00 685 338 52 296 342 760 00 041 554 800 00 426 508 158 82 18 575 397 30 19 466 916 02 19 835 865 00 48 611 500 00 242 053 43 10 208 740 85 188 400 000 00 3 314 333 158 13 1 6565 11 293 246 73 12 58 2 063 756 96 1 079 268 19 13 252 85 718 73 573 565 22 1 212 75 524 398 36 73 534 00 754 734 76 15 174 74 16 752 34 17 405 22 86 021 31 428 33 18 065 05 333 386 42 0 00 5 864 934 54 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 57 Cuadro 28 Presupuesto dise o alternativo 1 Pavimento rigido REGLON SUMARIO DE CANTIDADES DE PAGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDADES 109 4 TRABAJO COSTO DE PORCENTAJE glo 203 3 EXCAVACION NO CLASIFICADA m3 128767 77 203 8 EXCAVACION DE PRESTAMO CASO 2 m3 55365 4 206 1 EXCAVACION PARA ESTRUCTURAS m3 838 2 206 3 RELLENO PARA FUNDACION m3 34 207 1 CONFORMACION DE SUBRAZANTE CONSTRUIDA ANTERIORMENTE Km 0 6 304 3 BASE AGREGADOS MEDIDOS EN SITIO GRADUACION
27. o que ese exceso de peso le causa a la estructura del pavimento e Dar un adecuado mantenimiento al sistema de alcantarillas y cunetas al inicio y al final de cada invierno garantiza el buen funcionamiento del sistema de evacuaci n de aguas y protege la estructura de la carretera e La realizaci n de un completo estudio de suelos que presente todas las caracter sticas del terreno por donde pasar el proyecto es sumamente importante ya que solo as se sabe sobre que se va a trabajar e decisi n acerca de cu les v as intervenir y el tipo de intervenci n que requieren deber a ser tomada empleando criterios t cnicos siguiendo las recomendaciones del departamento de Planificaci n Sectorial del MOPT y no por razones pol ticas como en muchos casos sucede La adquisici n de equipos de ltima tecnolog a como por ejemplo estaciones totales programas de c mputo GPS s etc es muy importante para la realizaci n del proyecto pero deber a ir siempre de la mano con una adecuada capacitaci n del personal de manera que los equipos no sean subutilizados Si bien es cierto que la construcci n de una obra en concreto es m s caro que en asfalto 25 mas aproximadamente ser a recomendable analizar m s a fondo este resultado con el fin de determinar si los beneficios que conlleva emplear una estructura de concreto hidr ulico en lo que al ahorro en mantenimiento y vida til compensan este incremento de precios Dado
28. os ha luchado muy duro por sacarnos adelante A mis familiares y amigos cercanos quienes siempre estuvieron conmigo en los buenos y en los malos momentos A todos ellos les agradezco y les dedico mi proyecto A AA_ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ VV UVVU OHH UNU U um Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 3 Resumen ejecutivo Una gran cantidad de caminos vecinales en Costa Rica se encuentran en malas condiciones debido a la falta de mantenimiento dise os inapropiados falta de drenajes invasiones por parte de los vecinos o por la desatenci n de las autoridades locales Esto complica las posibilidades de desarrollo de los pueblos ya que el buen estado de las v as de comunicaci n es vital para el comercio de productos el transporte de los vecinos y el crecimiento en general de las comunidades En el caso especifico de este proyecto se buscaba realizar el mejoramiento de un tramo de calle de 4 3 km de longitud en la provincia de Cartago ver Figura 1 Figura 1 Tramo de carretera a intervenir El autor Esto es de mucha importancia ya que la nica v a de acceso y salida para los vecinos del valle de Orosi es a trav s de la ciudad de Para so y no solo en horas pico sino que casi en cualquier momento del d a la congesti n vehicular se vuelve complicada Adem s en la zona del valle y sus alrededores existen muchos tajos para extracci n de materiales lo que
29. pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Superficie de rodamiento Es la capa que se coloca sobre la base Su objetivo principal es proteger la estructura de pavimento impermeabilizando la superficie para evitar filtraciones de agua de lluvia Adem s aumenta el confort al conducir ya que regulariza la superficie de ruedo Estabilizaci n de taludes Lo primero que se debe definir a la hora de realizar una estructura de retenci n de cualquier tipo son las propiedades de los suelos que se van a retener Posterior a eso se debe definir el tipo de estructura de retenci n que se va a construir Dependiendo de si se va a estabilizar un relleno o si se va a retener un corte los tipos de estructuras que se pueden construir var an mucho desde gaviones hasta anclajes pasando por los cl sicos muros de concreto estructural o de mamposter a las opciones son numerosas Muros anclados En el mercado existen principalmente dos tipos de muros que se pueden realizar mediante anclajes Uno es con anclajes activos Ground anchors mientras que el segundo tipo es el llamado suelo cocido o Soil nailing con anclajes pasivos 31 Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos Cap 5 Pag 12 Las principales diferencias entre los distintos sistemas de anclajes se basan en el tipo de armadura con el que ser n construidos y la forma en que ser n tensados Ver figura 21 Aunque la armadura puede estar constituida por
30. pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 75 Caphcidad de Soporte de California CBR Estaci n 3 900 Cuadro Determinaci n de la densidad seca Capsula Capsula peras PPS g Suelo po alla g z E seco g Cuadro Valores de para cada energ a de compactaci n Valores de CBR 09 5o 1 y 3 a xs PZ D CBR Fm Les qu Ka m3 CBR el sa T gt K 01 moras Penetraci n en pulgadas Anexo 7 Determinaci n del CBR del suelo Fuente Proyecto de Graduaci n ITCR 2010 William Bustillos Penetraci n contra Esfuerzo 350 124 607 03 26p o 6 1725 gt as 1 a J m l 7607 751 4 2 293 5 I 109958 DAL 219 647 54 5925 0 7826 zT o 32305 6 golpes m25 coles A 10 P gina 76 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Nivel de Servicio Flujo libre de veh culos bajos vol menes de tr nsito y relativamente altas velocidades de operaci n Flujo libre razonable pero la velocidad empieza a ser restringida por las condiciones del tr nsito Se mantiene en zona estable pero muchos conductores empiezan a sentir restricciones en su libertad p i i i Acerc ndose a flujo inestable los conductores tienen poca libertad para maniobrar E
31. porque es a partir de ese punto que las condiciones topogr ficas se vuelven complicadas las pendientes altas y los radios de giro muy angostos Anterior a ese punto el dise o geom trico va a ser el mismo para los tres dise os Ah las condiciones s se prestan para dise ar cumpliendo con los criterios t cnicos y las normas establecidas Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 5 Estaci n Figura 2 El autor El primer dise o alternativo de ahora en adelante Dise o 1 inici como ya se indic en la estaci n 3 150 y concluy al igual que la ruta existente en el poblado de Navarro de Mu eco este nuevo dise o empero es ligeramente m s largo que la ruta original Ver figura 3 Esto fue necesario ya que la nica manera de disminuir las pendientes y de aumentar los radios de giro era incrementando la longitud del trazado En este caso la nueva carretera se dise bordeando el cerro que se encuentra antes de llegar al poblado de Navarro Figura 3 Dise o 1 El autor El segundo dise o de ahora en adelante Dise o 2 tambi n buscaba hacer m s transitable la carretera disminuyendo pendientes e incrementando radios de giro En este caso tambi n se dise bordeando el cerro pero en direcci n contraria es decir que en vez de finalizar el proyecto en Navarro de Mu eco se decidi terminarlo en una intersecci n
32. que las diferencias de precios entre utilizar una base granular corriente y emplear una base estabilizada no son de m s de un 3 se aconseja contemplar la posibilidad de estabilizar la base del proyecto ya que incremento en la vida til de la calle y la reducci n en los espesores de la estructura paga con creces la diferencia en los precios Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 67 Referencias Keller Gordon Sherar James 2004 Ingenier a de caminos rurales M xico Instituto Mexicano de Transporte Proyecto Mopt GTZ 1998 Conservaci n de caminos Un modelo participativo Primera edici n San Jos Costa Rica Consultor a GTZ 2005 Concepto para el Mantenimiento Rutinario Peri dico Sostenible de los Caminos MOPT KFW Coronado Jorge 2002 Manual Centroamericano para el Dise o de Pavimentos Guatemala Leclair Ra l 2001 Normas para el Dise o Geom trico de las Carreteras Regionales Guatemala Holcim 2008 Manual de tubos de concreto MOPT Costa Rica 1978 Especificaciones Generales para la construcci n de caminos carreteras y puentes MOPT Costa Rica 1966 Normas y Dise os para la Construcci n de Carreteras AASHTO 1993 Guide for design of pavement structures C rdenas James 2004 Dise o Geom trico de Carreteras Gamboa Ramiro 1969 Dise o hidrol gico e hidr ulico de drenajes menores en carreteras Mott Robert L
33. semirr gido porque la capa de base estabilizada no solo se comporta como una losa de concreto pavimento r gido sino que tambi n se dise a como tal Por encima de ella se coloca la carpeta de pavimento asfaltico flexible la cual se dise a de forma convencional Es por eso que esta metodolog a de dise o no se puede situar ni dentro de los pavimentos flexibles ni dentro de los r gidos es semirr gido El dise o de esta estructura funciona de la siguiente manera primeramente se determinan los espesores de las capas de base subbase y pavimento de la misma forma en que lo indica en AASHTO para pavimentos flexibles Ver figuras 35 y 36 Una vez con esos datos y sabiendo la capacidad estructural SN de cada una de las capas se determina del total de ejes equivalentes W18 cuantos soporta la carpeta asf ltica ver cuadro 12 El n mero de ejes restante es el que se emplea para dise ar el espesor de la base estabilizada Esta se dise a siguiendo el m todo establecido de dise o de pavimentos r gidos ver figuras 46 y 47 Como se indico en un inicio se decidi realizar dos propuestas de dise o alternativas las cuales en conjunto con el dise o original buscar an presentarse como una soluci n integral para la zona Esto porque el primer dise o si bien cumpl a con la mayor a de las normas establecidas para el dise o geom trico de carreteras en algunos casos llegaba muy al l mite de lo permitido y el trazado actu
34. so de Cartago con Navarro de Mu eco A lo largo de los 4 3 km de la ruta se encuentran entre otros sitios de importancia el relleno sanitario Los Pinos el cual recibe toda la basura del centro de Cartago y sus alrededores se encuentra tambi n una subestaci n del ICE y adem s por esa ruta se puede acceder al Jard n Bot nico Lancaster importante sitio tur stico y ecol gico de la zona Es por esto que hay un inter s y un compromiso tanto del Municipio como del Ministerio sacar adelante esta obra Adem s si en alg n momento se decidiera sustituir el puente peatonal que actualmente se encuentra al final de la ruta y que atraviesa el rio Agua Caliente por uno que permita el paso vehicular se abrir a entonces una nueva opci n que permitir a a los vecinos de Orosi y sus alrededores llegar a Cartago sin tener que circular por el centro de Para so El tr nsito vehicular por esta ruta aumentar a significativamente reduciendo a su vez la saturaci n que actualmente afecta al cant n central de Para so Este proyecto se llevar a cabo desde el departamento de Dise o Geom trico del MOPT para la Municipalidad de Cartago Este departamento tiene la gran responsabilidad de llevar a cabo la mayor a de los dise os viales para rutas cantonales en nuestro pa s pero posee grandes limitaciones personal presupuesto y capacidad instalada De ah la importancia del presente proyecto el cual surge de la necesidad del De
35. superficie de rodadura 11 2 Fuente Manual t cnico mantenimiento participativo caminos rurales Caminos rurales Se considera como camino rural a una v a que se utiliza relativamente poco TPD de alrededor de 400 veh culos con bajas velocidades de dise o menores a 80 kph y con una geometr a correspondiente 2 Un sistema de caminos rurales bien planeado bien ubicado bien dise ado y bien construido es muy importante para el desarrollo de las comunidades 12 Fuente Ingenier a de Caminos Rurales AID L _ __ _ _ ____ __ _ _____ __ _ _ _ m _ 2 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 13 Caminos en tierra Son aquellos en los cuales los veh culos circulan sobre el terreno natural el cual se encuentra libre de capa vegetal Poseen sistemas de drenajes muy deficientes lo que hace que sean solo transitables durante la poca seca Sub rasante compactada SP Ca zs a Aa Suelo natural Figura 11 Secci n t pica de un camino en tierra Fuente Conservaci n de caminos un modelo participativo Caminos en lastre En este tipo de caminos los veh culos circulan sobre una superficie de rodamiento hecha con lastre con un material seleccionado diferencia de los caminos en tierra los caminos en lastre tienen un mejor sistema de evacu
36. tres dise os de intersecciones ya que en esos puntos converg an otras rutas de mucha importancia As mismo se plantearon todas las propuestas de dise o que ameritaban expropiaciones y que por limitaciones presupuestarias no se contemplaron en el dise o original pero que podr an quedar como sugerencias para futuras intervenciones Palabras clave Para so MOPT CBR Dise o topograf a Dise o geom trico drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 EFRAIM ZELEDON LEIVA Proyecto final de graduaci n para optar por el grado de Licenciatura en Ingenier a en Construcci n Junio 2010 INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICA ESCUELA DE INGENIERIA EN CONSTRUCCION Contenido Pr TACO mico ia 2 Dedicatoria rica 3 Resumen ejecutivo 4 8 JUSTICACI N alias tl tc 9 Marco Te rico deviantart 10 Derecho de 10 A a ua R 10 Drenaje superficial 10 Q nela u u u Qua aY aq 11 ua iskaq 12 Alcantarilla cion 12 13 Caminos 13 Caminos 14 Caminos lastre 14 Caminos revestidos con material de base 14 Caminos revestid
37. una zona espec fica se puede definir la velocidad de dise o m s apropiada 13 Fuente Manual Centroamericano de Normas para el Dise o Geom trico de las Carreteras Regionales SIECA Fuente Dise o Geom trico de Carreteras James C rdenas 21 Fuente Manual Centroamericano de Normas para el Dise o Geom trico de las Carreteras Regionales SIECA Distancias de visibilidad Una de las caracter sticas m s importantes que deber ofrecer el proyecto de una carretera al conductor de un veh culo es la de ver hacia adelante tal que le permita realizar una circulaci n segura y eficiente La distancia de visibilidad se define como la longitud continua en una carretera que es visible hacia adelante por el conductor de un veh culo que circula por ella La distancia de visibilidad de parada es la longitud necesaria en una carretera para que un conductor que circula a una velocidad muy cercana a la velocidad de dise o pueda detener su veh culo antes de llegar a un obst culo fijo Esta se calcula mediante la siguiente f rmula d 0 278vt metros Donde v velocidad inicial t tiempo de reacci n 2 55 La distancia de frenado se mide desde la aplicaci n de los frenos hasta el momento en que el veh culo se detiene Esta se calcula por medio de la expresi n que se muestra a continuaci n d v 254f Donde v velocidad inicial coeficiente de fricci n longitudinal entre la llanta y la s
38. y mediante el uso de tablas nomogramas y otras correlaciones que indica el Manual centroamericano para dise o de pavimentos se calcularon los M dulos de Resiliencia de cada una de las capas Al mismo tiempo se realiz el c lculo de los ejes equivalentes de dise o que se contempla circular n el proyecto Esto se hizo siguiendo el m todo que recomienda el SIECA en su manual de pavimentos En este se descompone el flujo vehicular de acuerdo con el tipo de veh culos para as determinar el peso por eje que cada uno de ellos le imprime a la estructura Se define adem s un periodo de dise o una tasa de crecimiento y un espesor de losa en el caso de pavimento r gido o un n mero estructural en el caso de pavimento flexible Con estos datos y empleando una serie de tablas expuestas en el manual se define el n mero exacto de ejes equivalentes con el que se va a dise ar Posteriormente y siguiendo los pasos que indica el manual centroamericano de dise o de pavimentos en su cap tulo 4 se dise aron tanto las estructuras para el pavimento flexible como para el pavimento r gido Adem s se realiz el dise o de un pavimento flexible con base estabilizada o pavimento semirr gido Este busca aumentar el aporte estructural que le da la base al resto del conjunto mediante la adici n de cemento o cal Con esto se logran reducir los espesores y aumentar la capacidad de soporte de la estructura de pavimentos Se le llama
39. y produzca fracturas o grietas Losa de Espeld n concreto revestido Sub rasante compactada Figura 16 Detalle de secci n t pica de una estructura de pavimento con concreto hidr ulico Fuente Conservaci n de caminos un modelo participativo Caminos con adoquines Se utilizan principalmente en urbanizaciones o caminos de poco transito debido a que para su colocaci n no se requiere maquinaria especializada y a que se le puede dar uso el mismo d a de concluida la obra Adem s los costos de mantenimiento y reparaci n son m nimos Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 15 El dise o geom trico Una carretera es una infraestructura de transporte especialmente acondicionada dentro de toda una faja de terreno denominada derecho de v a con el prop sito de permitir la circulaci n de veh culos de manera continua en el espacio y en el tiempo con niveles adecuados de seguridad y comodidad 3 En una carretera el dise o geom trico es de las partes m s importantes ya que a trav s de l se establece configuraci n geom trica tridimensional con el prop sito de que la v a sea funcional segura y compatible con el medio ambiente Una carretera se considerar funcional de acuerdo con su tipo caracter sticas geom tricas y vol menes de tr nsito de manera que ofrezca una adecuada movilidad a trav s de una suficiente velocidad de operaci n El
40. 02 1069 65 0 17 00 734 3846 see 002 ooe 110811 Anexo 1 Vol menes de corte y relleno Fuente El Autor P gina 70 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Anexo 2 Algunos volumenes de corte relleno dise o alternativo 1 5 810 00 5 815 00 5 820 000 5 825 00 5 830 00 5 835 000 5 840 000 5 844 480 0 0 0 0 5 845 00 5 850 00 5 855 000 5 860 000 Volume Cu m Cut Area_ Cut Volume Sq m Cu m Reusable Fill Area Sq m Fill Volume Cum Cut Cu m Vol Cu m 239 93 1057 43 0 30 43 563 59 0 0 69 15 49 11245 0 69 11 58 11 58 10 34 55 78 12 27 59 49 59 49 4 96 34 74 74 43 32 07 127 69 127 69 0 96 13 79 202 12 26 7 2 66 2 66 9 77 522 14 94 38 8 5 870 000 _ 8479 395 35 39535 ol ol 1110 15 5 87500 1021 482 75 48275 o ol 15929 5 880000 116 07 5656 56546 ol ol 2158 05 5 8s4 158 1298 53028 530 28 0 ol 2688 33 5 885000 _ 12861 19221 teze O ol 2880 54 5 890000 136 18 661 96 661 96 ol 35425 5 895000 138 17 685 88 68588 0 ol 4228 38 5 900 000 135 041 683 04 683 04 0 ol 491142 5 9o5 000 127 21 65563 65563 ol ol 556705 5 910 000 114 18 60348 603 48 0 ol 6170 53 5 999536 O 3542 3542 O 6545 9288 07 Anexo 2 Vol menes de corte y relleno Fuente El Autor Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal
41. 030 060 oso 22 150 050 045 osos 030 060 o omo 62 r500 oso oise 028 030 060 108 235 180 050 oses oars 040 090 70 1 500 050 020 oso 040 oso 2 ro 150 oon 180 050 0203 0353 030 060 oxa 175 1500 050 oss 030 060 03936 150 1500 oso 014 025 020 050 02625 300 150 050 ois 022 020 050 0378 150 oo 150 050 021 020 0400 0255 150 150 050 oost oz 020 0400 oms 150 oon 150 050 008 oz 0200 0400 P gina 52 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 17 om 1 o 030 om oss 37 om otr os 08 _ 0255 37 om 020 05 1 0358 om one 026 020 5 1 08 eon 020 05 1 orms 15 om 1s ome 02 020 050 2600 0 os oso 10 1 2600 1 0 059 oso 10 oms 230 om om 0 05 _ 2302 or oso om 0300 230
42. 07 2 62 862844 1513 C3 7 71 53 97 29 78 586637 709 1 7294 1014531 254 C4 1 76 12 32 29 78 133914 704 1 563168 209331 18 T2 S1 0 29 78 0 0 0 T2 S2 0 29 78 0 0 0 T2 S3 0 29 78 0 0 0 T3 S1 0 29 78 0 0 0 T3 S2 0 54 3 78 29 78 41087 466 3 1733 130382 8559 T3 S3 0 0 0 0 0 total 700 2222042 885 Factor de direccion Tabla 3 21 SIECA 0 5 Factor de carril Tabla 3 22 SIECA 1 ESALS final 1111021 443 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 33 Se estableci una confiabilidad R del 95 con una desviaci n est ndar So igual a 0 35 Para la determinaci n de la p rdida de serviciabilidad APSI se supuso un ndice de serviciabilidad inicial de 4 2 y un ndice de serviciabilidad final Pt de 2 resultando un APSI de 2 2 Posteriormente se obtuvieron 10 datos necesarios de los materiales para el dise o y se establecieron los siguientes par metros Cuadro 8 Datos de materiales para el dise o CBR subrasante CBR base CBR subbase El CBR o California Bearing Ratio de la subrasante se obtuvo mediante pruebas de laboratorio realizadas al material del sitio del proyecto ver ap ndice 7 Los CBR para subbase y base se determinaron de acuerdo a lo que indica el manual de Especificaciones Generales para la construcci n de Caminos Carreteras y Puentes CR 77 como condiciones m nimas para los materiales a utilizar en una es
43. 07 Mora 49 9 37 303 La Uni n 52 9 30 108 Goicoechea 62 4 20 304 Jim nez 45 0 45 109 Santa Ana 84 4 4 305 Turrialba 25 2 66 110 Alajuelita 48 5 42 306 Alvarado 59 0 22 111 V squez Coronado 65 4 17 307 Oreamuno 49 5 39 112 Acosta 25 8 63 308 El Guarco 50 5 36 113 68 6 43 401 Heredia 67 7 15 114 Moravia 80 9 6 402 Barva 67 8 14 115 Montes de Oca 88 6 3 403 Santo Domingo 76 3 8 116 51 3 33 404 Santa B rbara 69 9 12 117 Dota 28 0 60 405 San Rafael 66 8 16 118 Curridabat FAT 11 406 San Isidro 75 2 9 119 P rez Zeled n 36 8 55 407 Bel n 100 0 1 120 Le n Cort s 36 2 56 408 Flores 83 5 5 201 Alajuela 51 1 35 409 San Pablo 71 9 10 202 San Ram n 52 4 31 410 Sarapiqu 21 2 68 203 Grecia 48 7 41 501 Liberia 40 6 48 204 San Mateo 61 0 21 502 Nicoya 39 5 50 205 Atenas 63 1 19 503 Santa Cruz 57 4 24 206 Naranjo 44 5 46 504 Bagaces 420 47 207 Palmares 77 0 505 Carrillo 55 8 27 208 56 9 25 506 Ca as 37 5 53 209 Orotina 37 9 52 507 Abangares 27 0 61 210 Carlos 32 6 57 508 Tilar n 51 5 32 211 Alfaro Ruiz 65 4 18 509 Nandayure 37 5 54 Anexo 14 ndice de desarrollo social 2007 Fuente Ministerio de Planificaci n Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 81 Cuadro8 INDICE DE DESARROLLO SOCIAL CANTONAL SEG N LA DIVISI N TERRITORIAL ADMINISTRATIVA C DIGO CANT N NDICE POSICI N C DIGO CANT N NDICE POSICI N BAN JOS
44. 2 44 5 53 153 1 5 3 2 5 7881 HS20 44 20 30 7 8 8 7 520 44 20 30 i 2 Variable Variable Ancho de Derecho de metros 80 90 4050 Ancho de Mediana metros 42 410 26 CD Tipo de Control de Acceso Sin Control 5 CLASIFICACION FUNCIONAL AR TS TR TR CR 5 N p On C D Sin Control TS CS D Sin Control TR CR EN BTN EE i Figura 23i Principales caracter sticas de las carreteras seg n su TPDA Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 27 Luego se deben determinar los niveles de servicio de la carretera Para eso se emplea la siguiente figura Figura 231 ella se definen los niveles de servicio de acuerdo con la topograf a del terreno por donde pasa el proyecto y de acuerdo con la clasificaci n que anteriormente se hizo de la carretera Tipo de Area y Nivel de Servicio Apropiado Rural Plano Rural Ondulado Rural Monta oso Urbano Suburbano Autopista Especial its Colectoras Figura 23ii Clasificaci n del nivel de servicio seg n el tipo de carretera y topograf a Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA La definici n del ancho de carril es el paso siguiente
45. 2 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Prefacio Actualmente debido a la gran crisis econ mica que no solo Costa Rica sino la mayor a de los pa ses se vuelve una necesidad el manejo eficiente y eficaz de los recursos as como la ejecuci n expedita de los proyectos Pero en muchos casos los gobiernos locales no logran ejecutar de manera pronta la mayor a de los proyectos y esto les genera un problema no solo con los vecinos que se muestran descontentos sino adem s con la Contralor a General de la Rep blica que los llama a cuentas por la poca inversi n y la falta de ejecuci n de obras El Ministerio de Obras P blicas y Transportes trav s del Consejo Nacional de Vialidad ha llevado a cabo una importante inversi n en el mejoramiento de la red vial nacional as como las municipalidades lo han hecho en red vial cantonal pero debido a que algunas de las municipalidades no cuentan con la capacidad para realizar todos los dise os de las obras que desean ejecutar el MOPT las asiste encarg ndose en muchos casos de realizar los dise os los estudios de suelos y dem s pruebas de laboratorio requeridas De esta manera el presente proyecto busca realizar mejoramiento mediante la elaboraci n de un dise o geom trico dise o de drenajes y de pavimentos para una secci n de la ruta cantonal 3 01 033 Esta ruta es la que comunica el Campo Ayala en Para
46. 5 ea AAA Delantero 6 13 2276 02855 85416734 13 82 Delantero 6 13 2276 0 2855 ot 5 5421434 Se determino posteriormente una tasa de crecimiento del 4 y una vida til del pavimento de 20 a os Por lo tanto se estableci un factor de crecimiento de 29 78 con la ayuda de la siguiente figura Ver figura 37 N MME 325 3 431 437 444 451 454 5 587 20 134 830 8 92 20 1240 1318 1440 149 168 528 3177 3032 4055 s 4560 2052 3738 14 AAA a Tan ao ms asr 11328 SS es esos mejo 17232 Figura 37 Factores de crecimiento anual Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID N on a w ro ojn P rad Pre N N 2 gt o Zjo gt gt lt ho N 3 ho gt s 5 mini 22 55 55 55 5 5 51681218 6 a a 1 lt gt gt 2 gt N gt N 5 L a a a to 25 1 1 16 17 N md O 95 ajg De ah y considerando las caracter sticas propias de la carretera por dise ar como lo son el n mero de carriles y un ndice de serviciabilidad
47. 67717 Espesor total cm Cuadro 12ii Espesores de estructura para TS 3 TS 3 SNI ai di propuesto C ___Q W18 AAA Espesor de la base SN2 2 20366711 92 46 06843177 42 usado SN2 1 674212598 Espesor de la subbase SN d3 usado SN Espesor total cm al z Cuadro 12iii Espesores de estructura para BE 35 Espesor de la carpeta SN 1733653094 do 1048447347 ISNI S 1 98425196 wis 2 23785766 5 301715862 m mn jo mO Q 2 usado 0 95669291 SN2 237857668 92 usado ____ o SN 05956692913 Espesor de la subbase 0 110851707 3 228937351 3 usado 0 85826771 N m 0 v cm Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 39 Pavimento r gido De igual manera se comienza con el c lculo de los ejes equivalentes pero en este caso se inicia no con un n mero estructural propuesto sino con un espesor de losa propuesto El valor de la conversi n de toneladas a KIPS de los veh culos as como su correspondiente factor equivalente de carga obtenidos mediante interpolaci n de valores se muestran en el siguiente cuadro Tipo de vehiculo Ton Kips Factor camion ca j Z tota f 0 00076 e t Delantero 6 132276 02855 Trasero 10 22046 233346 zea e p Delantero 8 192276 0255
48. 813 3 850 0 871209014 4 050 0 994072139 4 300 1 180514164 4 500 0 992128958 4 650 1 204518593 4 750 0 775822954 5 000 1 183864306 5 150 0 581552125 Cuadro 20 Diametros de tuberia para dise o 1 m Alcantarilla Diametro alcantarilla m 3 241 0 7 3 426 0 5 3 603 0 6 3 807 0 75 4 000 0 75 4 300 0 75 4 600 0 8 4 950 0 8 5 135 0 8 5 290 0 7 5 340 0 55 5 420 0 8 5 542 0 45 5 850 0 65 Cuadro 22 Diametro de tuberia dise o 2 m Alcantarilla Diametro alcantarilla m 3 300 0 65 3 450 0 65 3 580 0 6 3 700 0 65 3 850 0 65 4 050 0 7 4 300 0 7 4 500 0 7 4 650 0 75 4 750 0 65 5 000 0 75 5 150 0 55 continuaci n presentan los datos de caudales y di metros de tuber as empleados para el dise o 2 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 51 5 23 a de cunetas Dise o triangular m3 seg cuneta y y E Ee E s 17 1 500 050 007 027 020 0270 175 oon 1500 05 oso 030 060 a 0467 1o oon 1500 050 027 0407 0400 080 s 15 ss oon 150 050 oses ost 050 100 ors 325 150 050 052 oss osso oro oms 40 1800 050 oie ose
49. 84 a sen 1 28 y R adio hidr ulico 1 4 1 senGjd 9 di metro interior deltubo 8 SERRERERREREES Figura 52 Propiedades geom tricas de los tubos Fuente Manual de tubos de concreto Holcim Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 49 Cuadro 17 Caudal de dise o para cada alcantarilla Dise o principal Alcantarilla Q Cia 360 m 0 144 0 157578962 0 249 0 122487326 0 452 0 276961086 0 580 0 463688244 0 850 0 289718763 0 948 1 094948881 1 291 0 755311142 1 977 0 444265502 2 315 0 460579185 2 439 1 194205462 2 807 1 243119014 2 992 1 207885033 3 107 0 342118559 3 486 0 393609578 3 590 0 262455763 3 783 0 375781612 3 893 0 33318119 4 010 0 263537948 Con estos caudales procedi definir el di metro de tuber a para cada alcantarilla Se busc que el Y D no fuera mayor de un 76 Para esto se emple la figura anterior Fig 52 la cual indica que para una determinada combinaci n de radios hidr ulicos y reas y proponiendo un di metro de tuber a al azar se obtiene un tirante m ximo permitido este deber a encontrarse en un rango de entre 0 62 y 0 76 De esta manera se comprob con distintos di metros de tuber a hasta dar con el que cumpl a con el tirante requerido Para esto se emple la formula de Manning AR 2 351 2 n Q la
50. Abstract This project involves the geometrical design of a 4 3 km road located in between the cities of Paraiso and Cartago in the province of Cartago Actually this road is in pretty bad shape it doesn t meet the minimal standards established by law for rural roads like an adequate drainage system lanes width and horizontal curvature just to mention a few Using the information gathered on the site by a topography crew the alignments were defined and a geometrical improvement to the existing road was designed Also using the results of some soil test made on the ground the California Bearing Ratio or CBR for short was determined and used to design the pavements In addition some visits to the site were made in order to finish an inventory of the road conditions and to carry out vehicle counts At the end the new design consist of a two way road each lane of 3 65 meters wide with 1 2 meter shoulders and side ditches on both sides of the road Some other elements were taken into consideration when designing the road for example the sidewalks shoulders drainage systems and even a bicycle lane located between the stations o 500 and 0 850 Also three different intersections were designed since in those exact locations converge other very important routes And finally there were made some other proposals for alternate designs which involved the acquisition of properties from the neighbors but due to the budget limitations were not
51. Anexo 16 ndice de desarrollo social 1999 Fuente Ministerio de Planificaci n Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 83 lt P gina 84 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033
52. E HEREDA 101 San Jos 63 7 27 401 Heredia 67 8 17 102 Escaz 73 3 8 402 Barva 63 3 28 103 Desamparados 66 1 23 403 Santo Domingo 70 2 14 104 Puriscal 51 8 48 404 Santa B rbara 69 4 15 105 Tarraz 43 3 67 405 Rafael 67 3 18 108 Aseri 51 2 49 406 isidro 78 5 107 Moma 61 7 3 4 407 Bel n 84 9 2 108 Goicoechea 66 7 22 408 Flores 100 0 1 109 Ana 55 8 41 402 Sa Pablo 74 3 6 110 Alajuelita 58 7 38 40 Sarapiqui 28 5 75 111 Coronado 71 0 10 GUANACASTE 112 Acosta 47 3 60 501 Libera 48 9 52 113 lt 70 6 11 502 Nicoya 48 4 54 114 Moravia 70 5 12 503 Santa Cruz 52 8 115 Montes de 85 0 3 504 43 9 65 116 Turubares 49 1 51 505 Camio 46 1 61 117 Dota 45 0 62 508 Ca as 49 9 50 118 Curridabat 73 3 9 507 Abangares 43 1 68 119 P rez Zeled n 48 9 53 508 Tilar n 63 2 29 120 Le n Cort s 38 0 71 500 Nandayure 53 1 46 ALAJUELA 510 LacCruz 16 4 79 201 Alajuela 61 5 35 511 56 9 40 202 Ram n 54 6 44 PUNTARENAS 203 Grecia 67 0 20 601 Puntarenas 54 8 43 204 Mateo 59 0 38 602 Esparza 62 8 30 205 Atenas 68 8 16 603 Buenos Ares 22 2 T 206 Naranjo 55 4 42 604 Montes de Oro 63 9 26 207 Palmares 73 4 7 605 41 3 a 208 Po s 61 4 36 608 Aguirre 47 5 59 209 Orona 54 6 25 607 44 0 210 Carlos 45 5 63 608 Brus 30 9 74 211 Alfaro Ruiz 67 1 19 602 47 9 57 212 Valverde Vega 70 3 13 610 Comedores 35 4 73 213 Upala 174 78 611 Ga
53. El SIECA en su cap tulo 4 define que para las carreteras de la red regional se deber a dise ar un ancho de carril de m nimo 3 6 m Para el presente proyecto se decidi dise ar con un carril de 3 65 m de ancho para incrementar la seguridad y el confort del usuario Posteriormente definieron los anchos de los espaldones y aceras Esto empleando las especificaciones que para estos dise os propone el Manual Centroamericano Ver Figura 24 Tipo de Cametera Acceso Tipode AnchodeFHombros m Ancho de Superficie Aceras m Internos Extemos AR Autopistas Regionales Controlado Alo 10 151 18 25 9 Troncales Suburbanas Controlado 110451 18 25 12 20 TR Troncales Rurales 105 101 12 18 12 15 1 1 R Colectoras Rurales Intemedo 12 15 10 12 Figura 24 Anchos de aceras y espaldones seg n el tipo de carretera Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA Adem s se definieron las pendientes transversales de la carretera las cuales seg n el cap tulo 4 en la secci n 6 del Manual Centroamericano deben ser del 2 Finalmente se defini la velocidad de dise o Esto se realiz en funci n del tr nsito promedio y de la topograf a del terreno Para esto se emplea la siguiente figura Figura 25 Tipo de Vol menes de tr nsito Diario TPDA en vpd Terreno
54. IIGIIIII IGGQG U I OIIKCCC QCIG G OH DO gt I OI IIIQ IIW lt IIOII Y z IIIII IQKIW I I II I CI Y WzII IWIKGIK YO I III IW KW I IIuI I IYWI IE lt TIM IINQKIIIII OOHII E xY 6I KI KKI Y YI BIII4 I I I WIW III lt QIQII I I I IYIIII I IIWXYVIWIIK IIOIMH UHIPI E I I IIII W I I IQ K lt I I I I I IKI W I W INW lt XWYOIWII II IIIIIW WI III II WIxIIAIIIAISTTSSSSESSESSESWSCSTs ZIQcIXQO c QII IBKWIW lt WINIWC I I I IZI I III I IK IO IIWKVII CIK IZ I IIII C lt KKI H HIIW I K I W lt II I I IIIIWKIMXW WKWK WI lt ZIIKIHIWIIISLOHIIsSIRGISRIIUII P gina 46 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Dise o hidrol gico e hidr ulico Q cia 360 Empleando el m todo racional que indicaba que el caudal es producto de la multiplicaci n del coeficiente de escorrent a la intensidad de la lluvia y el rea de influencia todo dividido entre 360 se determinaron los caudales te ricos que llegar an a la calle Inicialmente se definieron los tiempos de concentraci n o duraci n de la lluvia Para esto se empleo la formula de la cual establece lo siguiente 3 0 0195 2 39385 don
55. IO DEL 01 02 10 Anexo 11 Sumario de cantidades y presupuesto de proyecto MOPT Llano Brenes Ruta 3 Fuente Depto de Contratacion Administrativa MOPT P gina 78 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 COSTA RICA 1 10 000 JONA AGUACALIENTE m _ r 7 NN i gt wu x la Z lt SS NA NS Y NA Anexo 12 Uso de suelo en la zona de Agua Caliente Fuente Ministerio de Vivienda y Asentamientos urbanos AAA Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 79 Y 4 LA b 5 RES N Anexo 13 Uso de suelo en la zona del valle de Orosi Fuente Ministerio de Vivienda y Asentamientos urbanos P gina 80 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Cuadro 14 ndice de Desarrollo Social Cantonal 2007 seg n Divisi n Territorial Administrativa 101 San Jos 58 6 23 212 Valverde Vega 48 7 40 102 Escaz 94 1 2 213 Upala 7 1 77 103 Desamparados 49 7 38 214 Los Chiles 5 2 79 104 48 3 43 215 Guatuso 25 6 64 105 30 4 58 301 Cartago 51 2 34 106 Aserri 38 6 51 302 Paraiso 40 0 49 1
56. MEDIDOS EN SITIO GRADUACION m3 7810 25 459 00 198 834 790 00 351 851 48 408 3 EMULSIONADO PARA IMPRIMACION BASE GRANULAR Lt 39050 714 00 27 881 700 00 49 338 54 408 5 MATERIAL DE SECADO PARA BASE GRANULAR m3 37 67 18 072 00 L680 772 24 1 204 67 410 1 AGREGADOS PARA TRATAMIENTO BITUMINOSO SUPERFICIAL TIPO TS 3 m3 392 20 704 00 3 115 968 00 14 361 75 410 3 ASFALTO EMULSIONADO PARA TRATAMIENTO BITUMINOSO SUPERFICIAL TIPO TS 3 Lt 148390 0714 00 105 950 460 00 187 486 44 602 1 HORMIGON ESTRUTURAL CLASE A 225 KG M2 m3 209 210 905 00 44 079 145 00 78 001 00 602A 6 HORMIGON ESTRUTURAL CLASE X DE 160 KG M2 m3 124 206 611 00 25 619 764 00 45 335 89 602 1 VARILLA PARA REFUERZO Kg 14441 597 32 08 625 898 12 15 264 10 603 21 3 DE HORMIGON REFORZADO CLASE III DE 0 60 m 71 71 425 00 05 071 175 00 8 973 78 603 21 3B TUBO DE HORMIGON REFORZADO CLASE III DE 0 80 m m 262 114 380 00 29 967 560 00 53 029 60 603 21 3D TUBO DE HORMIGON REFORZADO CLASE III DE 1 00m m 26 303 175 00 7 882 550 00 13 948 70 606 9 BARANDA DE PROTECCION TIPO FLEX BEARN m 1825 76 744 00 140 057 800 00 _ 247 841 66 618 5 LIMPIEZA Y CONFORMACION DE CANALES m 280 8 346 67 02 337 067 60 4 135 60 619 2 ZAMPEADO REVESTIDO m3 385 26 516 21 10 208 740 85 18 065 05 622 3 CUNETA REVESTIDA CON TOBA CEMENTO m 8470 18 840 00 159 574 800 00 282 378 30 TOTAL L1 317 426 254 37 2 331 274 01 TIPO DE CAMB
57. MENTE Km 0 6 10258 5120 602 1 HORMIGON ESTRUTURAL CLASE A DE 225 KG M2 m3 40 66 602 6 HORMIGON ESTRUTURAL CLASE X DE 160 KG M2 m3 45 82 550 603 21 3 TUBO DE HORMIGON REFORZADO CLASE III DE 0 80 m m 517 27 3 622 3 REVESTIDA CON TOBA CEMENTO m 8000 DEE Precio Unitario 5 11 185 00 19 057 00 111 016 00 18 935 00 111 946 00 115 912 00 11 142 230 86 125 459 00 0714 00 126 551 88 210 905 00 206 611 00 115 132 10 114 380 00 18 346 67 126 516 21 118 840 00 Precio Total 228 904 656 95 16 280 50 12 776 676 946 00 1355 398 192 00 18 445 362 00 494 086 56 285 652 224 00 685 338 52 261 158 422 00 136 623 202 00 1375 881 689 22 18 575 397 30 19 466 916 02 19 835 865 00 159 134 460 00 225 360 09 10 208 740 85 150 720 000 00 4 578 093 139 01 1 6565 11 405 062 12 11 11 4 913 515 86 628 900 91 514 944 63 874 32 505 480 75 1 212 75 462 137 32 64 807 21 665 147 83 15 174 74 16 752 34 17 405 22 104 642 39 398 79 18 065 05 266 709 14 0 00 8 101 242 48 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 59 Cuadro 30 Presupuesto dise o alternativo 2 Pavimento flexible 35 REGLON SUMARIO DE CANTIDADES DE PAGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDADES 109 4 TRABAJO A COSTO DE PORCENTAJE glo 107 3 SUMINISTRO EQUIPO MATERIALES Y MANO DE OBRA PARA MARCAR LA
58. aci n de aguas Generalmente los caminos de lastre est n conformados por la subrasante y la sub base la cual funciona tambi n como superficie de rodamiento Material de T sub base Suel natural Sub rasante compactada Figura 12 Secci n t pica de un camino de lastre Fuente Conservaci n de caminos un modelo participativo Caminos revestidos con material de base Se acostumbran cuando el tr nsito promedio diario es un poco mayor este tipo de camino las condiciones son mejores en lo que se refiere a derechos de v a alineamientos y sistemas de drenajes Sus componentes principales son la sub rasante la sub base y la base granular la cual act a como superficie de rodamiento Base Sub rasante compactada a Sub base Figura 13 Detalle de una secci n de camino en base Fuente Conservaci n de caminos un modelo participativo Caminos revestidos con tratamientos superficiales En este tipo de obras aparte de la sub rasante la sub base y la base granular se coloca alg n tipo de tratamiento superficial a base de asfalto Este tratamiento no le aporta capacidad estructural al conjunto simplemente busca impermeabilizar la calzada aument ndole as la vida til al mismo tiempo que aumenta el confort del usuario al transitar por all P gina 14 Dise o geom trico de drenajes pavimentos la Ruta Cantonal 3 01 033 Tratamiento superficial Sub rasante c
59. al no permit a mejorarlos _AHHH gt zz _ gt _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ 0 P gina 26 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Resultados El dise o geom trico Siguiendo los pasos que se indican en principal gu a Esto se puede realizar revisando el Manual centroamericano de normas para el los datos que se presentan en la siguiente figura dise o geom trico de las carreteras regionales Figura 23i en la cual se indica que carreteras lo primero que debe hacerse es determinar el con un TPD de entre 500 y 3000 veh culos tipo de carretera que se va a dise ar partiendo diarios pueden considerarse como carreteras del TPD Transito Promedio Diario como Colectoras de tipo Suburbano o Rural A DESCRIPCION REGIONALES vehiculos promedio diario 20000 20 000 10 000 10 000 3 000 JFactor de Hora Pico FHP os 092 09509 092 085 4 Veniculo de Dise o 820 ws 20 5 TipodeTereno wr o o mje o o Velocidad de Dise o o Directriz km hora _ 110 30 70 90 so 70 80 70 60 Ancho de Carril metros 36 35 0 1 1 5 10 Ancho de Hombros Espaldones metros Ext1 8 2 5 Ext 18 25 Ext 12 18 Pav Pa Pav Grava 85 140 410 540 Radio Min de Curva Peralte 6 metros 135 250 8 29 4 35 o 7 1 5 3 2 5 i 1 50 480 350 480 2944 5953 1
60. ble Una vez lista toda la informaci n de los materiales que ser n empleados en la estructura de la carretera se procede al c lculo de los espesores por el m todo de la AASHTO ver figura 35 APSI Logo 42 15 1098 Z 5 9 36 109 SN 1 0 20 2 32 109 M 8 07 0 40 1094 SN 1 519 Figura 35 F rmula general para el c lculo del N mero Estructural Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos pa Dise o de p rdida de senviciabilidad APSI g Wis millones ivalente N Estimado Total 18 Kip A aplicaci n de carga axial simp M dulo de r Efeaivo pa Confiabilidad 9 YA 2 I Dise o de N mero Estructural SN Figura 36 Nomograma para la determinaci n del n mero estructural Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos 0 0 38 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Los espesores resultantes y sus respectivos n meros estructurales est n resumidos en los siguientes cuadros 1 propuesto 18 1323421 95 2 usado 2 0 95669291 3 usado N3 1 20157480 A Cuadro 12i Espesores de pavimento tpda 700 1216831604 Si 185358807 W18 Espesor de la base S2 2561149151 1897381765 3 0956692913 Espesor de la subbase ss 083592688 2433175318 S 08582
61. cercana a Puente Negro casi cinco kil metros rio abajo Esta decisi n se bas en la importancia de generar una ruta alterna a los vecinos de Orosi que desean llegar a Cartago sin pasar por Para so pero tambi n sin pasar por Navarro es una ruta m s directa Ver figura 4 y as se canaliza mejor el tr nsito vehicular el cual se proyecta en aproximadamente 3000 veh culos por d a para el a o 2020 La longitud total de este nuevo dise o es de cinco kil metros doscientos metros casi un kil metro m s que la ruta ya existente y uno menos que el Dise o 1 K _ _ _ __ _ ___ _ ___ _ _ _ __ _ _ _ __ _ _ __ __ _ _ _ _ _ _ _ __ _ __ _ _ _______uu P gina 6 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 57 W Puente 1 y Figura 4 Dise o 2 El autor Luego de haber realizado satisfactoriamente los tres dise os se puede afirmar que en cualquier trabajo de dise o o mejoramiento geom trico de carreteras se enfrentan o se presentan dos situaciones antag nicas realizar un dise o cumpliendo con todas las especificaciones pero a costa de realizar expropiaciones y movimientos de tierra masivos o apegarse lo m s posible al trazo ya existente buscando reducir costos y o tratar de mejorarlo pero sin realizar intervenciones a gran escala y cuyo resultado ser algo muy similar a lo que ya se enco
62. cho a lo largo de todo el trayecto en los tres dise os En los puntos cercanos a las intersecciones se contempl el dise o de carriles adicionales ya sea de aceleraci n o desaceleraci n o para giro a la izquierda En las que aplicaba se cumpli con las distancias m nimas de transici n frenado y almacenamiento Una parte importante en toda carretera son los drenajes y se evidenci que el mantenimiento que se les da es m nimo con el consecuente da o y desgaste que esto le puede causar a la estructura de la carretera Se determin que no era necesario estabilizar los cortes que se realizar an para darle paso a la carretera en los nuevos dise os ya que se dise con taludes a 45 y bajo estas condiciones para el tipo de suelo presente en la zona una falla es muy dif cil que se presente La estructura de pavimentos flexible resultante tiene un espesor de 67 cm divididos de la siguiente manera Una subbase de 30 cm una base de 25 cm y una capa de pavimento de 12 cm Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 65 e La estructura de pavimento r gido para el dise o alternativo 1 present un espesor de subestructura de 21 cm y una losa de 25 cm para un total de 46 cm de espesor Esto significa una reducci n de espesores de 20 cm con respecto a la estructura con pavimento asf ltico e En cuanto a precios para el dise o 1 la diferencia entre realizar la obra con
63. co de la ruta existente eso s sin realizar movimientos de materiales masivos ni expropiaciones los cuales encarecer an el proyecto y los perjuicios para los vecinos podr an ser mayores que los mismos beneficios e Las pendientes para el dise o principal no se pudieron bajar de un 14 el cual si bien es cierto es permitido por las normas que aplican para el dise o de carreteras regionales limita significativamente el flujo vehicular y reduce la seguridad y el confort del usuario e El alineamiento horizontal para dise o principal presenta radios de giro m nimos de 35 m pero en general la mayor a fue mejorado hasta quedar en 60 m e La velocidad de dise o existente en la ruta actual de 40 km h se mantuvo y se busc adaptar la geometr a a esa velocidad e Las distancias de visibilidad y de parada en el dise o principal se trataron de mejorar pero siempre la topograf a del terreno y las construcciones existentes se presentaron como una limitante e el dise o principal y las dos propuestas alternativas dise os 1 y 2 se dise aron cunetas revestidas a ambos lados del camino en los tramos que se consideraron necesarios En los dise os alternativos dise o 1 y 2 al ser trazados completamente nuevos s se logr realizar alineamiento apropiado con radios de giro amplios y con las distancias de visibilidad y de parada adecuadas Se contempl adem s el dise o de espaldones de 1 2 m de an
64. d de la lluvia a partir del tiempo de concentraci n Se decidi utilizar la de Kirpich ya que es la que emplea el Ministerio de Obras P blicas y Transportes en todos sus dise os Como paso siguiente se determina el rea tributaria Esto se puede realizar empleando hojas o mapas cartogr ficos o im genes satelitales Sin embargo solo una visita al terreno permite evaluar determinados detalles que no se observan en las fotograf as o los mapas tales como nacientes de agua peque as depresiones o del terreno Es importante siempre considerar la presencia de canales artificiales existentes en el sitio que puedan llevar agua de una cuenca a la siguiente y alterar el c lculo de reas y caudales preliminar El periodo de retorno por su parte es otro factor importante a considerar y se define como el n mero de a os entre la ocurrencia de una tormenta de determinada intensidad la ocurrencia de otra igual o mayor Cuneta La cuneta es la zanja o canal que se ubica paralela a la l nea de centro de la carretera y que est ubicada entre la calzada y el pie del talud La funci n de la cuneta es evacuar las aguas de lluvia que vienen del camino Idealmente se deber an colocar cunetas a ambos lados de la calzada con el fin de dar un manejo adecuado de las aguas pero en caso de no ser posible se recomienda revestir con cemento los taludes de relleno con el fin de evitar la erosi n Existen diferen
65. de L longitud de la cuenca H diferencia de elevaciones Cuadro 15 Espesor de estructura y losa de Cuadro 16 Determinaci n del tiempo de concreto concentraci n dise o principal W82 ESALs 6300416 41 Alcantarilla Duraci n de la lluvia log10 W82 6 80 0 144 2 450953384 APSI 2 20 0 249 1 256143474 Pt 2 00 0 452 10 40145711 F 0 580 5 000872711 Karamea 0 850 4 078529887 Mi Mpa 0 948 3 62330286 Mod de elasticidad Mpa 65259 48 1 291 6 484194478 2 209165 01 1 977 3 278397124 Zr 1 65 24315 1 827885745 So 0 35 2 439 2 833219551 R 0 95 2 807 2 55110161 Cd 1 10 2 992 5 674146106 J 2 80 3 107 1 396313869 K Mpa m 12 00 3 486 1 877219087 D mm 212 02 3 590 1 459725858 Espesor estructura cm 46 2 3 783 1 399816794 3 893 1 856198734 4 010 1 207947934 Como paso siguiente est la determinaci n de la intensidad de la lluvia Para eso se emple el nomograma presente en la figura 48 el cual establece para ciertos periodos de retorno y tiempos de concentraci n una intensidad de lluvia espec fica Se defini adem s un periodo de retorno de 37 a os esto contemplando una vida til del pavimento de 20 a os 10 a os m s producto de la rehabilitaci n y 7 a os en la gestaci n y realizaci n de la obra Es importante anotar que aunque el nomograma especifica intensidades de lluvia para las zonas de Alajuela Heredia y San Jos el autor me indic que si se puede empl
66. deriv haciendo un promedio de las correlaciones obtenidas de Texas La escala deriv en el proyecto NCHRP 3 Figura 33 Determinaci n del M dulo de Resiliencia y el coeficiente estructural de la base a partir del CBR de la misma Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos Cuadro 10 Datos de materiales CBR 80 coef estructural 0 135 Mr psi 30000 Los datos obtenidos en el cuadro anterior ser n tambi n empleados para la determinaci n de la estructura del nuevo P gina 36 Dise o geom trico de drenajes pavimentos la Ruta Cantonal 3 01 033 pavimento y sus espesores Como paso siguiente se procede a calcular el Mr para la subrasante En este caso el resultado fue el siguiente Cuadro 11 Mr de la subrasante B 1500 CBR 5 Mr psi 7500 Como paso final antes de iniciar con el c lculo de espesores se deben definir la estabilidad Marshall y el coeficiente estructural para el concreto asfaltico M dulo de elasticidade pul De la capa ast tica a Figura 34 Modulo de elasticidad vs coef estructural Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos Luego de definidos todos los factores que son necesarios se procede a realizar el dise o de espesores de la estructura de pavimentos Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 37 C lculo de espesores de Pavimento flexi
67. dise o geom trico de una carretera busca principalmente hacerla segura a trav s de un dise o simple y uniforme Clasificaci n de las carreteras Existen varias maneras de asignarle una clasificaci n a una carretera una es de acuerdo con el tipo de terreno monta oso plano escarpado etc seg n el tr nsito promedio diario o seg n su velocidad de dise o manual de Normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales clasifica las carreteras regionales centroamericanas en cinco tipos 13 AE 5 Fuente Dise o Geom trico de Carreteras James C rdenas Autopistas Regionales Se consideran tales cuando los vol menes de tr nsito superan los 20 000 veh culos promedio por d a Por su calidad y elevado costo de construcci n se encuentran situadas en los alrededores de las principales ciudades de Centroam rica Carreteras troncales suburbanas Estas se dise an para demandas vehiculares de entre 10 000 y 20 000 veh culos promedio diarios Son principalmente rutas de interconexi n Carreteras troncales rurales Las carreteras en esta categor a constituyen los ejes principales y de mayor significancia en la estructura de la red regional centroamericana Pueden llegar a tener vol menes de tr nsito tan altos 20 000 veh culos diarios pero tan bajos como 500 veh culos por d a Carreteras colectoras suburbanas Estas carreteras se definen principalmente porque tienen
68. e deben definir una serie de factores que ser n tomados en cuenta en el dise o Niveles de confiabilidad R Tipo de carretera Autopista Regional 05 95 Troncales Figura 38 Niveles de confiabilidad en funci n del tipo de carretera Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID Confiabilidad R Desviaci n normal est ndar Z Figura 39 Valores de Zr en funci n de la confiabilidad R Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID n sobre capas Figura 40 Error est ndar combinado Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID Porcentaje del tiempo en que la estructura del pavimento esta expuesta a niveles de humedad pr ximos a la saturaci n 1 5 Excelente 125 120 120 115 115 110 110 mara Mediano 115 110 440 100 100 090 090 _ Mao 110 10 100 0 90 0 90 0 80 40 Valor del coeficiente de drenaje Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID Elemento de transmisi n de carga Concreto asfaltico oncreto Tipo de pavimento si no si no No reforzado o reforzado conuntas 32 155 441 25 311 35 42 Reforzado continuo AT 23 28 Figura 41 Valores de coeficiente de transmisi n de carga J Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID Tipo de agregado Modulo de Elasticidad Modulo de Elasticidad origen E Mpa E E 5S0 xf
69. e los espacios disponibles para maniobrar se reducen Para evitar que se presenten estas situaciones las carreteras se dise an para operar a vol menes horarios inferiores a su capacidad El Manual Centroamericano de Normas para el Dise o Geom trico de las Carreteras Regionales establece seis niveles de servicio para el funcionamiento de las carreteras regionales Estos niveles se identifican por las primeras seis letras del alfabeto ver anexo 8 donde la A es un nivel de servicio totalmente libre mientras que la F corresponde a un flujo totalmente colapsado El dise ador deber entonces elegir el nivel que mejor se adapta a las condiciones de cada proyecto 16 Fuente Manual de Normas Dise o Geom trico de las Carreteras Regionales SIECA El ancho de carriles La escogencia del ancho de carril es una decisi n que tiene un v nculo directo con la capacidad de la carretera Es por eso que se debe tener siempre en cuenta la estructura del tr nsito proyectado Un ancho de carril de 3 6 m se considera como el ideal para las condiciones que presentan las carreteras de la red regional centroamericana Esto pues estudios demostrado que cuando el ancho de carril se disminuye a 3 m la velocidad relativa se disminuye en un 15 Disminuciones en la capacidad significan mayores posibilidades de accidentes situaciones de tr nsito
70. ear para la zona de Cartago Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 47 CURVA DE LA INTENSIDAD DE LLUVIA DURACION PARA LAS FRECUENCIAS INDICADAS SAN JOSE HEREDIA ALAJUELA ani RTT TT Er TIT EAS MI 8 O O L I P T gt AT q N E k y IIMI s AA 22 A E Tr LAVAN 1 a ES i E EEREN r ELI dal ideo T IO MA IAS 5 500 0 E 0 BE ES D 5 O E DE SELE ES z E E i Es MI d8 A ER b Ill AAA A VA O III IA A AA PAR ARES 75 55 00 95 100 HurajTos p g E 5 10 15 20 25 Figura 48 Determinaci n intensidad de la lluvia Fuente Ing Walter Ram rez A y La Gaceta Alcance 8 Gaceta 55 del 19 de Marzo del 2007 Republica de Costa Rica P gina 48 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Propiedades geom tricas de los tubos y profundidad 1 2 1 cos 1 28 4 T ancho superficial sen 1 20 d a A 1 8 0 senja D profundidad media 1 8 9en0 d P perimetso mojado 1 2
71. esentarles a los vecinos y a las autoridades locales una serie de propuestas para el desarrollo de la zona en lo que a infraestructura vial se refiere E P gina 8 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Justificaci n La iniciativa de la Municipalidad de Para so de Cartago de intervenir esta ruta y realizar un mejoramiento tanto geom trico como de pavimentos estaba justificada inicialmente en la necesidad de los vecinos de Navarro de Mu eco de tener una v a en buenas condiciones para el tr nsito desde y hacia sus hogares as como en la necesidad de mejorar la geometr a y la estructura de pavimentos para permitir el paso fluido de los camiones que transportan basura hacia el relleno sanitario Los Pinos El sobrepeso de estos camiones r pidamente deteriora cualquier pavimento que no cuente con una estructura de base y subbbase adecuada Pero desde un punto de vista m s general el dise o de una nueva ruta responde principalmente a la necesidad de crear una v a alterna para descongestionar el transito proveniente del valle de Orosi con rumbo a Cartago y que actualmente atraviesa la ciudad Para so El desarrollo tanto tur stico como industrial de la zona del valle no ha ido de la mano con la ampliaci n de la infraestructura vial ni con el desarrollo social y se est presentando un retraso en la creaci n de nuevas rutas de salida de la zona Adem s lo que inicialmente era una zona cuyo
72. humedad de un suelo tiene un fuerte impacto en el valor del m dulo de resiliencia el cual aumenta cuando disminuye el contenido de humedad del suelo Por esto se vuelve complicado obtener un valor de Mr para un sitio determinado y un momento determinado Es por ello necesario efectuar un estudio del cambio del Mr con respecto a la humedad a lo largo del a o y determinar as un Mr promedio con el cual se dise ar 27 Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos Cap 4 Pag 7 Sub base Es la capa secundaria de distribuci n de carga Se ubica por encima de la subrasante y por debajo de la base Los requisitos para el material que conforma la sub base est n estipulados en el CR 77 y se recomienda entre otros que presente un CBR mayor al 30 y que a la hora de colocar sea compactado a un 75 de la prueba Proctor Est ndar La sub base debe transmitir las cargas que provienen de la base as como drenar el agua y a la vez controlar la ascensi n capilar del agua hacia las capas superiores del pavimento Tambi n tiene la importante funci n de controlar los cambios de volumen y elasticidad que ser an da inos para el pavimento 28 Base Es la capa de pavimento que tiene como funci n primordial distribuir y transmitir las cargas ocasionadas por el tr nsito a la sub base y a trav s de esta a la sub rasante y es la capa sobre la cual se coloca la superficie de rodadura 28 Fuente Manual Centroa
73. ia entre l neas de propiedad incluyendo en su caso calzada fajas verdes y aceras Drenajes En toda carretera uno de los elementos m s importantes a tomar en consideraci n es el o evacuaci n de las aguas que caen sobre la superficie de la v a ya que se ha demostrado que la estabilidad y comportamiento de una estructura de pavimentos solo puede mantenerse a trav s del tiempo si esta se mantiene en un estado relativamente seco durante toda su vida til Con ese objetivo se comenzaron a instalar zanjas de evacuaci n que evitaban que el agua de lluvia que cae sobre la v a y la que corre por los cauces naturales del terreno penetraran dentro del suelo de explanaci n 1 Fuente Reglamento del INVU para el Control Nacional de Fraccionamientos y Urbanizaciones 2 Fuente Drenaje Vial Dr Ra l Ben tez Olmedo Drenaje superficial La principal funci n de un drenaje superficial es la de evacuar el agua de lluvia que cae sobre la carretera y sus taludes El drenaje superficial consta principalmente de tres elementos e Dise o Hidr ulico El c lculo del gasto que puede circular por una obra de drenaje superficial en funci n de su forma y del material con el que est construido e Dise o Hidrol gico Es el c lculo del gasto que realmente llega a una obra de drenaje superficial e Dise o estructural dise o hidrol gico se puede realizar empleando el lla
74. iales del Ministerio se realizaron los dise os de pavimentos correspondientes Finalmente se uni toda la informaci n obtenida para realizar el dise o final y verificar que en conjunto todo cumpliera Una vez realizado esto se pudo analizar que si bien el proyecto cumpl a con los m nimos establecidos por el Manual Centroamericano de Normas para el Dise o Geom trico de Carreteras Regionales para una carretera rural en zona monta osa d cese carriles con anchos de 3 65 metros con espaldones de 1 2 metros pendientes menores al 14 radios de giro de 60 metros o m s y curvas verticales mayores a los 50 metros entre otros estos pod an no ser del todo adecuados para la zona y el flujo de transito proyectado Por ese motivo y considerando que cumplir con los m nimos establecidos no siempre significa que se est n haciendo las cosas bien se decidi realizar dos dise os m s a Manera de recomendaciones o propuestas de dise o alternativas las cuales no solo cumplan con las normas m nimas sino que vayan m s all y busquen mejorar de manera significativa las condiciones de circulaci n de la zona Se resolvi entonces realizar dos trazados completamente nuevos ya que esa era la nica manera en la cual se podr a mejorar la geometr a de la carretera esto debido a lo monta oso de la zona en la cual se encuentra el proyecto Se propuso que ambos dise os partieran del mismo punto la estaci n 3 150 Ver Figura 2 Esto
75. iales es f cil encontrar da os en casi cualquier calle Tambi n hay que considerar que las condiciones en nuestro pa s son muy adversas no solo por el clima sino tambi n por la topograf a de los terrenos Adem s debido a la poca inversi n en los ltimos a os nuestro pa s presenta un retraso importante en desarrollo de infraestructura vial Precisamente para evitar que se sigan presentando estos problemas con nuestras carreteras es que adem s de planear un buen mantenimiento rutinario para las v as ya existentes se deben realizar para las nuevas carreteras dise os de alta calidad contemplando todos los factores que se puedan presentar y adem s proyectando a futuro los elevados niveles de tr nsito que llevar n esas v as de comunicaci n Debido a toda esta problem tica adem s del retraso en infraestructura vial que tiene nuestro pa s es que el principal objetivo de este proyecto es desarrollar un mejoramiento geom trico para una carretera muy deteriorada en la provincia de Cartago En la actualidad esa ruta esta lastreada y transitable pero ya requiere de una importante intervenci n no solo para evitarle un mayor deterioro sino adem s para mejorar las condiciones actuales Adem s de ese mejoramiento se presentan dos dise os alternativos que pretenden servir como una opci n para desarrollar en un futuro con radios de giro m s amplios mayores velocidades y menores pendientes Todo esto con el fin de pr
76. inales iguales o menores a 18 un ancho de calzada de 5 5m y curas verticales y horizontales iguales o superiores a los 40m de longitud estructura de rodamiento con tratamiento superficial TS3 y sistema de evacuaci n de aguas pluviales que consta de cunetas revestidas de 50cm de profundidad sistema de alcantarillas y canales de desfogue ademas de barandas de proteccion del tipo Flex bearn REGLON DE SUMARIO DE CANTIDADES PAGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDADES Precio Unitario Precio Total 1 565 11 109 4 TRABAJO A DE PORCENTAJE glo 5 62 734 583 54 111 013 05 107 1 SUMINISTROS Y COLOCACION DE SE ALES VERTICALES c u 40 109 492 90 4 379 716 00 7 750 20 107 3 SUMINISTRO EQUIPO MATERIALES Y MANO DE OBRA PARA MARCAR LA VIA Km 7 1 1 185 00 8 413 50 14 89 203 3 EXCAVACION NO CLASIFICADA m3 26358 9 057 00 238 724 406 00 422 438 83 203 8 EXCAVACION DE PRESTAMO CASO 2 m3 2233 11 016 00 24 598 728 00 43 529 10 203 14 LIMPIEZA Y CONFORMACION DE CUNETAS LATERALES Km 7 1 0320 830 34 2 277 895 41 4 030 89 204 1 SUB BASE GRADUACION D m3 11717 115 912 00 186 440 904 00 329 919 67 206 1 EXCAVACION PARA ESTRUCTURAS m3 1454 8 935 00 12 991 490 00 22 989 31 206 3 RELLENO PARA FUNDACION m3 182 12 484 00 2 272 088 00 4 020 61 207 1 CONFORMACION DE SUBRAZANTE CONSTRUIDA ANTERIORMENTE Km 7 1 1 142 230 86 08 109 839 11 514 350 90 304 3 BASE DE AGREGADOS
77. integrado de la siguiente manera Una carpeta de 12cm de espesor una estructura de base de 20cm seguido por una estructura de subbase de 35cm De ese punto hasta el final del proyecto se coloco un TS 3 En este caso la estructura de espesores quedo de la siguiente manera Una capa de base de 35 cm y una de subbase de 40cm Esta combinaci n de tipos de estructuras fue la m s adecuada debido principalmente a los distintos vol menes de transito que hay en la zona En la estaci n 2 500 se encuentra la entrada del relleno sanitario de WPP por lo que el tr nsito de veh culos pesados hasta ese punto es muy alto justificando un espesor de estructura de 67cm De all en adelante el transito se reduce significativamente y hay presencia de veh culos pesados por lo que la decisi n de aplicar un tratamiento superficial bituminoso es lo m s adecuado Para el dise o alternativo 1 se realizaron dos dise os distintos tambi n a manera de propuestas una con pavimentos flexibles dando como resultado una estructura con un espesor de 67cm fragmentada de la siguiente manera espesor de pavimento de 12cm espesor de base de 20cm y espesor de subbase de 35cm La otra propuesta involucraba una losa de concreto hidr ulico de 25cm de espesor con una base de 22cm Estas dos propuestas son tambi n las m s adecuadas para este nuevo dise o ya que el transito proyectado si ser a superior al de la propuesta original Los montos calculados para e
78. l dise o geom trico de las carreteras regionales fue despu s verificada por medio de la siguiente figura a En Terreno Plano Distancia Velocidad Velocidad Tiempo de Percepci n Coeficiente Distancia de Parada de Dise o de Marcha Reacci n de Fricci n Frenado para Km h DEA MI EEE EEE 116 3 170 00 180 246 b En Pendiente de Bajada y Subida Velocidad Distancia de Parada en Bajadas Distancia de Parada en Subidas de Dise o 3 6 j 3 6 p 5 6 74 8 4 Figura 27 Distancias de visibilidad Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA En resumen se determin una distancia de visibilidad de parada en terreno plano de 32 m y para bajadas en zona monta osa de 72 m Como paso siguiente se dise aron las distancias de visibilidad en curvas horizontales Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 29 Cuadro 4 Distancia de visibilidad curva R 1 Cos 28 65 S R d m 72 16 Radio de giro m 100 S distancia de parada 32 Velocidad km h 50 Posteriormente se contin a con el alineamiento vertical con el c lculo de las pendientes y las curvas c ncavas y en cresta Para lo primero nos referimos a la figura 28 donde de acuerdo c
79. la y su correspondiente encamado son vitales para un buen funcionamiento del sistema Material granular seleccionado o canto rodado deber ser colocado y compactado adecuadamente de manera que soporte estructuralmente el empuje lateral que produce el tubo Ver figura 9 Como recomendaci n constructiva y para facilitar la limpieza y aumentar la vida til de un sistema de alcantarilla se recomienda que el di metro m nimo de cualquier alcantarilla en carreteras sea de 80 cm 19 Fuente Ing de Caminos Rurales AID P gina 12 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 1 i a q h sI sr W mra AY pii MET ALE Lo p 2 za E Dai EP 0 AEF qi td uy s Figura 9 Correcta colocaci n de tuber a Fuente Ing de Caminos Rurales AID Cabezales Son estructuras de concreto u otro material id neo que se ubican a la entrada y a la salida de las alcantarillas Buscan proteger los taludes de la socavaci n y encauzar las aguas Ver figura 10 VAN Y WWA NN AN WW vW Figura 10 Cabezal t pico Fuente Ing de Caminos Rurales AID Tipos de caminos y estructura de pavimentos La superficie de rodadura es el rea superficie destinada a la circulaci n de los veh culos mientras que la estructura la constituyen el conjunto de sub base y
80. los conteos vehiculares consultas con los vecinos y los inventarios respectivos En el mes de Febrero se realizaron varias visitas al sitio con el fin de ejecutar los conteos vehiculares los cuales son el dato m s importante que se ocupa para iniciar un dise o geom trico Los conteos se realizaron en dos puntos de la ruta uno frente a las oficinas del ICE c ncavas y el otro en la entrada del relleno sanitario WPP Los Pinos Ver figura 22 De esta manera se buscaba obtener informaci n del tr nsito en los puntos que fueran m s representativos Debido a que la ruta por intervenir atraviesa una zona que presenta un desarrollo socio econ mico bajo con muy pocas casas sin servicios de salud ni hospitales cerca y en general con muy pocos habitantes las horas pico no son las mismas que en el resto de las zonas del pa s enti ndase entradas y salidas de colegios trabajos etc En esta zona las horas pico son definidas por dos fen menos interesantes de mencionar los lapsos en las que llegan m s camiones de basura a depositar sus desechos al relleno WPP ver ap ndice 1 y la hora en la que todos los camiones del ICE regresan al plantel Tomando estas horas como referencia se realizaron los conteos vehiculares respectivos y se determinaron los TPDs para el dise o Ver ap ndice 2 Inicialmente se pens dise ar tomando en consideraci n nicamente estos datos pero luego de una reuni n con los personeros del departa
81. los veh culos 1 ton 2 2046 Kip as como su correspondiente factor equivalente de carga ver ap ndice 6 obtenidos mediante interpolaci n de valores se muestran en el siguiente cuadro Cuadro 6 Factores equivalentes de carga Tipo de vehiculo Kips Factor camion C 2 Delantero 1 2 2046 0 00038 Trasero 1 2 2046 0 00038 gt total 0 00076 C 2 Delantero 6 13 2276 0 2855 Trasero 10 22 046 2 33346 gt total 2 61896 3 Delantero 6 13 2276 0 2855 Trasero 16 5 36 3759 1 4439 gt total 1 7294 C 4 Delantero 6 13 2276 0 2855 Trasero 23 50 7058 1 277668 gt total 1 563168 T3 S2 Delantero 6 13 2276 0 2855 Trasero 16 5 36 3759 1 4439 Arrastre 16 5 36 3759 1 4439 gt total 3 1733 Se determin entonces seg n datos obtenidos del laboratorio de materiales del emplear una tasa de crecimiento del 4 y una vida til del pavimento de 20 a os Por lo tanto se estableci un factor de crecimiento de 29 78 con la ayuda de la siguiente figura Ver figura 31 Tasa de crecimiento anual g en de an lisis Crecimiento e CET s 325 3 T an EE 451 s so sm sa saa 587 631 z re roo fee eo 858 92 o 1028 fer 1248 0 100 1258 14 49 1297 1349 1421 14 97 1665 12 120 1341 15 03 15 92
82. lte m ximo 6 Velocidad Factorde de Dise o Ka M xima x as 910 o a L m ra mr r m 75 a L m sm ms m m a re a rs mi m gt e WT m 18 f m m 20 eva 7 f es es s s gt p 1 7 TE Peralte m ximo 8 Grado de Radio m Grado de Curva Calculado Recomendado Curva 2 461 38 Tre 151 1517 1134 CE 1608 FII En mi mC ro m El Figura 26 Radios m nimos de giro Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA Para efectos pr cticos se opto por estandarizar la medida del radio de giro y se defini esta en 100m Luego se determino la distancia de visibilidad de parada verific ndola por todos los m todos que la teor a establece Cuadro 3 Distancia de visibilidad de parada m Dist 1 m 34 75 v km h 50 t 5 2 5 Dist 2 m 61 51574803 v km h 50 Fact fricci n 0 16 Dist 3 m 35 15185602 Dist 3 m 246 0629921 v km h 50 G 0 12 f 0 16 como necesarios para la determinaci n de este dato Esta distancia calculada mediante las f rmulas que indica el cap tulo 4 del Manual centroamericano de normas para e
83. m todo racional tampoco los incluye en su totalidad dando origen a algunas cr ticas que se le hacen a este m todo En consecuencia para efectos de este proyecto se consideraron los valores de coeficientes de escorrent a que se indican en la siguiente figura M TODO RACIONAL VALORES DE C Uso tipo de suelo Valor de Agnicultura Suelo desnudo 0 20 0 60 Campos cultivados suelo arenoso 0 20 0 40 Campos cultrvados suelo arcilloso 0 30 0 50 Pasto Praderas de c sped 0 10 0 40 Areas escarpadas con pastos 0 50 0 70 Regiones Arboladas Bosques Zonas arboladas con terreno a nivel 0 05 0 25 Zonas boscosas con laderas empinadas 0 15 0 40 Zonas desnudas abruptas y rocosas 0 50 0 90 Caminos Pavimento asf ltico 0 80 0 90 Pavimento de cantos rodados concreto 0 60 0 85 Superficie de grava 0 40 0 80 Superficie con suelo nativo 0 30 0 80 Zonas Urbanas Residenciales planas 0 40 0 55 Residenciales moderadamente empinadas 0 50 0 65 Comerciales o c ntricas 0 70 0 95 Figura 5 Fuente Ing de Caminos Rurales AID La intensidad de la lluvia que es la cantidad de agua que cae por unidad de tiempo se determinar posteriormente empleando una 7 in 22 Fuente Dise o hidrol gico e hidr ulico de drenajes menores en carreteras Ramiro Gamboa variaci n de la formula de Kirpich Ramser pero es importante hacer notar que hay muchas formulas que permiten calcular la intensida
84. mado m todo Racional Este se usa con mucha frecuencia la determinaci n de caudales en cuencas de captaci n peque as y se puede utilizar en la mayor a de zonas geogr ficas En este m todo se supone que el caudal m ximo para un punto dado se alcanza cuando todas las partes del rea tributaria est n contribuyendo con su escorrent a superficial durante un periodo de precipitaci n m xima Para obtener esto la tormenta de dise o debe tener una duraci n igual o mayor al que 3 Fuente Drenaje Vial Dr Ra l Ben tez Olmedo Fuente Drenaje Vial Dr Ra l Ben tez Olmedo Fuente Ing de Caminos Rurales AID Fuente Dise o hidrol gico e hidr ulico de drenajes menores en carreteras Ramiro Gamboa _ __ __ __ P gina 10 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 necesita la gota m s lejana en llegar al punto de an lisis Tiempo de concentraci n Este m todo establece que el caudal Q ciA 360 donde C coeficiente de escorrent a ver figura 5 i intensidad de la lluvia A rea El coeficiente de escorrent a es afectado por m ltiples factores entre ellos la intensidad de la lluvia su duraci n y su frecuencia el rea drenada su forma y su pendiente as como el uso que se le da al suelo Pero ninguno de los m todos conocidos para calcular el caudal de dise o toma en cuenta todos los factores mencionados anteriormente El
85. mento de puentes del MOPT se vari el procedimiento Esto porque ellos indicaron que ya se tiene listo el dise o de un puente para colocar al final del proyecto y sustituir el actual que es uno peatonal nicamente De realizarse esto el nuevo proyecto deber a contemplar que una parte del tr nsito que viaja del Valle de Orosi hacia Para so podr a desviarse y desplazarse por la nueva carretera Por esto el nuevo TPD para el dise o deber a contemplar ese flujo proyectado de veh culos ap ndice 3 Figura 22 Ubicaci n de los puntos de conteos vehiculares Fuente El autor P gina 24 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Adem s de los conteos viales se realizo un inventario de necesidades esto es un resumen gr fico de todos los puntos de referencia importantes de la zona cercana a la ruta que se va a intervenir Ver ap ndice 4 Se marcan en un formato previamente establecido por el MOPT todas las iglesias escuelas r os puentes etc de manera que todo el camino quede referenciado El objetivo de esto es en primer lugar buscar inventariar todos los caminos de Costa Rica as cuando se ocupe informaci n sobre alguna ruta se tenga a mano y en segundo lugar priorizar mediante el an lisis del desarrollo socioecon mico de la zona cu les rutas requieren una intervenci n urgente y cu les no Paralelamente a esto una cuadrila de topograf a del se dirigi al siti
86. mericano para dise o de pavimentos Cap 5 Pag 3 2 Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos Cap 5 Pag 4 K_ A_A gt gt _ _ ___ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ________ zm VU UU V V VH i I SSE Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 21 Figura 18 Colocaci n del cemento sobre la base para luego Figura 17ii Stock de material reci n extra do del r o y ser recuperada y estabilizada Fuente El autor triturado Fuente El autor Base Granular Est conformada por material granular de buena calidad este puede ser una combinaci n de piedra y grava En el CR 77 se especifican con detalle las caracter sticas que deben tener los materiales p treos que pueden ser utilizados como base sus graduaciones y niveles de compactaci n Base estabilizada Figura 19 Equipo empleado para estabilizar la base en sitio Fuente El autor Es la capa formada por la combinaci n de piedra grava triturada combinadas material de relleno mezcladas con materiales o productos estabilizadores preparada y construida aplicando t cnicas de estabilizaci n para mejorar las condiciones de estabilidad y resistencia Una base puede estabilizarse utilizando cemento P rtland o cal pura 30 Fuente Manual Centroamericano para dise o de Figura 20 Planta de base estabilizada Fuente El autor pavimentos Cap 5 Pag 6 P gina 22 Dise o geom trico de drenajes y
87. na 63 en la capacidad estructural que le brinda el cemento a la capa de base es muy significativo pero el incremento en precios no lo es tanto Por un poco m s de cien millones de colones puede garantizarse una vida til mucho mayor as como un deterioro menor Sobrepeso de los camiones El exceso de peso con el que circulan muchos camiones en nuestro pa s es una de las principales causas del deterioro acelerado de las calles Esto es una realidad por todos conocida pero muy dif cil de evidenciar detener Salvo por las romanas camioneras ubicadas en unos cuantos puntos de nuestro pa s los camiones circulan libremente por las calles llevando la carga que quieran transportar Esta situaci n es muy grave afecta directamente este proyecto ya que el camino a intervenir pasa frente al relleno sanitario Los Pinos Como se puede observar en el ap ndice 1 del total de camiones que llegan diariamente a depositar desechos al relleno al menos un 10 lleva sobrepeso Este sobrepeso se determin analizando la informaci n que se presenta en el ap ndice 5 en el cual se establecen los pesos m ximos permitidos por ley dependiendo del tipo de veh culo En el caso de los camiones recolectores de basura en su mayor a son tipo C2 y C3 cuyo peso m ximo no deber a exceder las 16 5 toneladas para el conjunto de ejes traseros y 6 toneladas para el eje delantero Pero cuando se observan los pesos de los camiones recolectores que llegan
88. ntraba en el sitio En este caso se realizaron las propuestas de dise o que en teor a llenar an las expectativas de ambas partes o de ambas tendencias mejorar sin intervenir mucho o trazar una ruta toda nueva con los costos y los agravantes que esto tambi n podr a traer K A ________HH lt _ lt K_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ___ uu IS CHIOI1IEEIW V V VV _ Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 7 Introducci n Es bien sabido por todos que Costa Rica tiene la red de carreteras m s extensa de todo Centroam rica Entre rutas Nacionales y rutas Cantonales nuestro pa s posee alrededor de 36 mil kil metros de carreteras que logran conectar cualquier punto del pa s Ya sea por una carretera asfaltada o por una calle lastreada casi no hay un lugar de nuestro pa s al que no se pueda accesar en autom vil Esto deber a ser un orgullo para todos los costarricenses ya que lograr ese nivel de desarrollo ha sido un gran esfuerzo por parte tanto de las autoridades del Ministerio de Obras P blicas y Transportes como por parte de autoridades municipales durante muchos a os Pero desafortunadamente un porcentaje considerable de todas esas carreteras se encuentra en mal estado Ya sea por el abandono que est n la falta de mantenimiento por el sobrepeso de muchos camiones o por el simple deterioro debido a la fatiga de los mater
89. o Adem s se contemplaron todas las estructuras adicionales que requerir el proyecto as como las excavaciones y el trabajo a costo Los precios unitarios para cada actividad se tomaron los datos que maneja el departamento de Contrataci n Administrativa para las licitaciones y dem s proyectos que realiza el Ministerio Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 55 Cuadro 26 Presupuesto dise o Carpeta asfaltica TS 3 REGLON SUMARIO DE CANTIDADES DE PAGO DESCRIPCION CANTDADES 13 5002385 203 8 EXCAVACION DE PRESTAMO CASO 2 m3 18095 94 206 1 EXCAVACION PARA ESTRUCTURAS m3 591 2 206 3 RELLENO PARA FUNDACION m3 24 4 130465 207 1 CONFORMACI N DE SUBRAZANTE CONSTRUIDA ANTERIORMENTE Km 0 6 304 3 BASE DE AGREGADOS MEDIDOS EN SITIO GRADUACION B m3 10961 408 3 ASFATO EMULSIONADO PARA IMPRIMACI N BASE GRANULAR Lt 24250 403 1 PAVIMENTO BITUMINOSO EN CALIENTE Ton 5577 5 290 410 3 ASFALTO EMULSIONADO PARA TRATAMIENTO BITUMINOSO SUPERFICIAL TIPO TS 3 Lt 66348 2476 2212 609 3 CORDON Y CUNETA DE HORMIGON DE CEMENTO PORTLAND 20 CM DE ALTURA ml 650 305 618 5 LIMPIEZA CONFORMACION DE CANALES m 19 619B 2 ZAMPEADO REVESTIDO m3 385 7800 Precio Unitario 5 1 185 00 9 057 00 11 016 00 8 935 00 11 946 00 15 912 00 01 142 230 86 125 459 00 0714 00 26 551 88 20 704 00 714 00 210 905 00 206 611 00 115 132 10 114 380 00
90. o del proyecto todos los d as durante tres semanas para realizar el levantamiento topogr fico marcar los puntos y definir las elevaciones correspondientes Ver ap ndice 5 Ya con todos estos datos tabulados y listos se procedi a dise ar Una vez avanzado el dise o geom trico y cumpliendo con todos los pasos y normas que establece el Manual Centroamericano Normas para el Dise o Geom trico se procedi al dise o hidrol gico por el m todo racional y al dise o hidr ulico Para esto primero se dividieron en secciones los terrenos que rodeaban el proyecto Se midieron las a reas aproximadas de cada una de esas secciones se definieron las longitudes m ximas de las cuencas y se determin adem s su diferencia de elevaciones Todo esto se realiz empleando la aplicaci n de Google para ver fotos tomadas desde sat lites llamada Earth Con esas a reas los datos de intensidades de lluvias para la zona del proyecto y los coeficientes de escorrent a que se determinaron de acuerdo con el tipo de suelo del lugar se calcul el caudal que de cada secci n va a caer a la carretera Figura 221 reas de influencia para el dise o alternativo 2 El autor Figura 23 reas de influencia para el dise o alternativo 3 El autor CYOJKYIUo IHIIISTNSTTTIITS SZRTIUI II IGIIIIIIIG GG IGGGQII IM lt CII IC HIII TTTSTIIIIIIIIIIII GI G G II I _ _ _ _ _ ___ uu Dise o geom t
91. o diario el tipo de veh culo que circula por la zona y el tipo de terreno aleda o Se cont adem s con la informaci n y directrices que indica el Manual Centroamericano de Normas para el Dise o Geom trico de Carreteras Regionales para definir lo que son radios de giro longitudes de curva pendientes distancias de visibilidad y dem s aspectos propios que conlleva el dise o de una carretera Luego se defini la rasante para los distintos tramos del proyecto buscando ajustarla lo m s posible al perfil del terreno y as reducir los movimientos de tierra lo m s posible Posteriormente se calcularon las cuencas y los caudales que afectaban los distintos tramos del proyecto con el fin de ubicar correctamente las alcantarillas y definir sus di metros Esto se hizo empleando el m todo racional el cual contempla que para obtener un caudal espec fico se deben considerar la intensidad de la lluvia el coeficiente escorrent a de la zona y el rea afectada Con los caudales obtenidos se eligieron los tipos de tuber as ya sea circulares o de cuadro y sus respectivas dimensiones para ser ubicados 10 puntos previamente seleccionados Pensando en facilidades de mantenimiento y para evitar obstrucciones se decidi luego que el di metro m nimo para todas las alcantarillas utilizadas en el proyecto fuera de 80 cm Al mismo tiempo con los resultados obtenidos de los estudios de suelos realizados por el Laboratorio de Mater
92. om trico 27 Dise o de pavimentos 31 C lculo de espesores 38 de Pavimento flexible 38 Pavimento r gido 40 C lculo de espesores pavimento r gido 42 Dise o hidrol gico e hidr ulico Q cia 360 47 Presupu8SI0 uuu uuu 55 An lisis de Resultados 61 El dise o principal 61 Propuestas de dise o 1 2 62 63 Conclusiones 65 Recomendaciones 67 Referencias uu u u u u si 68 ANEXOS 69 Anexo 1 Vol menes de corte y relleno Fuente 70 Anexo 2 Vol menes de corte y relleno Fuente 71 Anexo 3 Vol menes de corte y relleno Fuente E 72 Anexo 4 Calculo de cuencas del dise o principal Fuente El Autor 73 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 1 Anexo 5 C lculo de cuencas del dise o 1 Fuente El 74 Anexo 6 C lculo de cuencas del dise o 2 Fuente El Autor
93. ompactada Sub base Figura 14 Detalle t pico de una estructura de carretera con un TS Fuente Conservaci n de caminos un modelo participativo Caminos con carpeta asf ltica Se tiene un alto volumen de tr nsito 3000 veh culos diarios Generalmente se utilizan en v as principales secundarias ya no en caminos rurales Su estructura la conforman la sub rasante del terreno la sub base la base y una carpeta asf ltica que aparte de brindarle un mayor confort y seguridad al usuario tambi n aporta capacidad estructural al conjunto Es necesario que la estructura de drenajes cunetas y alcantarillas funcione adecuadamente ya que se debe evitar en la medida de lo posible que el agua penetre entre las capas de la estructura del pavimento Carpeta Espald n asf ltica revestido permeable Sub rasante compactada Figura 15 Detalle t pico de una secci n de camino con pavimento asf ltico Fuente Conservaci n de caminos un modelo participativo Caminos con losa de concreto hidr ulico Para v as de alto tr nsito 3000 veh culos diarios principales o secundarias es un tipo de estructura conformada generalmente por la sub rasante la base la sub base y una losa de concreto hidr ulico Igual que las v as con pavimento asf ltico las de concreto requieren de un sistema de evacuaci n de aguas que funcione eficientemente de manera que el agua no se aloje entre las losas de concreto
94. on la velocidad de dise o y el tipo de terreno se determina la pendiente m xima que deber a llevar la rasante Clasificaci n Funcional Tipode Velocidad de Dise o Km h y Pendiente Terreno Pendiente M xima M nima 0 5 predominio del drenaje 0 5 con predominio del drenaje 0 5 con predominio del drenaje 03 0 AR Autopistas Plano Regionales Ondulado Monta oso TS Troncales Plano Suburbanas Ondulado Monta oso TR Troncales Plano Rurales Ondulado Monta oso olectoras Plano Suburbanas Ondulado Monta oso CR Colectoras Plano Rurales Ondulado Monta oso Figura 28 Pendiente m xima permitida Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales ojo am c gt 5 gt lt Ja lt Bs ne ofj On 5 5 Para el c lculo de las curvas verticales se determinan primero las distancias m nimas de visibilidad de parada Ver Figura 29 5 E s a 100 200 300 400 500 600 100 1 LONGITUD M NIMA DE CURVA VERTICAL EN CRESTA m Figura 29 Distancia de visibilidad de parada para curvas verticales Fuente Manual centroamericano de normas para el dise o geom trico de las carreteras regionales Estos datos obtenidos del nomograma anterior se pueden verificar por medio de
95. or de la subrasante semi infinito TP lt I KUU SASS o N IN 2 OS X Mn SSA N RSS OS TASAS EE NT SUN SS NET TEO III III EIN Figura 44 Nomograma para determinar el m dulo de reacci n compuesta de la subrasante Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos USAID Como se muestra en la figura el m dulo de reacci n compuesto dio resultado 150 MPa m Este m dulo se corrigi por la p rdida de soporte mediante la figura n mero 44 en la cual se estim para una materia de subbase sin tratar se supone un factor de p rdida igual a 2 para un material de sub base granular sin tratar Por lo tanto el m dulo efectivo de reacci n de la subrasante k es 16 seg n la siguiente figura P gina 44 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 1000 mamanwan ma HT A E Ar FH 500 _ CITE EEN X preoddng yo 5507 404 paa 299 CUDIDESy Sperbaqns 201108443 S i ELE A TR I 100 500 1000 Effective Modulus of Subgrade Reaction k Figura 45 Nomograma para corregir el m dulo de reacci n efectivo por p rdida potencial de soporte de la subbase
96. os carriles de giro a la izquierda los que consisten en carri adicional para almacenar el flujo de tr nsito que en teor a har a uso del giro a la izquierda Se debe dise ar un tramo para la transici n del flujo vehicular hacia el nuevo carril luego para el frenado de los veh culos y finalmente un espacio para el almacenamiento de los veh culos mientras esperan su turno para girar Velocidad Longitud m Longitud Longitud Transici n Volumen de Carril dise o wph E 01180 amp 2180 160 o 5 Figura 17 Longitudes de dise o para carriles de giro a la izquierda Figura 17i Detalle en planta de un carril para giro Fuente El Autor a P gina 20 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Estructura de Pavimento Subrasante Es la capa de terreno sobre la cual se apoyar la estructura del pavimento La caracter stica que determina las propiedades de los materiales que la componen se conoce como m dulo de resiliencia Mr Este se determina a partir del CBR de la subrasante y lo que busca es analizar las propiedades que tienen los materiales de comportarse bajo cargas din micas como las ruedas de tr nsito Una de las principales caracter sticas del ensayo del m dulo de resiliencia es que es muy sensible a las propiedades de los suelos Por ejemplo el contenido de
97. os con tratamientos superficiales 14 Caminos con carpeta ast ltica 15 Caminos con losa de concreto hidr ulico 15 Caminos adoquines 15 Clasificaci n de las 16 Capacidades y niveles de servicio 17 El ancho de carriles 17 La pendiente transversal 17 sustraer 18 Velocidad de dise o 18 Distancias de visibilidad 18 Curvas horizontales 19 Alineamiento vertical 19 Curvas verticales 20 20 21 SDD 21 21 Base 22 Base 22 Superficie de rodamiento 23 Muros 23 Metodolog a 24 Resultados ooooocconoccccnononcncnnnononcnnnnnnncnnannnnnnanas 27 El dise o ge
98. partamento de Dise os de nuevos profesionales para poder cumplir con todas sus responsabilidades Para alcanzar dicho objetivo se pretende realizar un estudio de las condiciones actuales del sitio y las necesidades presentes Posteriormente y buscando aprovechar al m ximo las condiciones existentes se elaborar un dise o geom trico que incluir adem s los drenajes el pavimento y los muros de retenci n necesarios As mismo se presentar n las recomendaciones necesarias y o dise os alternativos que optimizar an las condiciones del sitio Se le agradece muy especialmente al Ing Eduardo Barquero por su ayuda en el desarrollo de este proyecto de graduaci n Su conocimiento y gran inter s por buscar siempre el desarrollo de nuestro pa s son un ejemplo a seguir As mismo al Ing Eyden Ajoy quien desde su puesto en el Ministerio de Obras Publicas tuvo la disposici n de brindarme su ayuda y apoyo no solo en la parte acad mica sino tambi n en la parte laboral Sin la ayuda y el compromiso de ambos este proyecto no se hubiera podido realizar Al resto profesores y compa eros de la universidad muchas gracias por su apoyo durante todo este periodo P gina 2 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Dedicatoria A mis padres quienes d a a d a lucharon por darme lo mejor y siempre fueron un ejemplo de rectitud y trabajo duro especialmente a mi mam quien durante estos ltimos a
99. rab o 48 3 55 214 Los Chiles 8 9 80 LIM N 215 Guatuso 40 5 70 701 Lim n 48 0 56 CARTAGO 702 43 8 66 301 Cartago 66 7 21 703 Siquimes 36 4 72 302 Paraiso 62 0 32 704 Talamanca 0 0 81 303 LaUni n 62 7 31 705 22 6 76 304 Jim nez 59 3 37 708 Gu cmo 47 8 58 305 Turrialba 53 6 45 306 Alvarado 76 8 5 307 Oreamuno 65 4 24 Anexo 15 ndice de desarrollo social 2001 Fuente Ministerio de Planificaci n P gina 82 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 NDICE DE DESARROLLO SOCIAL DISTRITAL Seg n Cantones distritos poblaci n y extensi n A o 1999 El Indice de Desarrollo Social IDS constituye un indicador resumen que mide las brechas geogr ficas entre las diferentes dress geogr ficas del ps s cantones y distritos esta compuesto por las siguientes variablas Infraestructura educativa e Acoso a Programas Educativos Especiales Porcentaje de defunciones de 0 a 5 a os respecto a la mortalidad general Porcentaje de retardo en tala de la poblaci n de prmer grado de escuela Consumo promedio mensual de electricidad residencial Porcentaje de nacimiento de ni os ss de madres solas IDS promedio cantonal El valor del IDS oscila entre 0 y 100 correspondiendo el valor m s alto al cant n en mejor situaci n socodemogr fica y el m s bajo al que presenta el mayor rezago en su nivel de desarrollo 70 4 46 7 57 6 64 4 66 9 75 1 77 9 582
100. rico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 25 Luego se realiz el dise o hidr ulico para las alcantarillas y cunetas triangulares Se tom en consideraci n el coeficiente de rugosidad para el material con el que van a ser construidas las cunetas as como la pendiente tanto de las alcantarillas como de las mismas cunetas Posteriormente se verific que el lugar donde en un inicio se iban a colocar las alcantarillas fuera lo m s adecuado pues luego de definida la rasante del proyecto se debe confirmar que los puntos donde est n las alcantarillas queden enterrados a la profundidad recomendada Como paso siguiente se inici con el dise o de las estructuras de pavimentos Se decidi realizar tres dise os de pavimentos uno flexible otro r gido y otro semirr gido Todos ellos se realizaron siguiendo las instrucciones y procedimientos para dise os que recomienda la Agencia Internacional de Desarrollo de los Estados Unidos y la Secretar a de Integraci n Centroamericana en su Manual centroamericano para el dise o de pavimentos Primero se definieron los CBR de la Sub base y de la Base para lo cual se decidi emplear los m nimos que permite el manual de Especificaciones Generales para la Construcci n de Caminos Carreteras y Puentes CR 77 que son un 30 y un 80 respectivamente Posteriormente defini mediante ensayos de laboratorio el CBR de la subrasante el cual es de 5 Con estos datos
101. s El dise o principal El primer dise o realizado el cual b sicamente fue una propuesta de mejoramiento de las condiciones existentes en el sitio cumpli con las pautas establecidas en el Manual Centroamericano de Normas para el Dise o de Carreteras Regionales pues en los puntos m s cr ticos del proyecto que se encontraban localizados entre las estaciones 3 150 y la 4 300 se ampliaron los radios de giro hasta por lo menos cumplir con los m nimos de 35 m para una velocidad de 35 kph y se mejoraron las pendientes las cuales inicialmente llegaban a niveles de hasta un 23 Luego de la intervenci n se logr disminuir las pendientes hasta un m ximo de un 16 en los tramos m s cr ticos En lo que se refiere a distancias de visibilidad y parada no fue mucho lo que se pudo mejorar salvo en ciertos puntos donde se aumentaron los radios de curva hasta los 300 m y tambi n sus respectivas longitudes Pero en la mayor parte de los casos debido a la decisi n de que la intervenci n por realizar fuera nicamente buscando mejorar las condiciones actuales y que adem s tuviera el m s m nimo impacto en perjuicio de los vecinos es decir sin expropiaciones ni movimientos de tierra masivos se pudieron ampliar las mencionadas distancias En lo que s el proyecto va a tener una mejora significativa con respecto a lo existente en la actualidad es en la parte de pavimentos espaldones y cunetas Esto porque no solo se ampli la
102. s en cuenta para aplicarles el tratamiento de despeje que acompa a a un buen dise o Esta distancia se puede calcular mediante la siguiente f rmula D R 1 cos28 65 S R Donde R radio de curva 25 z Fuente Manual de Normas Dise o Geom trico de las Carreteras Regionales SIECA S distancia de visibilidad de parada medida a lo largo de la curva Alineamiento vertical El alineamiento vertical de una carretera est ligado estrechamente y depende de la configuraci n topogr fica del terreno donde se localice la La AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials divide los terrenos b sicamente en tres tipos e Terreno plano es el tipo de terreno en el que las condiciones topogr ficas para realizar los levantamientos los dise os y la construcci n son las m s adecuadas e Terreno ondulado Este tipo de terreno presenta constantes cambios de pendientes y en algunos casos presenta dificultades para cumplir con las distancias de visibilidad e Terreno monta oso Es el tipo de terreno m s complicado para trabajar no solo por la gran cantidad de movimientos de suelos que se deben realizar para hacer la v a transitable sino porque presenta cambios bruscos de pendientes y con mucha frecuencia 26 Fuente Manual Centroamericano de Normas el Dise o Geom trico de las Carreteras Regionales SIECA
103. ste proyecto son los siguientes 3 314 333 158 pavimento flexible mientras que la estructura de pavimento r gido el monto total fue de 4 228 284 064 Evidentemente son mucho mayores que los de el dise o original pero est n totalmente justificados ya que el movimiento de tierras es mucho mayor y la longitud del nuevo trazo es casi 2km mayor que el otro Para la propuesta alternativa 2 se aplic la misma estructura del pavimento flexible que en el dise o 1 ya que el transito proyectado fue el mismo En este caso el monto estimado del proyecto fue el siguiente 4 578 093 134 Si bien es cierto la longitud del proyecto fue menor que en la propuesta anterior 5 3km el movimiento de tierras fue mucho mayor que en los otros dos proyectos Se propuso adem s realizar otra propuesta para pavimento flexible pero empleando una base estabilizada con cemento portland En este caso luego de realizar los c lculos respectivos se defini una carpeta asf ltica de 12 cm con una base de 20cm y una estructura de subbase de 25cm En esta ltima es donde se vio reflejada la reducci n de espesores producto de la aplicaci n de cemento en la base granular Se produjo una reducci n de 10cm en el espesor de la subbbase El monto de esta ltima propuesta fue de 4 701 016 612 69 Este resultado es especialmente importante ya que el incremento Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gi
104. superficie de rodamiento sino que se contempl aprovechar el derecho de v a para incluir espaldones y cunetas a lo largo de todo el proyecto y en ambos sentidos Adem s se realiz una mejora significativa en lo que a sistemas de drenajes se refiere ya que se sustituyeron todas las estructuras existentes y se colocaron nuevas tuber as con di metros de 80 cm con cabezales y tomas de concreto en todos los puntos y adem s se contempl la conformaci n de canales de entrada y o salida de las alcantarillas los casos que la topograf a as lo ameritaba Ancho del Camino Muro de cabeza con o sin aleros Relleno compactado Alcantarilla Longitud total de tuber a Distancia entre muros de cabeza o de remate Figura 53 Detalle de alcantarilla Fuente Ingenier a de Caminos Rurales AID En lo que a pavimentos se refiere se realiz una propuesta de dise o mixta es decir empleando un pavimento flexible en una parte del trayecto y aplicando un TS 3 al otro tramo del dise o Este ltimo se propone emplearlo en el tramo entre el relleno de WPP estaci n 2 500 y el final del proyecto estaci n 4 300 donde el tr nsito vehicular es m nimo lt Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 61 7
105. tes tipos de cunetas ver figura 6 pero la m s utilizada es la triangular 8 PNF P r T Fuente Dise o hidrol gico e hidr ulico de drenajes menores en carreteras Ramiro Gamboa lt AA __ _____________ _ Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 11 a 112 tubo de X Figura 6 Tipos de Cunetas Fuente Manual t cnico mantenimiento participativo en caminos rurales Contracuneta Las contracunetas son zanjas generalmente paralelas al eje de la carretera construidas a una distancia m nima de 1 50 metros de la parte superior de un talud en corte Ver figura 7 Figura 7 Detalle t pico de contracuneta Fuente Ing de Caminos Rurales AID 9 A Fuente Manual t cnico mantenimiento participativo en caminos rurales Alcantarilla Las alcantarillas se usan generalmente tanto como drenes transversales para desalojar el agua de cunetas como para dejar pasar el agua por debajo de un camino en drenajes naturales Ver figuras 7 y 8 y arroyos Figura 7 Correcta colocaci n de una alcantarilla Fuente Ing de Caminos Rurales AID oa l 1 NN MA N SEN Figura 8 Distribuci n correcta de tubos m ltiples Fuente Ing de Caminos Rurales AID La colocaci n adecuada de una alcantaril
106. transito estaba conformado veh culos livianos pas a ser en la actualidad v a de paso para camiones pesados Como se puede observar en los anexos 12 y 13 el uso de suelo en la zona continua siendo primordialmente agr cola con algunas peque as zonas residenciales e industriales Pero el factor determinante en el incremento de veh culos pesados es el quebrador de la empresa Orosi Siglo quienes extraen material del rio Grande de Orosi y lo transportan hacia el plantel en Curridabat utilizando la nica v a de salida del valle la cual es atravesando Para so El dise o y de ser posible la futura construcci n de este nuevo proyecto seria adem s de mucha importancia para impulsar el desarrollo social de la zona el cual seg n se puede observar en los anexos 14 15 y 16 ha sufrido un deterioro muy significativo en los ltimos 10 a os colocando al cant n de Para so en el lugar 49 entre los 81 cantones del pa s con una nota menor a 50 Por todo lo anterior queda claro que ya sea el mejoramiento geom trico del tramo de v a actual como la propuesta de dos dise os alternos son de mucha importancia para el desarrollo de la zona y para el de sus pobladores Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 9 Marco Te rico Principales elementos que componen una carretera Derecho de v a Es el ancho total de la carretera calle sendero servidumbre esto es la distanc
107. tructura de carretera Con estos datos y mediante el uso de varios nomogramas ver Figuras 32 35 se determinaron para cada CBR y Capa de material su respectivo m dulo de resiliencia y coeficiente estructural P gina 34 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 1 Escala denvada de las correlaciones 2 Escala derivada de las correlaciones obtenidas del Instituto del Asfalto New M xico y Wyoming 3 Escala derivada de las correlaciones de Texas 4 Escala derivada del proyecto NCHRP 3 Figura 32 Determinaci n del M dulo de Resiliencia y el coeficiente estructural de la subbase a partir del CBR de la misma Fuente Manual Centroamericano para dise o de pavimentos Cuadro 9 Datos de materiales por figura 32 CBR 30 a coef estructural 0 109 Mr psi 14900 De la figura 32 se obtienen los datos necesarios continuaci n se procede a obtener los datos de de la subbbase para el dise o de espesores Modulo de resilencia y coeficiente estructural que son resumidos en el cuadro anterior A para la base Ver figura 33 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 P gina 35 a _ I La escala deriv haciendo un promedio de las correlaciones obtenidas de Illinois La escala deriv haciendo un promedio de las correlaciones obtenidas de California New M xico y Wyoming La escala
108. uevos dise os emplearan tomas de entrada tipo 2 y Cabezales de salida tipo CA 1 seg n clasificaci n del manual de Normas y Dise os para la Construcci n de Carreteras en todos los puntos donde se propuso colocar un drenaje Finalmente en lo que a movimientos de tierra se refiere para el dise o 1 se requiri realizar cortes de terreno por aproximadamente 130 000 P gina 62 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 metros c bicos y rellenos por aproximadamente 55 000 metros c bicos En el segundo dise o el volumen de corte se increment significativamente con respecto a los otros dos dise os alcanzando los 300 000 metros c bicos aproximadamente El volumen de rellenos fue de aproximadamente 30 000 metros c bicos Esto sin duda es el resultado m s ejemplificante de la gran diferencia que existe entre un mejoramiento geom trico de una ruta existente y un dise o totalmente nuevo El volumen de movimiento de materiales que debe hacerse es casi cinco veces mayor en cualquiera de los dos dise os nuevos que en el de mejoramiento en el cual el movimiento de corte y relleno fue de apenas 62000 y 18000 metros c bicos respectivamente Costos En cuanto al monto final de la obra en el primer caso el del mejoramiento geom trico este fue de 1 777 447 526 11 Ac se dise aron dos tipos de pavimentos diferentes Para el primer tramo de 2500 metros se realiz un pavimento flexible
109. una demanda de tr nsito mucho menos que las troncales Pueden manejar vol menes de tr nsito de hasta 10 000 veh culos promedio diarios y adem s de servir como conexi n entre las reas urbanas estas carreteras brindan acceso terrenos y propiedades colindantes Carreteras colectoras rurales Este tipo de carreteras sirve al tr nsito de veh culos con recorridos cortos que se desplazan entre pueblos vecinos 15 A 3 Y Euente Dise o Geom trico de Carreteras James Fuente Manual centroamericano de normas para el C rdenas dise o geom trico de las carreteras regionales SIECA _ A ____ ______ ______ __ __ _ EEE _ _ __ _ Q_ _ __ S S P gina 16 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 Capacidades niveles de servicio La capacidad de una carretera es el m ximo volumen horario de veh culos que pueden circular por un punto o una secci n de la carretera El dimensionamiento de la capacidad es de suma importancia en el dise o de cualquier carretera ya que esto nos indica entre otros el ancho de carriles espaldones y alineamientos que carretera deber a contemplar El flujo m ximo del tr nsito en una carretera es su capacidad que ocurre cuando se alcanza la densidad cr tica que se mide en veh culos por kil metro y el tr nsito se mueve a la velocidad cr tica Conforme se alcanza la capacidad de una carretera el flujo vehicular se vuelve inestable ya qu
110. uperficie de rodamiento II Deben considerarse adem s las condiciones m s adversas que el conductor puede enfrentar Por eso el efecto de las pendientes tanto 22 Fuente Dise o Geom trico de Carreteras James C rdenas 23 Fuente Dise o Geom trico de Carreteras James C rdenas 24 Fuente Manual Centroamericano de Normas para el Dise o Geom trico de las Carreteras Regionales SIECA P gina 18 Dise o geom trico de drenajes y pavimentos de la Ruta Cantonal 3 01 033 positivas como negativas debe ser tomado consideraci n a la hora de dise ar Para estos casos la distancia m nima se calcula de la siguiente manera d v 254 f g Donde v velocidad inicial g porcentaje de pendiente positiva o negativa Curvas horizontales Los radios m nimos son los valores l mites de la curvatura para una velocidad de dise o dada que se relacionan con la sobreelevaci n m xima y la m xima fricci n lateral escogida para el dise o Los radios m nimos de curvatura horizontal se pueden calcular mediante la siguiente f rmula R v 127 e f Donde R radio de giro e tasa de sobreelevaci n f factor de fricci n lateral v velocidad de dise o Ver anexo 10 Distancia de visibilidad en curvas horizontales obstrucciones a la visibilidad localizadas en el interior de las curvas horizontales tales como edificaciones muros rboles y otros deben ser tomado
111. viable at the time but will be held as options for future interventions Key words Paraiso MOPT Design CBR topography Resumen Este proyecto consiste en el dise o geom trico de un tramo de v a de 4 3 km de longitud localizado el cant n de Para so en la provincia de Cartago En la actualidad esa calle se encuentra en mal estado con anchos de carril y radios de giro que no cumplen con los m nimos establecidos por el Manual Centroamericano de Normas para el Dise o Geom trico de Carreteras Regionales con vecinos cuyas propiedades invaden los derechos de v a y con drenajes inexistentes o en malas condiciones Tomando como base la informaci n generada por una cuadrilla de topograf a enviada al sitio por el MOPT se definieron los alineamientos respectivos y se realiz un mejoramiento a la geometr a existente los resultados obtenidos de las pruebas de campo realizadas se determin el CBR del suelo el cual fue de 5 y esa informaci n se emple para realizar el dise o de los pavimentos Tambi n se efectuaron visitas al sitio con el fin de realizar el inventario de la zona y tambi n los conteos vehiculares En definitiva la propuesta de dise o consisti en dos carriles de 3 65 metros de ancho cada uno con espaldones de 1 2 metros y cunetas a lo largo de todo el proyecto Adem s se dise una ciclov a en un tramo de 350m ubicado entre las estaciones 0 500 y 0 850 Tambi n fue necesario realizar
112. xige el Manual Centroamericano de Normas para el Dise o de Carreteras Regionales en lo que a dise o geom trico se refiere Con una velocidad de dise o de 50 km h como punto de partida se dise aron todos los alineamientos tanto horizontales como verticales En el dise o horizontal se trabajaron radios de curva de 100 m como m nimo pero en algunos casos se logr ampliarlos hasta 300 m De igual manera se hizo con las distancias de visibilidad y de parada las cuales como m nimo deb an ser de 72 m pero en la mayor a de los casos las distancias dise adas fueron mayores El alineamiento vertical curvas c ncavas y convexas tambi n se dise cumpliendo con las normas establecidas dando como resultado que todas las curvas tuvieran una longitud m nima de 100 m Todas estas consideraciones de dise o lo que buscan es incrementar la seguridad del conductor al transitar por la ruta as como el nivel de confort Al haber mayor seguridad en una v a el conductor circula con mayor libertad lo que evita que el nivel de servicio de la carretera disminuya debido a presas a que los conductores circulen lentamente Para el dise o de pavimentos de estas nuevas rutas no se contempl el uso de un tratamiento superficial bituminoso esto debido al alto tr nsito que se proyecta circular a por esas carreteras El dise o se realizo nicamente con pavimentos flexibles r gidos y semirr gidos En lo que a drenajes se refiere estos n

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