FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA PROGRAMA ACADÉMICO DE INGENIERÍA CIVIL TESIS “FUNCIONALIDAD DE LA CARRETERA IQUITOS – NAUTA Y REDISEÑO DEL TRAZO EN EL TRAMO KM 15+000 AL KM 16+000 LORETO 2021” PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL AUTORES: GARCÍA FLORES, Jean Piere SANTILLÁN AHUANARI, Juan Carlos ASESOR: Ing. Erlin Guillermo Cabanillas Oliva, Dr. Loreto, Maynas, San Juan Bautista 2022 ii DEDICATORIA Dedicamos esta Tesis a nuestros padres por ser los motores para nuestro crecimiento personal y profesional. Los autores iii AGRADECIMIENTO Agradecemos en primer lugar a Dios por ser nuestra guía y darnos las fuerzas para seguir adelante en cada desafío; en segundo lugar, a nuestros padres por ser quienes han hecho posible la ejecución de esta investigación, asimismo a la Universidad Científica del Perú por habernos permitido ampliar y profundizar nuestras convicciones profesionales. Los autores iv v ACTA DE SUSTENTACIÓN vii ÍNDICE DE CONTENIDO AGRADECIMIENTO ........................................................................................... iii ÍNDICE DE CONTENIDO ................................................................................. vii RESUMEN ........................................................................................................... xii ABSTRACT ........................................................................................................ xiii Capítulo I : MARCO TEÓRICO ...................................................................... 14 1.1 Antecedentes de estudio ................................................................. 14 1.2 . Bases teóricas .................................................................................. 20 1.2.1 Diseño geométrico en planta .................................................. 20 1.2.2 Características de tránsito ...................................................... 21 1.2.3 Índice medio diario anual (IMDA) ........................................... 21 1.2.4 Componentes principales de diseño geométrico de una carretera ...................................................................................................... 22 1.2.5 Parámetros de diseño geométrico ........................................ 22 1.2.6 Clasificación por demanda ...................................................... 22 1.2.7 Clasificación por orografía ...................................................... 26 1.2.8 Derecho de vía o faja de dominio .......................................... 33 1.2.9 Diseño geométrico ..................................................................... 34 1.2.10 Elección del vehículo de diseño ......................................... 35 1.2.11 Vehículo de diseño ................................................................. 37 1.2.12 Derecho de vía ......................................................................... 37 1.2.13 Pendiente longitudinal máxima .......................................... 38 1.2.14 Velocidad de marcha ............................................................. 39 1.2.15 Distancia de visibilidad ......................................................... 40 1.2.16 Distancia de visibilidad de parada ..................................... 40 1.2.17 Diseño geométrico ................................................................. 42 1.2.18. Ecuación de Empalme .............................................................. 44 1.3 Definición de términos básicos ..................................................... 44 Capítulo II : PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................... 47 2.1 Descripción del problema ............................................................... 47 2.2 Formulación del problema .............................................................. 50 2.2.1 Problema general ........................................................................... 50 2.2.2 Problemas específicos ................................................................. 50 2.3 Objetivos .............................................................................................. 51 2.3.1 Objetivo general ............................................................................. 51 viii 2.3.2 Objetivos específicos ................................................................... 51 2.4 Hipótesis .............................................................................................. 51 2.5 Variables .............................................................................................. 52 2.5.1 Identificación de Variables .......................................................... 52 2.5.2 Definición conceptual y operacional de las variables ......... 52 Definición Conceptual................................................................................. 52 2.5.3 Operacionalización de Variables ............................................... 53 Capítulo III : METODOLOGÍA .......................................................................... 54 3.1 Tipo y Diseño de investigación ..................................................... 54 3.1.1 Tipo de investigación ................................................................ 54 3.1.2 Diseño de investigación ........................................................... 54 3.2 Población y muestra ......................................................................... 54 3.2.1 Población. ........................................................................................ 54 3.2.2 Muestra ............................................................................................. 55 3.3 Técnicas, instrumentos y procedimiento de recolección de datos ................................................................................................................ 55 3.3.1 Técnicas de Recolección de datos ........................................ 55 3.3.2 Instrumentos de recolección de datos ................................. 55 3.3.3 Procedimientos de Recolección de datos ........................... 55 3.4 Procesamiento y análisis de datos. .............................................. 56 Capítulo IV RESULTADOS ............................................................................... 58 Capítulo V : DISCUSIÓN, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .. 79 5.1 Discusión ............................................................................................. 79 5.2 Conclusiones ...................................................................................... 83 5.3 Recomendaciones ............................................................................. 85 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 86 ANEXOS .............................................................................................................. 88 ix ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Clasificación De Caminos Según Su Índice Medio Diario Anual . 25 Tabla 2: Clasificación Por Orografía ........................................................ 27 Tabla 3: Rango De Velocidades En Función Al Tipo De Carretera Y Orografía ........................................................................................... 35 Tabla 4: Información General De Vehículos Tipo M Para El Dimensionamiento De Carreteras ..................................................... 36 Tabla 5: Anchos Mínimos De Derecho De Vía ......................................... 37 Tabla 6: Pendientes Máximas .................................................................. 38 Tabla 7: Velocidades De Marcha Teóricas En Función A La Velocidad De Diseño (Km) ..................................................................................... 39 Tabla 8: Distancia De Visibilidad De Parada (Metros) .......................... 41 Tabla 9: Longitudes De Tramos En Tangente ....................................... 42 Tabla 10: Resultado De Evaluación De Viabilidad Del Estudio ............... 49 Tabla 11: Indicadores De Valoración ....................................................... 50 Tabla 12: Operacionalización De Las Variables ...................................... 53 Tabla 13: Descripción De La Zona De Estudio ........................................ 60 Tabla 14: Elementos De Las Curvas Existentes En La Carrete Iquitos Nauta Km 15+000 Al Km 16+000 ..................................................... 76 Tabla 15: Cuadro Comparativo De Los Elementos De Las Curva Existente Y La Curva Resultante En El Nuevo Diseño Geométrico ................. 77 Tabla 16: Cuadro Comparativo De Los Diseños Geométricos Utilizados 78 Tabla 17: Cuadro Comparativo De Los Diseños Geométricos Utilizados Por Algunos Autores Citados En La Investigación ............................ 82 x ÍNDICE DE IMÁGENES Imagen 2: El Vehículo De Diseño Es Un Ómnibus De 2 Ejes (B2), Diseñado Para El Trasporte De Pasajeros (Categoría N). ............... 37 Imagen 3: Plano De Ubicación De La Zona De Estudio .......................... 58 Imagen 4: Plano Clave De La Carretera Iquitos Nauta Km 15+000 Al Km 16+000 .............................................................................................. 59 Imagen 5: Plano De Planta Y Perfil Km 15+000 Al Km 15+400 ............... 61 Imagen 6: Plano De Planta Y Perfil Km 15+400 Al Km 15+800 ............... 61 Imagen 7: Plano De Planta Y Perfil Km 15+800 Al Km 16+000 ............... 62 Imagen 8: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+000 Al Km 15+075 ......................................................... 62 Imagen 9: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+075 Al Km 15+145 ......................................................... 63 Imagen 10: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+150 Al Km 15+230 ......................................................... 63 Imagen 11: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+240 Al Km 15+335 ......................................................... 64 Imagen 12: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+340 Al Km 15+410 ......................................................... 64 Imagen 13: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+415 Al Km 15+480 ......................................................... 65 Imagen 14: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+485 Al Km 15+555 ......................................................... 65 Imagen 15: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+560 Al Km 15+630 ......................................................... 66 Imagen 16: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+635 Al Km 15+705 ......................................................... 66 Imagen 17: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+710 Al Km 15+805 ......................................................... 67 Imagen 18: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+810 Al Km 15+875 ......................................................... 67 Imagen 19: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+880 Al Km 15+950 ......................................................... 68 Imagen 20: Secciones Transversales De La Carretera Correspondientes A Los Km 15+955 Al Km 16+000 ......................................................... 68 Imagen 21: Plano De Planta Y Perfil Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+000 Al Km 15+400 ........................... 69 Imagen 22: Plano De Planta Y Perfil Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+400 Al Km 15+800 ........................... 70 Imagen 23: Plano De Planta Y Perfil Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+800 Al Km 16+000 ........................... 70 Imagen 24: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+000 Al Km 15+070 ........................... 71 Imagen 25: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+075 Al Km 15+140 ........................... 71 Imagen 26: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+075 Al Km 15+140 ........................... 72 xi Imagen 27: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+150 Al Km 15+280 ........................... 72 Imagen 28: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+290 Al Km 15+385 ........................... 73 Imagen 29: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+390 Al Km 15+459.85 ...................... 73 Imagen 30: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+460 Al Km 15+530 ........................... 74 Imagen 31: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+535 Al Km 15+605 ........................... 74 Imagen 32: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+535 Al Km 15+605 ........................... 75 Imagen 33: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+610 Al Km 15+680 ........................... 75 Imagen 34: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+685 Al Km 15+780 ........................... 76 Imagen 35: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+790 Al Km 15+849.96 ...................... 76 Imagen 36: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+850 Al Km 15+920 ........................... 77 Imagen 37: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+925 Al Km 15+975 ........................... 77 Imagen 38: Secciones Transversales Correspondiente Al Nuevo Diseño Geométrico Del Tramo Km 15+980 Al Km 16+000 ........................... 78 Imagen 39: Criterios De Diseño De Carreteras (Tabla 504.01) .............. 80 Imagen 40: Criterios De Diseño De Carreteras (Tabla 302.04) .............. 81 xii RESUMEN La presente investigación busca definir un diseño geométrico consistente con las características de la vía y las condiciones actuales de expansión urbana de la Carretera Iquitos – Nauta, considerando como muestra del estudio el tramo comprendido entre los Km 15+000 al Km 16+000 y lo indicado en la Norma de Diseño Geométrico de Carreteras publicada en el año 2018; La metodología utilizada durante esta investigación nos indica que es un estudio descriptivo, del tipo correlacional, debido a que se ha buscado hallar la relación entre las variables observadas y como principales resultados que se han obtenido son los planos correspondientes a la topografía del terreno, así como los planos de la propuesta del nuevo diseño geométrico para el tramo de estudio, el cual satisface las condiciones y características de la norma de Diseño Geométrico de Carreteras publicada en el año 2018. PALABRAS CLAVE: Carretera, Diseño Geométrico de Carreteras, Elementos de la Curva, Topografía. xiii ABSTRACT The present investigation seeks to define a geometric design consistent with the characteristics of the road and the current conditions of urban expansion of the Iquitos - Nauta Highway, considering as a sample of the study the section between Km 15 + 000 to Km 16 + 000 and the indicated in the Highway Geometric Design Standard published in 2018; The methodology used during this investigation indicates that it is a descriptive study, of the correlational type, because it has sought to find the relationship between the variables observed and As main results, the plans corresponding to the topography of the land have been obtained, as well as the plans where the new geometric design is carried out for the study section, which satisfies the conditions and characteristics of the Geometric Design of Highways standard published in the year 2018. KEYWORDS: Road, Geometric Design of Highways, Elements of the Curve, Topography. 14 Capítulo I : MARCO TEÓRICO 1.1 Antecedentes de estudio Condorena (2021), en su tesis “Propuesta de mejora del diseño geométrico de la carretera vecinal Morales – San Pedro de Cumbaza año 2018”, señala que, con el paso de los años, el parámetro básico para el diseño de carreteras se ha ido modificando, lo cual se ve reflejado en problemas para el acceso y movilidad de las personas, y el transporte de mercancías de manera sostenible. Así mismo, indica que las normas antiguas ya son casi obsoletas, siendo justificable realizar una mejora en el diseño geométrico de la carretera en estudio, para evitar los problemas actuales que presenta e impulsar el crecimiento económico y el desarrollo de actividades de comercio, agricultura, turismo, entre otros. “La carretera vecinal Morales – San Pedro de Cumbaza ubicada en La región de San Martin, cuenta con 114 curvas horizontales, fue elevada a carretera de segundo orden por su pavimento flexible, sin haberse mejorado el diseño geométrico de la vía en mención, encontrándonos con radios menores a lo establecido por las normas sin sobre anchos, con peraltes mínimos y con pendientes muy elevadas, lo cual pone en riesgo a los usuarios…”, “…afectando así al crecimiento económico y social de las localidades aledañas a la vía; por esta razón que se propone mejorar el diseño de acuerdo a las normas de diseño geométrico de carreteras 2018.” (Condorena Paredes, 2021) 15 Dentro de las principales conclusiones del estudio, se encontraron las siguientes apreciaciones: “Según el DG-2018, esta se clasificaría como Carretera de Tercera Clase…”, “... Además, se encontró que el tipo de vehículo más común es el automóvil y el tipo más crítico es el bus de 2 ejes.” (Condorena Paredes, 2021) “De acuerdo al manual DG-2018 se eligió una velocidad de diseño de 30 y 40 Km/h, este parámetro se definía según la topografía del terreno (accidentada) y el Índice Medio Diario Anual de la vía (carretera tercera clase).” (Condorena Paredes, 2021) “Se realizó el estudio de tráfico para el cálculo del IMDA teniendo en cuenta el factor económico puesto que es una vía por la cual aún no transitan vehículos de alto tonelaje, el cual dio como resultado un IMDA para un periodo de diseño de 10 años de 15 veh/día.” (Condorena Paredes, 2021) De igual manera, en las conclusiones hace referencia al diseño geométrico planteado, precisando: “…se optó por radios mínimos de 25.00 m, pendiente máxima de 10%. El peralte máximo para curvas horizontales es igual a 12%, índices de curvatura de 0.60 y 2.10 para curvas verticales convexa y cóncava respectivamente.” (Condorena Paredes, 2021) Chuquival y Marín (2017), en la tesis titulada “Sistema integrado de Gestión (SIG) para la construcción de la carretera 16 Santo Tomas y Acceso a la comunidad de Santa Clara, Distrito de San Juan Bautista – Maynas”, presenta como parte de su estudio las consideraciones de diseño que se tomaron en el expediente técnico de este proyecto, el cual estuvo basado en la Manual para el diseño geométrico de carreteras (DG-2013). El proyecto en mención consistió en la pavimentación de una carretera de 6 km+615 m, en un plazo de 240 días calendario, por un monto de S/ 40 485 435,75. De acuerdo a la demanda, la carretera Santo Tomas se clasificó como una vía de Segunda Clase, con un Volumen de Transito (IMD > 500 veh/día), por ello se utilizaron los parámetros de diseño del Manual de Diseño de Carreteras DG-2013 teniendo las siguientes características técnicas: red vial terciaria o local con código de ruta de vía LO-103, velocidad directriz entre 30 Km./h a 60 Km./h, ancho de calzada igual a 8.00 m, pendiente máxima igual a 2.5%, considerándose de manera excepcional 2.956%; bombeo igual a 2.5 %, cunetas de dimensiones 1.25 m x 0.40 m y 0.60m x 0.40m; y bermas de 0.50m, 1.50m y 2.00m. Conforme a lo establecido en la norma de diseño de carreteras 2013 y al TDR del proyecto, en la tesis, los autores presentan los lineamientos de diseño que se utilizaron en referencia al proyecto de la siguiente manera: “El alineamiento descrito se ha realizado de acuerdo a los requerimientos de los Términos de Referencia, así como se indica a continuación: a) Tramos en tangente: estacado cada 20m; b) Tramos en curvas: estacado cada 10m; c) P.I.: Monumentados.” (Chuquival Santillán & Marín Montero, 2017) 17 “Los Bench Marks (B.M.), estos se encuentran ubicados sobre hitos de Concreto cuya descripción esta con pintura roja.” (Chuquival Santillán & Marín Montero, 2017) “El Proyecto considera que la nueva subrasante tenga una Pendiente Máxima Normal del 2.956%.” (Chuquival Santillán & Marín Montero, 2017) “Los planos relativos al perfil longitudinal y subrasante se han dibujado en las siguientes escalas: Horizontal: 1/500 y Vertical: 1/100” (Chuquival Santillán & Marín Montero, 2017) “El bombeo considerado es de 2.5%, de acuerdo al Manual de Diseño de Carreteras DG2013.” (Chuquival Santillán & Marín Montero, 2017) “Para la colocación de las barreras de seguridad se ha considerado aumentar en 0.50m el ancho de las bermas; por lo que en el proyecto se ha considerado bermas de 0.50m, 1.50m y 2.00m.” (Chuquival Santillán & Marín Montero, 2017) “Las obras de drenaje longitudinal estarán constituidas por cunetas revestidas en los tramos en corte y zona urbana del Centro Poblado de Santo Tomas y Acceso a la Comunidad Santa Clara; Las cunetas serán de Concreto f’c= 210 km/cm2, de dos tipos, de 1.25m x 0.40m en zona rural y de 0.60m x 0.40m en zona urbana.” (Chuquival Santillán & Marín Montero, 2017) En el año 2017, Alvarado y Martínez, realizan la Propuesta para la actualización del diseño geométrico de la carretera Chancos – Vicos – Wiash, la cual contaba con 9.796 km de longitud y está ubicada en el departamento de Ancash, provincia de Carhuaz 18 distrito de Marcará. Dentro de su tesis denominada “Propuesta para la actualización del diseño geométrico de la carretera Chancos – Vicos – Wiash según criterios de seguridad y economía”, mencionan las dificultades por las que pobladores y transeúntes, que utilizan esta vía, tienen que padecer, dando énfasis en que sus principales fuentes de ingreso se ven afectados por las deficiencias geométricas de la carretera y lo que lleva esto consigo. En tal sentido, presenta la propuesta basando su diseño en el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras, emitido el año 2014, dentro de los parámetros de viabilidad económica. Para el planteamiento del diseño geométrico correspondiente a este proyecto, los autores consideraron parámetros como la clasificación de la vía, los vehículos de diseño, la velocidad de diseño, la velocidad en marcha y la distancia de visibilidad. Es así que, como resultado de este estudio, los autores obtuvieron la actualización del diseño geométrico con las siguientes características: radios mínimos de 25m, pendientes máximas de 8.00%, calzadas de 6.00 m de ancho y una velocidad diseño de 40 y 30 km/h de acuerdo a los tramos de estudio. Así mismo utilizaron el software Vehicle Tracking, en el cual se realizó un modelamiento que comprobaba la correcta circulación de vehículos de 3 ejes en ambos carriles. Con el fin de reducir riesgos y accidentes, los autores consideraron la inclusión de señalización vertical al diseño. En cuanto al análisis económico, en este estudio, los autores indican que con este diseño el ahorro social es de 2 223 821.20 soles, y el proyecto tendrá un VANS de 3 284 192.43 y un TIR de 18%. 19 La información antes mencionada se puede apreciar en las conclusiones de la propuesta, la cual se muestra de la siguiente manera: “En base al IMDA de 247 veh/día y la orografía se clasificó la carretera para lograr la identificación de los criterios y las recomendaciones establecidas por el Manual de Diseño Geométrico DG 2014, las cuales se aplicaron en la actualización del diseño geométrico.” (Alvarado Peralta & Martinez Cardenas, 2017) “Gracias a los criterios y parámetros de diseño identificados en el Manual de Diseño Geométrico DG 2014, se actualizaron las dimensiones de toda la carretera, especialmente en el último tramo, donde se encuentran mayores deficiencias geométricas. La actualización de las dimensiones permitió generar una propuesta actualizada bajo las indicaciones del Ministerio de Transporte y Comunicaciones.” (Alvarado Peralta & Martinez Cardenas, 2017) “La adición de elementos de seguridad vial como las señales verticales, no se consideró señales horizontales porque la carretera es a nivel de afirmado, y guardavías recomendados por el Ministerio de Transporte y comunicaciones permitieron mitigar el riesgo en los accidentes del tránsito.” (Alvarado Peralta & Martinez Cardenas, 2017) “Bajo la modelación en el software Vehicle Tracking, donde se puede observar la segura circulación de los vehículos de diseño en curvas cerradas, sin necesidad de realizar maniobras peligrosas como: invadir carril contrario, retroceder, colisiones, etc. Se puede concluir que la geometría de la carretera diseñada brinda las 20 condiciones necesarias para mitigar y/o prevenir los daños y efectos provocados por los accidentes viales, conservando la integridad física de los usuarios.” (Alvarado Peralta & Martinez Cardenas, 2017) “El análisis económico desarrollado refleja la viabilidad social del proyecto, al obtener un resultado de VANS que supera la inversión social, así como una Tasa interna de retorno social de 18%, lo cual refleja un ahorro en el tiempo y de costo de operación vehicular por medio de los usuarios.” (Alvarado Peralta & Martinez Cardenas, 2017) “Finalmente, la actualización del diseño geométrico de la carretera Chancos – Vicos – Wiash de 9.796 km refleja un diseño que cumple con las dimensiones recomendadas por el Manual DG 2014, elementos de seguridad vial requeridos por el Manual de Dispositivos de Tránsito Automotor de para Calles y Carreteras (Alvarado Peralta & Martinez Cardenas, 2017)y la viabilidad del diseño al ser rentable como muestra el análisis económico.” (Alvarado Peralta & Martinez Cardenas, 2017) 1.2 . Bases teóricas 1.2.1 Diseño geométrico en planta El diseño geométrico en planta o alineamiento horizontal, está constituido por alineamientos rectos, curvas circulares y de grado de curvatura variable, que permiten una transición suave al pasar de alineamientos rectos a curvas circulares o viceversa o también entre dos curvas circulares de curvatura diferente. El alineamiento horizontal deberá permitir la operación 21 ininterrumpida de los vehículos, tratando de conservar la misma velocidad de diseño en la mayor longitud de carretera que sea posible. En general, el relieve del terreno es el elemento de control del radio de las curvas horizontales y el de la velocidad de diseño y a su vez, controla la distancia de visibilidad. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 125) 1.2.2 Características de tránsito Las características del tránsito están referidas a la predicción de los volúmenes de demanda, su composición y la evolución de las mismas, las variaciones que puedan experimentar a lo largo de la vida útil del proyecto, siendo los principales indicadores, el índice Medio Anual (IMDA), la clasificación por tipo de vehículo y el crecimiento del tránsito. (Condorena Paredes, 2021, pág. 35) 1.2.3 Índice medio diario anual (IMDA) Representa el promedio aritmético de los volúmenes diarios para todos los días del año, previsible o existente en una sección dada de la vía. Su conocimiento da una idea cuantitativa de la importancia de la vía en la sección considerada y permite realizar los cálculos de factibilidad económica. Los valores de IMDA para tramos específicos de carretera, proporcionan al proyectista, la información necesaria para determinar las características de diseño de la carretera, su clasificación y desarrollar los programas de mejoras y mantenimiento. Los valores vehículo/día son importantes para evaluar los programas de seguridad y medir el servicio proporcionado por el transporte en carretera. La carretera se diseña para un volumen de tránsito, que se determina como demanda diaria promedio a servir hasta el final 22 del período de diseño, calculado como el número de vehículos promedio, que utilizan la vía por día actualmente y que se incrementa con una tasa de crecimiento anual. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 92) 1.2.4 Componentes principales de diseño geométrico de una carretera James Cárdenas, Máster en Ciencia en Ingeniería de Tránsito y Transporte, en su libro “Diseño geométrico de carreteras, 2013”, nos dice que el diseño de una carretera debe ser tal que la misma resulte ser funcional, segura, cómoda, estética, económica y compatible con el medio ambiente. (Condorena Paredes, 2021, pág. 36) 1.2.5 Parámetros de diseño geométrico Las carreteras son infraestructuras de transporte cuyo propósito es permitir la circulación de vehículos, especialmente acondicionado dentro de la vía. (Condorena Paredes, 2021, pág. 36) 1.2.6 Clasificación por demanda Las carreteras del Perú se clasifican, en función a la demanda en: - Autopistas de Primera Clase: Son carreteras con IMDA (Índice Medio Diario Anual) mayor a 6.000 veh/día, de calzadas divididas por medio de un separador central mínimo de 6,00 m; cada una de las calzadas debe contar con dos o más carriles de 3,60 m de ancho como mínimo, 23 con control total de accesos (ingresos y salidas) que proporcionan flujos vehiculares continuos, sin cruces o pasos a nivel y con puentes peatonales en zonas urbanas. La superficie de rodadura de estas carreteras debe ser pavimentada. (Condorena Paredes, 2021, pág. 38) (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 12) - Autopistas de Segunda Clase: Son carreteras con un IMDA entre 6.000 y 4001 veh/día, de calzadas divididas por medio de un separador central que puede variar de 6,00 m hasta 1,00 m, en cuyo caso se instalará un sistema de contención vehicular; cada una de las calzadas debe contar con dos o más carriles de 3,60 m de ancho como mínimo, con control parcial de accesos (ingresos y salidas) que proporcionan flujos vehiculares continuos; pueden tener cruces o pasos vehiculares a nivel y puentes peatonales en zonas urbanas. La superficie de rodadura de estas carreteras debe ser pavimentada. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 12) - Carreteras de Primera Clase: Son carreteras con un IMDA entre 4.000 y 2.001 veh/día, con una calzada de dos carriles de 3,60 m de ancho como mínimo. Puede tener cruces o pasos vehiculares a nivel y en zonas urbanas es recomendable que se cuente con puentes peatonales o en su defecto con dispositivos de seguridad vial, que permitan velocidades de operación, con mayor seguridad. La superficie de rodadura de estas carreteras debe ser pavimentada. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 12) 24 - Carreteras de Segunda Clase: Son carreteras con IMDA entre 2.000 y 400 veh/día, con una calzada de dos carriles de 3,30 m de ancho como mínimo. Puede tener cruces o pasos vehiculares a nivel y en zonas urbanas es recomendable que se cuente con puentes peatonales o en su defecto con dispositivos de seguridad vial, que permitan velocidades de operación, con mayor seguridad. La superficie de rodadura de estas carreteras debe ser pavimentada. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 12) - Carreteras de Tercera Clase: Son carreteras con IMDA menores a 400 veh/día, con calzada de dos carriles de 3,00 m de ancho como mínimo. De manera excepcional estas vías podrán tener carriles hasta de 2,50 m, contando con el sustento técnico correspondiente. Estas carreteras pueden funcionar con soluciones denominadas básicas o económicas, consistentes en la aplicación de estabilizadores de suelos, emulsiones asfálticas y/o micro pavimentos; o en afirmado, en la superficie de rodadura. En caso de ser pavimentadas deberán cumplirse con las condiciones geométricas estipuladas para las carreteras de segunda clase. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 12) - Trochas Carrozables: Son vías transitables, que no alcanzan las características geométricas de una carretera, que por lo general tienen un IMDA menor a 200 veh/día. Sus calzadas deben tener un ancho mínimo de 4,00 m, en cuyo caso se construirá ensanches denominados plazoletas de cruce, por lo menos cada 500 m. La superficie de rodadura puede ser afirmada o sin afirmar. 25 (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 12) Tabla 1 Clasificación de caminos según su Índice Medio Diario Anual Clasificación Rango de IMDA Ancho de Calzada Calidad de vía Autopista de Primera Clase Mayor a 6000 vehículos/d ía Separador mayor o igual 6 m. 3,60 m de ancho mínimo de carril. 2 o más carriles por calzada Vía pavimenta da Autopista de Segunda Clase Entre 6000 y 4001 vehículos/ día Separador menor a 6 m. 3.6 m de ancho mínimo de carril 2 o más carriles por calzada Vía pavimenta da Carretera de Primera Clase Entre 4000 y 2001 vehículos/ día 3,6 m de ancho mínimo de carril 2 carriles por calzada Vía pavimenta da Carretera de Segunda Clase Entre 2000 y 400 vehículos/ día 3,3 m de ancho mínimo de carril 2 carriles por calzada Vía pavimenta da Carretera de Tercera Clase Menor a 400 vehículos/ día 3 m de ancho mínimo de carril 2 carriles por calzada Vía pavimentada o Afirmada Trocha Carrozable Menor a 200 vehículos/ día 4m de ancho mínimo de carril plazoletas de cruce a cada 500m como mínimo Vía afirmada o no afirmada Fuente: Adaptado de la DG-2018 (Condorena Paredes, 2021) 26 1.2.7 Clasificación por orografía Las carreteras del Perú, en función a la orografía predominante del terreno por dónde discurre su trazado, se clasifican en: • Terreno plano (tipo 1): Tiene pendientes transversales al eje de la vía, menores o iguales al 10% y sus pendientes longitudinales son por lo general menores de tres por ciento (3%), demandando un mínimo de movimiento de tierras, por lo que no presenta mayores dificultades en su trazado. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 14) ▪ Terreno ondulado (tipo 2): Tiene pendientes transversales al eje de la vía entre 11% y 50% y sus pendientes longitudinales se encuentran entre 3% y 6 %, demandando un moderado movimiento de tierras, lo que permite alineamientos más o menos rectos, sin mayores dificultades en el trazado. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 14) ▪ Terreno accidentado (tipo 3): Tiene pendientes transversales al eje de la vía entre 51% y el 100% y sus pendientes longitudinales predominantes se encuentran entre 6% y 8%, por lo que requiere importantes movimientos de tierras, razón por la cual presenta dificultades en el trazado. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 14) 27 ▪ Terreno escarpado (tipo 4): Tiene pendientes transversales al eje de la vía superiores al 100% y sus pendientes longitudinales excepcionales son superiores al 8%, exigiendo el máximo de movimiento de tierras, razón por la cual presenta grandes dificultades en su trazado. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 14) Tabla 2: Clasificación por Orografía Tipo De Orografía Rango De Pendientes Terreno Plano Menores o iguales a 10% Terreno Ondulado Mayores a 10% y menores o iguales a 50% Terreno Accidentado Mayores a 50% y menores o iguales a 100% Terreno Escarpado Mayores a 100% Fuente: Adaptado de la DG-2018 a) Criterios generales En esta Sección se presentan los criterios, factores y elementos que deberán adoptarse para realizar los estudios preliminares que definen el diseño geométrico de las carreteras nuevas, así como las carreteras que serán rehabilitadas y mejoradas especialmente en su trazado. Al definir la geometría de la vía, no debe perderse de vista que el objetivo es diseñar una carretera que reúna las características apropiadas, con dimensiones y alineamientos tales que su capacidad resultante satisfaga la demanda del proyecto, dentro del marco de la viabilidad económica y cumpliendo lo establecido en la Sección 211: Capacidad y Niveles de Servicio, del presente capitulo. Asimismo, establece la clasificación e interrelación existente entre los tipos de proyectos, niveles y metodologías de estudio 28 previstas para las obras viales y sintetiza el contenido y alcance de dichos niveles de estudio. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 15) b) Información general Es importante realizar estudios preliminares que permitan establecer las prioridades y recursos para la elaboración de un nuevo proyecto, para lo cual se deberá recopilar toda la información pertinente que esté disponible, complementando y verificando aquellas empleadas en los estudios de viabilidad económica. Se recurrirá a fuentes como son los vértices geodésicos, mapas, cartas y cartografía vial, así como fotografías aéreas, ortofotos, etc. Aun cuando el reconocimiento en terreno resulta indispensable, su amplitud y/o grado de detalle dependerá, en gran medida, del tipo de información topográfica y geomorfológica existente. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 15) c) Criterios básicos • Proyecto y estudio: El término “proyecto” incluye las diversas etapas que van desde la concepción de la idea, hasta la materialización de una obra civil, complejo industrial o programa de desarrollo en las más diversas áreas. En consecuencia, el proyecto es el objetivo que motiva las diversas acciones requeridas para poner en servicio una nueva obra vial, o bien recuperar o mejorar una existente. Las materias tratadas en el presente manual están referidas a los diversos estudios preliminares y estudios definitivos requeridos, en sus 29 diferentes fases, todo lo cual será identificado como “Estudios”. No obstante, dentro de la amplitud asignada al término “Proyecto”, se le identificará bajo el término “Proyectista” a la organización, equipo o persona que asume la responsabilidad de realizar los estudios en sus diferentes fases. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 16) • Estándar de diseño de una carretera: La Sección Transversal, es una variable dependiente tanto de la categoría de la vía como de la velocidad de diseño, pues para cada categoría y velocidad de diseño corresponde una sección transversal tipo, cuyo ancho responde a un rango acotado y en algunos casos único. El estándar de una obra vial, que responde a un diseño acorde con las instrucciones y límites normativos establecidos en el presente, queda determinado por: 1. La Categoría que le corresponde (autopista de primera clase, autopista de segunda clase, carretera de primera clase, carretera de segunda clase y carretera de tercera clase). 2. La velocidad de diseño (V). 3. La sección transversal definida. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 16) • Clasificación general de los proyectos viales Los proyectos viales para efectos del diseño geométrico se clasifican de la siguiente manera: 30 ▪ Proyectos de nuevo trazados: Son aquellos que permiten incorporar a la red una nueva obra de infraestructura vial. El caso más claro corresponde al diseño de una carretera no existente, incluyéndose también en esta categoría, aquellos trazados de vías de Evitamiento o variantes de longitudes importantes. Para el caso de puentes y túneles, más que un nuevo trazado constituye un nuevo emplazamiento. Tal es el caso de obras de este tipo generadas por la construcción de una segunda calzada, que como tal corresponde a un cambio de trazado de una ruta existente, pero para todos los efectos, dichas obras requerirán de estudios definitivos en sus nuevos emplazamientos. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 16) ▪ Proyectos de mejoramiento puntual de trazado: Son aquellos proyectos de rehabilitación, que pueden incluir rectificaciones puntuales de la geometría, destinadas a eliminar puntos o sectores que afecten la seguridad vial. Dichas rectificaciones no modifican el estándar general de la vía. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 16) ▪ Proyectos de mejoramiento de trazado: Son aquellos proyectos que comprenden el mejoramiento del trazo en planta y/o perfil en longitudes importantes de una vía existente, que pueden efectuarse mediante rectificaciones del eje de la vía o introduciendo variantes en el entorno de ella, o aquellas que comprenden el rediseño general de la geometría y el drenaje de un camino para adecuarla a su nuevo nivel de servicio. 31 (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 16) En casos de ampliación de calzadas en plataforma única, el trazado está controlado por la planta y el perfil de la calzada existente. Los estudios de segundas calzadas con plataformas independientes, deben abordarse para todos los efectos prácticos, como trazados nuevos. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 16) d) Geodesia y topografía En todos los trabajos topográficos, se aplicará el Sistema Legal de Unidades de Medida del Perú (SLUMP), que a su vez ha tomado las unidades del Sistema Internacional de Unidades o Sistema Métrico Modernizado. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, págs. 17-18) • Procedimientos geodésicos para referenciar los trabajos topográficos: Se adopta la incorporación como práctica habitual de trabajo, el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), que opera referido a sistemas geodésicos, en particular el conocido como WGS-84 (World Geodetic System de 1984). El Sistema de Referencia WGS-84 es un sistema geocéntrico global (mundial) con origen en el centro de masa de la Tierra, cuya figura analítica es el Elipsoide Internacional GRS-80. Al determinar las coordenadas de un punto sobre la superficie de la Tierra mediante GPS, se obtienen las coordenadas cartesianas X, Y, Z y sus equivalentes geodésicos: latitud (φ), longitud (λ) y altura elipsoidal (h). (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, págs. 17-18) 32 • Sistemas geodésicos: Se denomina Sistema Geodésico Oficial, al conjunto conformado por la Red Geodésica Horizontal Oficial y la Red Geodésica Vertical Oficial, que están a cargo del Instituto Geográfico Nacional. Está materializado por puntos localizados dentro del ámbito del territorio nacional, mediante monumentos o marcas, que interconectados permiten la obtención conjunta o por separado de su posición geodésica (coordenadas), altura o del campo de gravedad, enlazados a los sistemas de referencia establecidos. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, págs. 17-18) • Constitúyase como Red Geodésica Horizontal Oficial a la Red Geodésica Geocéntrica Nacional (REGGEN), a cargo del Instituto Geográfico Nacional; la misma que tiene como base el Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas (SIRGAS) sustentada en el Marco Internacional de Referencia Terrestre 1994 – lnternational Terrestrial Reference Frame 1994 (ITRF94) del International Earth Rotation Service (IERS) para la época 1995.4 y relacionado con el elipsoide del Sistema de Referencia Geodésico 1980- Geodetic Reference System 198D (GRS80). [Para efectos prácticos como elipsoide puede ser utilizado el World Geodetic System 1984 (WGS84).] (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, págs. 17-18) • Constitúyase como Red Geodésica Vertical Oficial a la Red de Nivelación Nacional, a cargo del Instituto Geográfico Nacional, la misma que tiene como superficie de referencia 33 el nivel medio del mar, está conformada por Marcas de Cota Fija (MCF) o Bench Mark (BM) distribuidos dentro del ámbito del territorio nacional a lo largo de las principales vías de comunicación terrestre, los mismos que constituyen bienes del Estado. Esta Red Geodésica estará sujeta al avance tecnológico tendiente a obtener una referencia altimétrica global relacionada al campo de la gravedad. La tendencia mundial apunta a la adopción de un sistema geocéntrico, no solo para fines geodésicos, sino que también para fines de mapeo, con su derivación a sistemas locales para proyectos de ingeniería. Los sistemas de coordenadas más utilizados son las geodésicas (latitud, longitud y altura elipsoidal) y las cartesianas (x, y, z) (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, págs. 17-18) • Sistemas globales de referencia: El posicionamiento con GPS, así como cualquier otro sistema satelital, por ejemplo, su homólogo ruso GLONASS (Global Navigation Satellite System), requiere sistemas de referencia bien definidos consistentes globales y geocéntricos (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, págs. 17-18) 1.2.8 Derecho de vía o faja de dominio Teniendo como base, la definición de las características geométricas y categoría de la carretera a intervenir, se definirá la faja del terreno denominada “Derecho de Vía”, dentro del cual, se encontrará la carretera, sus obras complementarias, servicios, áreas para futuras obras de ensanche o mejoramiento y zona de seguridad, para las acciones de 34 saneamiento físico legal correspondiente. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 22) Índice medio diario anual (IMDA) Representa el promedio aritmético de los volúmenes diarios para todos los días del año, previsible o existente en una sección dada de la vía. Su conocimiento da una idea cuantitativa de la importancia de la vía en la sección considerada y permite realizar los cálculos de factibilidad económica. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 92) 1.2.9 Diseño geométrico Definición de la velocidad de diseño Para la elección de la velocidad de diseño se tomó el criterio del manual de diseño DG- 2018, el cual está expuesto en la tabla 3. 35 Tabla 3: Rango de velocidades en función al tipo de carretera y orografía Clasificación Orografía Velocidades de diseño (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Plano Autopista de primera clase Ondulado Accidentado Escarpado Autopista de segunda clase Plano Ondulado Accidentado Escarpado Plano Carretera de primera clase Ondulado Accidentado Escarpado Carretera de segunda clase Plano Ondulado Accidentado Escarpado Carretera de tercera clase Plano Ondulado Accidentado Escarpado Fuente: Adaptado de la DG-2018. 1.2.10 Elección del vehículo de diseño El vehículo de diseño permitirá calcular la distancia de visibilidad, el radio mínimo (tanto de curvas horizontales como de curvas verticales). En este proyecto, tomando en cuenta los vehículos considerados durante el conteo, se escogió como vehículo de diseño el bus de 2 ejes (B-2). En la Tabla 4 Se 36 muestran las dimensiones de los vehículos considerados por el manual de diseño. Tabla 4: Información General de Vehículos tipo M para el dimensionamiento de Carreteras Tipo de Vehículo Alto Total Ancho Total Vuelo Later al Anch o Ejes Largo Ejes Vuel o Delanter o Separaci ón Ejes Vuelo Trasero R adio min. Rueda Exterior vehículo ligero (VL) 1.30 2.10 0.15 1.80 5.80 0.90 3.40 1.50 7 . 3 0 ómnibus de dos ejes (B2) 4.10 2.60 0.00 2.60 13.20 2.30 8.25 2.65 1 2 . 8 0 ómnibus de tres ejes (B3-1) 4.10 2.60 0.00 2.60 14.00 2.40 7.55 4.05 1 3 . 7 0 ómnibus de cuatro ejes (B4- 1) 4.10 2.60 0.00 2.60 15.00 3.20 7.75 4.05 1 3 . 7 0 ómnibus articulado (BA-1) 4.10 2.60 0.00 2.60 18.30 2.60 6.70/1.90/4.00 3.10 1 2 . 8 0 semirremolq ue simple (T2S1) 4.10 2.60 0.00 2.60 20.50 1.20 6.00/12.50 0.80 1 3 . 7 0 remolque simple (C2R1) 4.10 2.60 0.00 2.60 23.00 1.20 10.30/0.80/2.1 5/7.75 0.80 1 2 . 8 0 semirremolque doble (T3S2S2) 4.10 2.60 0.00 2.60 23.00 1.20 5.40/6.80/1.40/ 6.80 1.40 1 3 . 7 0 semirremolque remolque (T3S2S1S2) 4.10 2.60 0.00 2.60 23.00 1.20 1.40 1 3 . 7 0 Semirremolque (T3S3) 4.10 2.60 0.00 2.60 20.50 1.20 5.40/11.90 2.00 1 . 0 0 Fuente: DG-2018, pag.27 37 1.2.11 Vehículo de diseño Imagen 1: El vehículo de diseño es un ómnibus de 2 ejes (B2), diseñado para el trasporte de pasajeros (Categoría N). Fuente: Condorena, 2021. Pág. 50 1.2.12 Derecho de vía El derecho de vía es el ancho en donde se encuentra la sección de la carretera y sus obras complementarias, además se toman en cuenta áreas de ensanches y mejoramientos en el futuro. En la Tabla 5 se muestran los anchos mínimos de derecho de vía según su clasificación por IMDA. (Condorena Paredes, 2021, pág. 51) Tabla 5: Anchos Mínimos de Derecho de Vía Clasificación Anchos Mínimos (m) Autopista de primera clase 40 Autopista de segunda clase 30 Carretera de primera clase 25 Carretera de segunda clase 20 Carretera de tercera clase 16 Fuente: Adaptado de la DG-2018 38 Acorde a la tabla 5 El ancho mínimo necesario para nuestro diseño es de 16 metros. 1.2.13 Pendiente longitudinal máxima Dependiendo de la velocidad de diseño, la clasificación por IMDA y el tipo de orografía, se determina una pendiente longitudinal máxima que la carretera puede desarrollar. Estas pendientes se muestran en la tabla 6, la cual se muestra a continuación. (Condorena Paredes, 2021, pág. 52) Tabla 6: Pendientes máximas Demanda Carretera Vehículos/di a >6000 6000-4001 4000-2001 2000-400 <400 Caracteristic a s Primera clase Segunda clase Primera clase Segunda clase Tercera clase Tipo de orografi a 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Velocidad de diseño 30 km/h 10.0 10.0 40 km/h 9. 0 8. 0 9.0 10.0 50 km/h 7.0 7.0 8.0 9. 0 8. 0 8.0 8.0 60 km/h 6. 0 6.0 7.0 7.0 6.0 6. 7.0 7.0 6.0 7.0 8.0 9. 0 8. 0 8.0 0 70 km/h 5.0 5 . 0 6. 0 6.0 6.0 7.0 6.0 6. 7.0 7.0 6.0 6.0 7.0 7. 0 7.0 0 80 km/h 5.0 5.0 5.0 5 . 0 5. 0 5.0 6.0 6.0 6.0 6. 6.0 6.0 6.0 7. 0 7.0 0 90 km/h 4.5 4.5 5.0 5. 0 5.0 6.0 5.0 5. 6.0 6. 0 6.0 0 100 km/h 4.5 4.5 4.5 5. 0 5.0 6.0 5.0 6.0 110 km/h 4.0 4.0 4. 0 120 km/h 4.0 4.0 4. 0 130 km/h 3.5 Fuente: Adaptada de la DG-2018 39 De acuerdo con la Tabla 6 La pendiente correspondiente a la carretera es de 8%. Para iniciar el diseño se reduce la pendiente máxima a la mitad o también se le puede adicionar 3% a este valor reducido, depende de la zona de trabajo. (Condorena Paredes, 2021, pág. 52) 1.2.14 Velocidad de marcha Como velocidad de crucero, es resultado de dividir la distancia recorrida entre el tiempo durante el cual el vehículo estuvo en movimiento, bajo las condiciones prevalecientes de tránsito, la vía y los dispositivos de control; es deseable que la velocidad de marcha de una gran parte de los conductores, sea inferior a la velocidad de diseño. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 99) Tabla 7: Velocidades de marcha teóricas en función a la velocidad de diseño (km) Vel de diseño 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Vel media de marcha 27 36 45 54 63 72 81 90 99 108 117 Rango de vel media 25.5 @ 28.5 34.0 @ 38.0 42.5 @ 38.0 51.0 @ 47.5 59.5 @ 66.5 68.0 @ 76.0 76.5 @ 85.5 85.5 @ 95.0 93.5 @ 104.5 102.0 @ 114.0 110.5 @ 123.5 Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG 2018 40 1.2.15 Distancia de visibilidad Es la longitud continua hacia delante de la carretera, que es visible al conductor del vehículo para poder ejecutar con seguridad las diversas maniobras que necesite realizar. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 103) • Visibilidad de parada • Visibilidad de paso o adelantamiento • La distancia de parada sobre una alineación recta de pendiente uniforme, se calcula mediante la siguiente ecuación. 1.2.16 Distancia de visibilidad de parada Distancia mínima requerida para que se detenga un vehículo que viaja a velocidad de diseño, antes que alcance un objetivo inmóvil que se encuentre en su trayectoria. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 103) La distancia de parada sobre una alineación recta de pendiente uniforme, se calcula mediante la siguiente ecuación. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 103) Ecuación 2: Distancia de visibilidad de parada 41 Donde: Dp: Distancia de visibilidad de parada (m) V: Velocidad de parada (m) Tp: Tiempo de percepción + reacción (s) f: coeficiente de fricción, pavimentó húmedo i: pendiente longitudinal (tanto por uno) + i: subidas respecto al sentido de circulación. En todos los puntos de una carretera, la distancia de visibilidad será mayor igual a la distancia de visibilidad de parada. La siguiente tabla muestra las distancias de visibilidad de parada, en función de las velocidades de diseño y de la pendiente. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 103) Tabla 8: Distancia de visibilidad de parada (metros) Vel de Pendiente nula o en bajada Pendiente en subida diseño 0% 3% 6% 9% 3% 6% 9% 20 20 20 20 20 19 18 18 30 35 35 35 35 31 30 29 40 50 50 50 53 45 44 43 50 65 66 70 74 61 59 58 60 85 87 92 97 80 77 75 70 105 110 116 124 100 97 93 80 130 136 144 154 123 118 114 90 160 164 174 187 148 141 136 100 185 194 207 223 174 167 160 110 220 227 243 262 203 194 186 120 250 283 293 304 234 226 214 130 287 310 338 375 267 252 238 Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG 2018 42 1.2.17 Diseño geométrico Alineamiento horizontal También conocido como diseño geométrico en planta están constituidos por alineamientos rectos, curvas circulares y de grado de curvatura. El alineamiento horizontal deberá permitir la operación ininterrumpida de los vehículos, tratando de conservar la misma velocidad de diseño en la mayor parte de la carretera. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 125) Tramo tangente Las longitudes mínimas admisibles y máximas deseables de los tramos en tangente en función a la velocidad de diseño, son las siguientes. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 125) Tabla 9: Longitudes de tramos en tangente V (km/h) Lmins(m) Lmin.o (m) Lmax (m) 30 42 84 500 40 56 111 668 50 69 139 835 60 83 167 1002 70 97 194 1169 80 110 220 1336 90 125 250 1503 100 139 278 1670 110 153 308 1837 120 167 333 2004 130 180 362 2171 Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG 2018 43 Curvas circulares Son arcos de circunferencia de un solo radio que unen dos tangentes consecutivas, conformando la proyección horizontal de las curvas. (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 127) Elementos de la curva circular Los elementos y nomenclatura de las curvas horizontales circulares son las siguientes: P.C.: Punto de inicio de la curva P.I.: Punto de Intersección de 2 alineaciones consecutiva. P.T.: Punto de tangencia E: Distancia a externa (m) M: Distancia de la ordenada media (m) R: Longitud del radio de la curva (m) T: Longitud de la subtangente (P.C a P.I. y P.I. a P.T.) (m) L: Longitud de la curva (m) L.C: Longitud de la cuerda (m) ∆: Ángulo de deflexión (º) p: Peralte; valor máximo de la inclinación transversal de la calzada, asociado al diseño de la curva (%) Sa: Sobreancho que pueden requerir las curvas para compensar el aumento de espacio lateral que experimentan los vehículos al describir la curva (m) (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018, pág. 127) 44 1.2.18. Ecuación de Empalme Es una expresión algebraica usada para corregir la progresiva en una sección especifica de una vía, como resultado de variantes o cambios de progresivas. “Suele suceder en un proyecto de carreteras que luego de haber sido diseñado y localizado el eje en el terreno haya que realizar algún cambio en los diseños debido a problemas ya sea de carácter técnico, geométrico, económico, etc., obligando a modificar el alineamiento horizontal en un tramo del proyecto." (Agudelo Ospina, 2002) “El problema de esta modificación radica a partir del punto donde se toma de nuevo el diseño inicial, o sea, donde termina el cambio efectuado y se continua con la vía previamente diseñada y localizada. Esto debido a que normalmente la modificación o variante no arroja la misma longitud del tramo que se está remplazando, lo que obligaría a que el abscisado cambie a partir del punto final de dicha variante”. (Agudelo Ospina, 2002) 1.3 Definición de términos básicos Para este rubro se ha tomado en cuenta la Resolución Directoral Nº 02-2018-MTC/14, de fecha, 12 de enero del 2018, la cual establece el GLOSARIO DE TÉRMINOS BÁSICOS, de donde se ha extraído los términos a usar en el presente estudio, tal como sigue: (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) 45 - Análisis: es un efecto que comprende diversos tipos de acciones con distintas características y en diferentes ámbitos, pero en suma es todo acto que se realiza con el propósito de estudiar, ponderar, valorar y concluir respecto de un objeto, persona o condición. - Comparativo: se usa para hacer una comparación entre dos personas, cosas o lugares. - Flujo vehicular: describe la forma como circulan los vehículos en cualquier tipo de viabilidad, lo cual permite determinar el nivel de eficiencia de la operación. - Vial: funcionamiento y mantenimiento de las calles. - Nivel de servicio: representa la probabilidad esperada de no llegar a una situación de falta de existencias. Este porcentaje es necesario para calcular las existencias de seguridad. - Redes: Es usado como un conjunto de servicios interconectados para abarcar áreas más amplias con un objetivo en común. - Circulación: Movimiento de personas, animales o cosas en un espacio, conducto, camino o circuito. - Transporte: Medio de traslado de personas o mercancías de un lugar a otro, y está considerado como una actividad del sector terciario. - Viable: Que puede ser realizado. - Edificados: Fabricar, construir o mandar construir. - Técnica: Conjunto de procedimientos o recursos que se usan en un arte, en una ciencia o en una actividad determinada, en especial cuando se adquieren por medio de su práctica y requieren habilidad. - Intersecciones: hace referencia aquellos elementos de la infraestructura vial y de transporte donde se cruzan dos o más caminos. Estas infraestructuras permiten a los usuarios el intercambio entre caminos. - Provisión: consiste en contabilizar una serie de recursos como un gasto, tras haber contraído una deuda. - Exacerbación: es el aumento transitorio de la gravedad de un flujo vial. 46 - Gama: Serie de cosas pertenecientes a una misma clase o categoría, especialmente las que, dentro de ella, están clasificadas de acuerdo con la talla, el precio, la duración, etc. - Geometría vial – diseño geométrico en planta. El diseño geométrico de carreteras es el proceso de correlación entre elementos físicos y las características de operación de los vehículos, mediante el uso de las matemáticas, la física y la geometría. - El diseño geométrico en planta o alineamiento horizontal es la proyección sobre un plano horizontal del eje real o espacial de la carretera. - Estabilidad en la marcha – transición de peralte. Si para el diseño de las curvas horizontales se han empleado espirales de transición, la transición del peraltado se efectúa conjuntamente con la curvatura. Cuando solo se dispone de las curvas circulares se acostumbra a realizar una parte de la transición en recta y la otra parte sobre la curva. Se ha determinado empíricamente que la transición del peralte puede introducirse dentro de la curva hasta un 50%, siempre que por lo menos la tercera parte central de la longitud de la curva quede con el peralte completo. - Rasante - diseño geométrico en perfil. El diseño geométrico en perfil, o alineamiento vertical. Es la proyección del eje real o espacial de la vía sobre una superficie vertical paralela al mismo debido a este paralelismo, dicha proyección mostrara la longitud real del eje de la vía a este eje también se le denomina rasante o sub rasante. - Secciones transversales áreas y volúmenes. Geométricamente, la sección transversal de una carretera está compuesta por la calzada, berma, cunetas, y los taludes laterales. Con el fin de completar la concepción tridimensional de una vía, es necesario precisar esta desde el punto de vista transversal y así fijar el ancho de la faja que ocupara la futura carretera y estimar los volúmenes de tierra a mover. 47 Capítulo II : PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.1 Descripción del problema Entre las progresivas 15+000 y 16+000, se encuentra que el trazo geométrico de la vía incluye cinco curvas horizontales y una vertical y además la intersección de la trocha carrozable a Moralillo intercepta a la vía en el km 15+400. Los elementos de estas curvas no obedecen a una ecuación de empalme y definiciones de peraltes y sobre anchos lo que ocasiona inestabilidad en el flujo vehicular, inclusive a velocidades menores de 30 km/h. esta deficiencia en el diseño geométrico de la vía ha ocasionado accidentes desde su puesta en servicio como se describe a continuación. En el año 2013, el diario La Región, publicó el artículo: “Accidente fatal.” “Una persona de sexo masculino que aún no fue identificada, fue embestida por una Minivan de placa de rodaje Nº C4V-362, perteneciente a la empresa «Virgen de la Puerta», conducido por Jairzinho Lozano López (38), cuando se dirigía a la ciudad de Iquitos procedente de Nauta. El hecho ocurrió la noche de ayer en el km 15.6 de la carretera en el distrito de San Juan. Según algunos testigos, el infortunado hombre no se habría dado cuenta del vehículo que se trasladaba a velocidad por el lugar, intentó cruzar la carretera, pero fue arrollado por la Minivan. El vehículo llevaba a bordo a 7 pasajeros, quienes al sentir el fuerte impacto se llevaron el susto de sus vidas pensado que la camioneta se iba con dirección al abismo. «Al parecer el conductor no se dio cuenta del señor, todo estaba oscuro, solo se vio que el carro chocó con algo duro; cuando paré, me di cuenta que había impactado con algo, por la oscuridad no se podía ver qué era, cuando trajeron una linterna se pudo visualizar al hombre debajo del carro», contó uno de los testigos. La muerte de la persona NN 48 fue instantánea y su cuerpo quedó tendido en la pista, hasta el cierre de edición no se sabía quién era la persona que falleció producto de un accidente de tránsito. Hasta el lugar llegaron agentes de la PNP, el representante del Ministerio Público, quien, horas después, ordenó el levantamiento del cadáver” (Ampuero, Muerte en la carretera, 2013) El año 2016, se publica lo siguiente: “Camioneta de “Don Pollo” se despista en la “Curva del Diablo”. El hecho ocurrió la madrugada de ayer cuando el conductor se dirigía hasta el km 32 de la carretera Iquitos-Nauta a bordo de una camioneta 4×4 de color blanco de placa F0O-903. Según el trabajador de la empresa “Don Pollo”, el accidente de tránsito se registró cuando estaba por el km 15 de la citada carretera, conocida como la “Curva del Diablo”. En el lugar divisó a una persona de sexo femenino que cruzaba la carretera, a pesar de los sonidos del claxon que hizo, la mujer nunca se inmutó y siguió cruzando la vía. Esto hizo que el chofer realizara una mala maniobra para evitar atropellar a la chica de aproximadamente 20 años, saliéndose de la carretera y yendo a caerse a un acantilado de aproximadamente 20 metros. “Yo vi una mujer que se cruzó por donde manejaba, y para no atropellarla desde cierta distancia le tocaba el claxon, pero no me hacía caso y cuando estaba cerca de ella, lo único que hice fue girar intempestivamente, lo cual no me permitió controlar la camioneta y me fui a caer en el barranco dando varias vueltas de campana, gracias a Dios no me pasó nada, estoy bien, estoy vivo de milagro”, contó Díaz Gutiérrez. Minutos después llegaron al lugar de los hechos los agentes del orden, quienes auxiliaron al herido y rescataron el vehículo, siendo trasladados hasta la comisaría 09 de octubre para las investigaciones respectivas.” (Ampuero, 49 Caamioneta de "Don Pollo" se despista en la "Curva del diablo", 2016) Los elementos de las curvas en mención son: • Punto de inicio de la curva: km 15+188.58 • Punto de intersección de la curva: km 15+251.80 • Punto de tangencia: km 15+306.27 • Distancia Externa: 14.56 m • Longitud de Radio: 130 m • Longitud de Curva: 117.69 m Debido a que en la ciudad de Iquitos no es usual la construcción de carreteras, muy pocos profesionales se especializan en esta área, lo que hace poco común investigaciones relacionadas al análisis del diseño geométrico. Sin embargo, es considerado un estudio relevante para algunas instituciones, y esto se refleja en la evaluación a la que fue sometida este estudio para determinar su viabilidad, como se puede ver en las siguientes tablas. Tabla 10: Resultado de Evaluación de Viabilidad del Estudio Los expertos son profesionales evaluadores pertenecen a la carrera de ingeniería civil, han revisado el tema y han calificado bajo 5 indicadores: Claridad, Relevancia, Actualidad, Suficiencia, 50 Coherencia. De los indicadores, en la siguiente tabla se puede apreciar la valoración de este estudio. Tabla 11: Indicadores de Valoración 2.2 Formulación del problema 2.2.1 Problema general ¿Qué diseño geométrico es consistente a las características de vía y condiciones actuales de expansión urbana de la carretera Iquitos – Nauta km 15+000 al km 16+000 Loreto 2021? 2.2.2 Problemas específicos • ¿Cuáles son las características geométricas actuales de tramo del km 15+000 al km 16+000, de la carretera Iquitos – Nauta, 2021? • ¿Cómo es el empalme de vía de la trocha carrozable hacia Moralillo en la Carretera Iquitos Nauta, tramo del km 15+000 al km 16+000, de la carretera Iquitos – Nauta, 2021? • ¿Cuáles son las condiciones actuales de las viviendas aledañas al tramo critico de estudio, en la Carretera Iquitos Nauta, tramo del km 15+000 al km 16+000, de la carretera Iquitos – Nauta, 2021? 51 2.3 Objetivos 2.3.1 Objetivo general Definir un diseño geométrico consistente con las características de la vía y las condiciones actuales de expansión urbana de la Carretera Iquitos – Nauta Km 15+000 al Km 16+000 Loreto 2021 2.3.2 Objetivos específicos • Analizar las características geométricas actuales de tramo del km 15+000 al km 16+000, de la carretera Iquitos – Nauta, 2021. • Determinar el empalme de vía de la trocha carrozable hacia Moralillo en la Carretera Iquitos Nauta, tramo del km 15+000 al km 16+000, de la carretera Iquitos – Nauta, 2021. • Analizar las condiciones actuales de las viviendas aledañas al tramo critico de estudio, en la Carretera Iquitos Nauta, tramo del km 15+000 al km 16+000, de la carretera Iquitos – Nauta, 2021? 2.4 Hipótesis 𝐇𝐢 El diseño geométrico propuesto satisface las condiciones y características de la norma del Diseño Geométrico de carreteras publicada en el año 2018. 52 2.5 Variables 2.5.1 Identificación de Variables X: Condiciones de vía y del entorno Y: Diseño Geométrico de Carretera 2.5.2 Definición conceptual y operacional de las variables Definición Conceptual - Condiciones de la vía Se define como las características geométricas de la vía correspondientes al nivel de carretera interprovincial y asfaltada. Los indicadores son valores previstos en la norma. - Diseño Geométrico de Carretera Se define como las características geométricas de diseño que satisfacen las condiciones de vía y resuelven la problemática del entorno. Son los valores de los cálculos basados en la norma 53 2.5.3 Operacionalización de Variables Tabla 12: Operacionalización de las Variables Variable Concepto Indicadores Condiciones de la vía Se define como las características geométricas de la vía correspondientes al nivel de carretera interprovincial y asfaltada. Los indicadores son valores previstos en la norma. Velocidad directriz Elementos de curva Peraltes Sobreanchos Rugosidad Correspondientes a lo establecido en la norma de diseño geométrico de carreteras 2018 Diseño Geométrico de Carretera Se define como las características geométricas de diseño que satisfacen las condiciones de vía y resuelven la problemática del entorno. Son los valores de los cálculos basados en la norma Velocidad directriz Elementos de curva Peraltes Sobreanchos Rugosidad Correspondientes a los cálculos, propuestos dentro del nuevo diseño geométrico. 54 Capítulo III : METODOLOGÍA 3.1 Tipo y Diseño de investigación 3.1.1 Tipo de investigación La investigación es descriptiva del tipo correlacional, debido a que se está buscando hallar la relación entre variables observadas. 3.1.2 Diseño de investigación El diagrama del diseño es el siguiente: Donde: M = Muestra en estudio Ox, Oy……= Observación cada variable r…………...= Relación entre las variables observadas (Diaz Cerrón & Huayhua Achircana, 2014) 3.2 Población y muestra 3.2.1 Población. Para la presente investigación la población está conformada por la carretera Iquitos – Nauta en toda su longitud, que incluye todos los elementos geométricos y estructurales; y los parámetros para el diseño de carreteras según la norma vigente. 55 3.2.2 Muestra La muestra está conformada por el tramo comprendido entre el km 15 + 000 al km 16 + 000, que incluye sus elementos y parámetros de diseño geométrico. 3.3 Técnicas, instrumentos y procedimiento de recolección de datos 3.3.1 Técnicas de Recolección de datos La técnica que se empleó en la recolección de datos fue la observación directa, utilizando equipos topográficos como teodolito, nivel y otros. 3.3.2 Instrumentos de recolección de datos Los instrumentos que se han empleado en la recolección de datos fueron: libreta de campo, formatos de medición de elementos de curva, cotas, pendientes, entre otros. 3.3.3 Procedimientos de Recolección de datos El proceso de toma de datos consistió en lo siguiente: Para iniciar la presente investigación se determinó el área de estudio, tomado como primer punto la ubicación del BM auxiliar, a partir de lo cual se realizó el 56 traslado del BM auxiliar a la progresiva 15+400, con la ayuda de una estación total. Posterior a la ubicación de los BM, se procedió a realizar el levantamiento topográfico del área de estudio, el cual ha permitido obtener el replanteo de los elementos de curva, peraltes y sobre anchos, a la toma de lecturas de la trocha carrozable, a la toma de lecturas planimétricas y altimétricas de la trocha carrozable a Moralillo, así como la ubicación de BM de rasante correspondiente a la trocha que conduce a Moralillo; entre otros. Una vez finalizada la etapa de recolección de datos en campo, se procedió a tomar conocimiento de exigencias reglamentaria de la norma de diseño geométrico 2018, teniendo en consideración la zona critica de estudio y los antecedentes del estudio. Durante esta etapa se procedió a realizar el procesamiento de información mediante los softwares AutoCAD Civil 3D, AutoCAD 2018, Microsoft Excel, entre otros. Así mismo, se procedió a la elaboración de los planos y la elaboración de la propuesta. 3.4 Procesamiento y análisis de datos. El procesamiento y análisis de datos se hizo de forma computarizada utilizando programas como el Microsoft Excel, AutoCAD, AutoCAD 3D, entre otros. Para determinar la funcionalidad se utilizó los valores y parámetros de diseño geométrico tomados en campo 57 (correspondiente al diseño y construcción del tramo), luego se aplicó para el rediseño las normas del diseño geométrico de carreteras, resultando un trazo corregido que resuelve el problema. 58 Capítulo IV RESULTADOS Los resultados de los trabajos del procesamiento de la información levantada en campo sobre la zona de estudio, se pueden apreciar en las siguientes tablas e imágenes: 4.1. Ubicación del proyecto Como resultado del levantamiento topográfico, se ha ubicado la zona de estudio en el siguiente plano: Imagen 2: Plano de Ubicación de la Zona de Estudio Este Plano también puede apreciarse con mayor detalle en el Anexo N° 02. 4.2. Plano clave Así mismo se ha elaborado el plano clave de la zona de estudio, como se muestra en la siguiente imagen: 59 Imagen 3: Plano Clave de la Carretera Iquitos Nauta Km 15+000 al Km 16+000 Este Plano también puede apreciarse con mayor detalle en el Anexo Nº 03. 4.3. Topografía general Como resultado del levantamiento topográfico efectuado, al procesar la información correspondiente a la zona de estudio, se ha podido identificar las siguientes secciones: 60 Tabla 13: Descripción de la zona de Estudio DESCRIPCION DEL TRAMO DE ESTUDIO PROGRESIVA INICIO PROGRESIVA FINAL TIPO DE ALINEACIÓN (SI ES RECTA O CURVA) 15+000 15+188.58 RECTA 15+188.58 15+306.27 CURVA 15+306.27 15+455.80 RECTA 15+455.80 15+477.61 CURVA 15+477.61 15+717.59 RECTA 15+717.59 15+802.92 CURVA 15+802.92 15+843.73 RECTA 15+843.73 15+857.11 CURVA 15+857.11 15+956.80 RECTA 15+956.80 15+973.78 CURVA 15+973.78 16+000 RECTA Al mismo tiempo, se ha identificado un total de 11 viviendas familiares, en su mayoría construidas con material rustico y techo de calamina, como también varias áreas de terreno cercadas correspondientes a propiedades privadas, a lo largo del tramo de estudio. Dentro del área de estudio, se identificó una zona critica, correspondiente al tramo km 15+188.58 al km 15+306.27, la cual consiste el área de acceso al centro poblado Moralillo. Así mismo, se ha elaborado los planos correspondientes a la planimetría y altimetría de la zona de estudio. Esto se puede aprecia en las siguientes imágenes, así como también en los Anexos N° 4 al Anexo N°6. 61 Imagen 4: Plano de Planta y Perfil km 15+000 al km 15+400 Imagen 5: Plano de Planta y Perfil km 15+400 al km 15+800 62 Imagen 6: Plano de Planta y Perfil km 15+800 al km 16+000 Los planos correspondientes a las secciones transversales de la carretera Iquitos Nauta desde el Km 15+000 al Km 16+000, se pueden apreciar en las siguientes imágenes, así como también en los Anexos N°7 al Anexo N°19. Imagen 7: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+000 al km 15+075 63 Imagen 8: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+075 al km 15+145 Imagen 9: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+150 al km 15+230 64 Imagen 10: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+240 al km 15+335 Imagen 11: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+340 al km 15+410 65 Imagen 12: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+415 al km 15+480 Imagen 13: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+485 al km 15+555 66 Imagen 14: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+560 al km 15+630 Imagen 15: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+635 al km 15+705 67 Imagen 16: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+710 al km 15+805 Imagen 17: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+810 al km 15+875 68 Imagen 18: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+880 al km 15+950 Imagen 19: Secciones Transversales de la Carretera correspondientes a los km 15+955 al km 16+000 69 Propuesta de nuevo Diseño Geométrico para el tramo de estudio A partir de la información obtenida de los levantamientos topográficos y en base a la lo establecido en la Norma de Diseño Geométrico de carreteras del año 2018, se ha procedido a elaborar el nuevo diseño geométrico para el tramo de estudio; como resultado de esto, se obtienen los planos ilustrados en las siguientes imágenes; estos planos, pueden ser apreciados con mayor detalle en los Anexos Nº20 al Anexo Nº 22. Imagen 20: Plano de Planta y Perfil correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+000 al km 15+400 70 Imagen 21: Plano de Planta y Perfil correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+400 al km 15+800 Imagen 22: Plano de Planta y Perfil correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+800 al km 16+000 71 De manera similar se ha procedido a obtener las secciones transversales correspondientes a la carretera rediseñada, las cuales pueden apreciarse en los Anexo Nº 23 al Anexo Nº 35, así como en las imágenes siguientes: Imagen 23: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+000 al km 15+070 Imagen 24: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+075 al km 15+140 72 Imagen 25: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+075 al km 15+140 Imagen 26: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+150 al km 15+280 73 Imagen 27: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+290 al km 15+385 Imagen 28: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+390 al km 15+459.85 74 Imagen 29: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+460 al km 15+530 Imagen 30: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+535 al km 15+605 75 Imagen 31: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+535 al km 15+605 Imagen 32: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+610 al km 15+680 76 Imagen 33: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+685 al km 15+780 Imagen 34: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+790 al km 15+849.96 77 Imagen 35: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+850 al km 15+920 Imagen 36: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+925 al km 15+975 78 Imagen 37: Secciones Transversales correspondiente al nuevo diseño geométrico del tramo km 15+980 al km 16+000 Elementos de la Curva Dentro del estudio realizado, se han identificado 5 curvas entre el tramo km 15+000 al km 16+000 de la Carretera Iquitos Nauta y el acceso a Moralillo, el cual consiste en una trocha carrozable. Después de procesar los datos levantados con la topografía se realizó la síntesis de la información correspondiente a los elementos de las curvas en mención, determinado, como zona crítica del estudio, el tramo correspondiente al km 15+188.58 al 15+306.27, acceso a Moralillo. 76 Los elementos de las curvas son los que se muestran a continuación: Tabla 14: Elementos de las Curvas Existentes en la Carrete Iquitos Nauta KM 15+000 al KM 16+000 ELEMENTOS DE LAS CURVAS EXISTENTES Nº DE CURVA (PUEDES NOMBRA RLAS TAMBIEN) PROGRE SIVA INICIO PROGRE SIVA FINAL P.C.: Punto de inicio de la curva P.I.: Punto de Intersecc ión de 2 alineacio nes consecut ivas P.T.: Punto de tangen cia E: Distan cia a extern a (m) M: Distan cia de la orden ada media (m) R: Longit ud del radio de la curva (m) T: Longitud de la subtang ente (P.C a P.I. y P.I. a P.T.) (m) L: Longit ud de la curva (m) L.C: Longit ud de la cuerd a (m) ∆: Ángulo de deflexi ón (º) p: Peralte; valor máximo de la inclinac ión transve rsal de la calzada, Sa: Sobrean cho que pueden requerir las curvas para compen sar el aument o 1 15+188.5 8 15+306.2 7 15+188 .58 15+251.8 0 15+306 .27 14.56 13.09 130 63.22 117.6 9 113.7 1 51°52' 13" 8% 0.4 m 2 15+455.8 0 15+477.6 1 15+455 .80 15+466.7 3 15+477 .61 0.44 0.44 135 10.93 21.8 21.8 9°15'1 3" 3% 0.00 m 3 15+717.5 9 15+802.9 2 15+717 .59 15+761.8 1 15+802 .92 7.21 6.84 132 44.22 85.33 85.33 37°02' 16" 5.50% 0.00 m 4 15+843.7 3 15+857.1 1 15+843 .73 15+850.4 2 15+857 .11 0.16 0.16 137 6.69 13.38 13.38 5°35'4 4" 1.20% 0.00 m 5 15+956.8 0 15+973.7 8 15+956 .80 15+965.3 0 15+973 .78 0.27 0.26 136 8.5 16.98 16.98 7°09'1 0" 1.20% 0.00 m 77 En relación a la zona de crítica de estudio, desde el Km 15+188.58 al km 15+306.27, se ha comparado los valores para cada elemento de la curva, considerando en primera instancia la curva existente y la curva resultante del nuevo diseño geométrico. Los valores mencionados se muestran en la siguiente tabla: Tabla 15: Cuadro Comparativo de los Elementos de las Curva Existente y la curva resultante en el Nuevo Diseño Geométrico CUADRO COMPARATIVO DE LOS ELEMENTOS DE CURVA EN EL TRAMO 15+400 ENTRADA A MORALILLO ELEMENTO DE LA CURVA CURVA ACTUAL CURVA DISEÑADA A PARTIR DE LA PROPUESTA P.C.: Punto de inicio de la curva 15+188.58 15+139.11 P.I.: Punto de Intersección de 2 alineaciones consecutivas 15+251.80 15+251.80 P.T.: Punto de tangencia 15+306.27 15+348.89 E: Distancia a externa (m) 14.56 25.95 M: Distancia de la ordenada media (m) 13.09 23.34 R: Longitud del radio de la curva (m) 130 231.72 T: Longitud de la subtangente (P.C a P.I. y P.I. a P.T.) (m) 63.22 112.69 L: Longitud de la curva (m) 117.69 209.78 L.C: Longitud de la cuerda (m) 113.71 202.68 ∆: Ángulo de deflexión (º) 51°52’13” 51°52’13” p: Peralte; valor máximo de la inclinación transversal de la calzada, 8% 7% Sa: Sobreancho que pueden requerir las curvas para compensar el aumento 0.5 m 1 m 78 Así mismo se presentan los indicadores evaluados durante este estudio, contrastando los valores de diseño geométrico de carreteras del año 2018, los valores del diseño geométrico con los que se ejecutó la carretera Iquitos – Nauta, y los valores de diseño correspondientes a la propuesta efectuada. Tabla 16: Cuadro Comparativo de los Diseños geométricos Utilizados CARRETERA IQUITOS NAUTA TRAMO 15+000 - 16+000 íte m indicador Parámetros de diseño según la norma de diseño geométrico de carreteras 2018 Parámetros de diseño geométrico original de la carretera Valor del diseño geométrico propuesto 1 Velocidad directriz 30 km/h - 40 km/h 40km/h 40 km/h 2 Peraltes 8% 8% 7% 3 Sobreancho s 0.4 m mínimo 0.5 m 1 m 79 Capítulo V : DISCUSIÓN, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 Discusión De los diversos estudios realizados, autores como Condorena (2021), en su tesis “Propuesta de mejora del diseño geométrico de la carretera vecinal Morales – San Pedro de Cumbaza año 2018” muestran, que con el paso de los años las necesidades de la población han ido cambiando y que muchas veces, los diseños geométricos con los cuales se construyeron diversas carreteras ya no satisfacen su propósito original, siendo necesario realizar propuestas de nuevos diseños geométricos, con parámetros actuales, para los mismos; con una premisa similar Alvarado y Martínez, en el año 2017, mencionan las dificultades por las que pobladores y transeúntes, tienen que pasar debido a las deficiencias geométricas que presenta la carretera Chancos – Vicos – Wiash. En la presente investigación se ha observado que el tramo de estudio presenta deficiencias en su diseño geométrico y al mismo tiempo, por la antigüedad de su construcción, necesita adaptarse al nuevo ordenamiento territorial. Es así que algunos autores presentan las modificaciones en el diseño geométrico de carreteras, mencionado en los antecedentes de estudio, las cuales se ha contrastado con los resultados de esta investigación asi como con los parámetros indicados en la Norma de Diseño Geométrico de Carreteras 2018, lo cual puede apreciarse en las siguientes imágenes y tablas: 80 Imagen 38: Criterios de Diseño de Carreteras (Tabla 504.01) Fuente: (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018) 81 Imagen 1: Criterios de Diseño de Carreteras (Tabla 302.04) Fuente: (Ministero de Transportes y Comunicaciones, 2018) 82 Tabla 17: Cuadro comparativo de los Diseños Geométricos utilizados por algunos Autores citados en la investigación TESIS “Propuesta de mejora del diseño geométrico de la carretera vecinal Morales – San Pedro de Cumbaza año 2018” “Sistema integrado de Gestión (SIG) para la construcción de la carretera Santo Tomas y Acceso a la comunidad de Santa Clara, Distrito de San Juan Bautista – Maynas” “Propuesta para la actualización del diseño geométrico de la carretera Chancos – Vicos – Wiash según criterios de seguridad y economía” “Funcionalidad de la Carretera Iquitos – Nauta y Rediseño del Trazo en el Tramo Km 15+000 al Km 16+000 Loreto 2021” AUTORES Condorena Paredes Dorian Prisciliano Chuquival Santillán Neil Adan Marín Montero Jorge Aladino Alvarado Peralta Wilder Eduardo Martinez Cárdenas Lorena Silvana García Flores, Jean Piere, Santillán Ahuanari, Juan Carlos NORMA APLICADA MANUAL DGC 2018 MANUAL DGC 2013 MANUAL DGC 2014 MANUAL DGC 2018 LONGITUD DE VIA 10 KM 6.615 KM 9.796 KM 91 KM AÑO 2021 2017 2017 2021 TIPO DE CARRETERA Carretera de Tercera Clase Carretera de Segunda Clase Carretera de Tercera Clase carretera tercera clase VELOCIDAD DIRECTRIZ 30 km/h - 40km/h 30 km/h - 60 km/h 30 km/h - 40km/h 30 km/h - 40km/h PERIODO DE DISEÑO (AÑOS) 10 - 15 AÑOS NO PRECISA NO PRECISA 10 AÑOS CALZADA 6m 8m 6m 6 m RADIO MINIMO 25 NO PRECISA 25 25 m PENDIENTE MAXIMA 10% 2.5% - 2.956% 8% 8% - 10% PERALTE MAXIMO 12% 2.50% 8% 8% 83 Como se ha apreciado en las tablas e imágenes, el diseño geométrico aplicado para el tramo de estudio cumple con los requisitos mínimos necesarios para un funcionamiento adecuado de la vía, al mismo tiempo los valores de diseño geométrico aplicados satisfacen las condiciones y características de la norma del Diseño Geométrico de carreteras publicada en el año 2018, por lo que la hipótesis ha quedado demostrada. 5.2 Conclusiones - El diseño geométrico propuesto satisface las condiciones y características de la norma. Las cuales indican que el radio de la curva debe de modificarse de 130 m a 231.72m, lo cual cumple con lo establecido en el Diseño Geométrico de carreteras publicada en el año 2018. - Los nuevos elementos de la curva ubicada entre los kilómetros 15 + 139.11 y 15 + 348.89 son los siguientes: a) Punto de inicio de la curva (P.C.): 15+139.11 b) Punto de Intersección de 2 alineaciones consecutivas (P.I.): 15+251.80 c) Punto de tangencia (P.T.): 15+348.89 d) Distancia a externa (E): 25.95 m e) Distancia de la ordenada media (M): 23.34 m f) Longitud del radio de la curva (R): 231.72 m g) Longitud de la subtangente (P.C a P.I. y P.I. a P.T.) (T): 112.69 m h) Longitud de la curva (L): 209.78 m i) Longitud de la cuerda (L.C): 202.68 m j) Ángulo de deflexión (∆): 51°52’13” k) Peralte: 7% l) Sobreancho: 1 m 84 - De los planos elaborados, resultado del estudio, se ha determinado que el empalme de la trocha carrozable a Moralillo, se encuentra en el km 15 + 270, encontrándose en zona de curva, dado que esto no está contemplado en la norma, se propone un replanteo para el empalme de la curva, ubicando la nueva progresiva de empalme en zona recta. - En las zonas aledañas al tramo de estudio, se puede contemplar la presencia de 11 viviendas familiares, en su mayoría construidas con material rustico y techo de calamina, así mismo, se contemplan terrenos cercados, que corresponden a propiedades privadas de características recreativas. Para poder desarrollar el nuevo diseño geométrico se debe de considerar ocupar 1187.73 m2 aproximadamente, los cuales corresponden exclusivamente a propiedades privadas, sin afectar las construcciones existentes. - Con la propuesta técnica, se puede afirmar que el nuevo diseño y trazo, brinda mayor funcionalidad a la vía en el tramo indicado. Se ha modificado el radio de la primera curva de 130 m a 231.72 m, manteniendo las cinco curvas circulares. Asimismo, con el incremento de radio en la primera curva se mejoraría totalmente la transitabilidad en el tramo km 15+000 al km 16+000, de la carretera Iquitos – Nauta. 85 5.3 Recomendaciones - Se recomienda al Proyecto Especial de Infraestructura de Transporte Descentralizado - Provías Descentralizado - Gobierno del Perú, como entidad administradora de proyectos y obras relacionados a la red vial nacional, considerar la propuesta de diseño presentada como base para formular el proyecto de mejoramiento de la Carretera Iquitos – Nauta tramo km 15+000 al km 16+000, considerando que se requiere estudios complementarios para este fin, tales como el estudio de mecánica de suelos, estudios de carpeta asfáltica, y una evaluación de costos. - Se sugiere a la Municipalidad Distrital de San Juan, como representante del gobierno local, realizar las gestiones necesarias para el nacimiento de la idea realizando el registro del proyecto, y elaborando una propuesta o perfil técnico que ayude a mejorar el acceso del centro poblado Moralillo, con el fin de obtener propuestas de diseño geométrico para una trocha carrozable. - A los beneficiarios directos de la vía, el centro poblado Moralillo y los pobladores de los asentamientos humanos aledaños a la zona de estudio, se les recomienda formar un comité que lidere la gestión, en la Municipalidad Distrital de San Juan Bautista, para dar inicio al proyecto, mediante la actualización del diseño geométrico actual de la vía; ya que esta acción traerá progreso y desarrollo a su comunidad. 86 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Agudelo Ospina, J. J. (2002). Diseño Geométrico de Vías. Medellin: Universidad Nacional de Colombia. ALCANTARA VASCONCELLOS, E. (2010). ANALISIS DE LA MOVILIDAD URBANA.ESPACIO,MEDIO AMBIENTE Y EQUIDAD. BOGOTA,COLOMBIA: CAF. Alvarado Peralta, W. E., & Martinez Cardenas, L. S. (2017). Propuesta para la Actualización del Diseño Geométrico de la Carretera Chancos - Vicos - Wiash según criterios de Seguridad y Economía. Lima. Ampuero, C. (26 de noviembre de 2013). Muerte en la carretera. Diario La Región, pág. 7. Ampuero, C. (10 de noviembre de 2016). Caamioneta de "Don Pollo" se despista en la "Curva del diablo". Diario de la Región, pág. 6. Arévalo Maldonado, D. F. (2015). Caracterización del Volumen de tránsito vehicular en las vías Loja-Catamayo y Loja Zamora. Loja, Ecuador: Tesis. Arones, M., & Canchaya, P. (2019). Evaluación de Pavimento Flexible de la avenida la Marina entre Avenidas 28 de julio y los Rosales en Punchana 2018. Iquitos, Perú: Tesis Universidad Científica del Perú. BORJA, S. M. (9 de MAYO de 2014). METODOLOGIA DE INVESTIGACION PARA INGENIERIA CIVIL. Obtenido de GOOGLE: https://es.slideshare.net/manborja/metodologia-de-inv-cientifica-para-ing-civil Chuquival Santillán, N. A., & Marín Montero, J. A. (2017). Sistema integrado de gestion (SIG) para la construccion de la carretera Santo Tomás y acceso a la comunidad de Santa Clara, distrito San Juan Bautista – Maynas. Iquitos, Perú: Tesis Universidad Científica del Perú. Colonio, L. (2018). Evaluación Superficial del Pavimento Flexible del Tramo 3 de la Carretera Interoceánica Norte Perú -Brasil aplicando el Método PCI. Lima, Perú: Tesis. Condorena Paredes, D. P. (2021). Propuesta de mejora del diseño geométrico de la carretera vecinal Morales – San Pedro de Cumbaza año 2018. Tarapoto, Perú: Tesis Universidad Científica de Perú. DIAZ CERRON, M. V., & HUAYHUA ACHIRCANA, M. (10 de OCTUBRE de 2014). CONOCIMIENTO DEL PATRIMONIO CULTURAL- ARQUITECTÓNICO E IDENTIDAD CULTURAL EN ESTUDIANTES DEL 5° AÑO DE SECUNDARIA, INSTITUCION EDUCATIVA “CLAVERITO” – IQUITOS - 2012. Obtenido de GOOGLE: dspace.unapiquitos.edu.pe/bitstream/unapiquitos/509/1/Tesis%20Completo.pdf Mendoza, A. (2018). Evaluación del índice de Rugosidad del pavimento flexible en las calles 3 y 4 de la urbanización Nicolás Garatea del Distrito de Nuevo Chimbote propuesta de solución 2018. Chimbote, Perú: Tesis. Ministerio de Transportes y Comunicaciones. (2018). Glosario de Términos. El Peruano, 1(1). Ministerio de transportles y comunicaciones. (2013). Manual de diseño de carreteras. Lima: MTC. 87 Ministero de Transportes y Comunicaciones. (2018). Manual de diseño geométrico de carreteras DG-2018. Lima, Perú: Editrora Perúl. Molina Moreira, J. j., & King Larreátegui, L. S. (2014). Determinación de las características del tránsito enmarcadas en el Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA), Espectro de Carga y Ancho de Vía, en las arterias viales. Manabí, Ecuador: Tesis. Montejo Fonseca, A. (2006). Ingeniería de Pavimetos para carreteras (Tercera ed.). Bogotá, Colombia: Universidad Católica de Colombia. Paredes, F., & Delgado, J. (2019). Análisis comparativo del pavimento flexible y rígido para la reparación de las calles del centro del distrito de Tarapoto. Tarapoto, Perú: Tesis. Paucar, E. (2019). Evaluación de pavimentos flexibles y rígidos aplicando las metodologías de inspección visual de las zonas y rutas en riesgos e índice de condición de pavimento para el mantenimiento vial caso av. floral y jirón Carabaya Puno. Puno, Perú: Tesis. (2011). Planeamiento y diseño preliminar de carriles de sobrepaso para las vías de primer orden en zonas accidentadas y de altura. Lima, Perú: Tesis UNI. Ramos, C., & Ramos, R. (2018). Evaluación superficial del pavimento flexible por el método Pavement Condition Index (PCI) en la vía: Palca - Laimina - Huancavelica. Huancavelica, Perú: Tesis. Salgado, Q. R. (2010). Sistema Integrado de Gestión (S.I.G.) para la Construcción de Obras Civiles, Aplicado a la Construcción de Puentes. Valdivia, Chile: Universidad de Chile. THOMSON, I., & BULL, A. (2002). LA CONGESTION DEL TRANSITO URBANO: CAUSAS Y CONSECUENCIAS ECONONICAS Y SOCIALES . CEPAL 76, 120-121. TRAFICO, D. G. (2012). TRAFICO. BOGOTA: ICG. URAZAN BONELLS, C. F., PEREZ HERNANDEZ, Y. J., & REY SIERRA, Z. L. (2013). ANALISIS COMPARATIVO DE INTERSECCIONES A NIVEL, EN FUNCION DE LOS MOVIMIENTOS A IZQUIERDA,ESTUDIO DE CASO, BOGOTA D.C. EPSILON N°20, 1-2. Zambrano Rojas, K. L. (207). Comparación de los ensayos de diamantina y esclerometria de la pavimentación de los jirones Japón, Portugal y Brasil - Cajamarca. Cajamarca, Perú: Tesis Universidad Nacional de Cajamarca. 88 ANEXOS 89 Anexo N° 1: Matriz de Consistencia