Proyecto mejoramiento y rehabilitación de la carretera Cocachacra - Matucana del km 63+000 al km 66+000. estudio de tráfico para el mejoramiento y rehabilitación de la carretera Cocacharcra - Matucana

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

PROYECTO MEJORAMJENTO Y REHABILITACIÓN DE LA

CARRETERA COCACHACRA-MATUCANA

DEL Km. 63+000 AL Km. 66+o00

"ESTUDIO DE TRÁFICO PARA EL

. ,

MEJORAMIENTO Y REHABILITACION DE LA

CARRETERA COCACHACRA-MA TU CANA''

INFORME DE SUFICIENCIA

Para optar el Título Profesional de Ingeniero Civil

Marco- Antonio N oa Villanueva

Lima- Perú

DEDICATORIA

A mi padre Cirilo por su apoyo incondicional para

hacer de mí un profesional.

A mi madre Jesusa por su cariño y sabios

consejos.

A mi hermano Miguel Angel por el empeño que le

pone a las a cada labor q1,Je realiza.

A mi compañera, amiga y futura esposa Jessica

por el apoyo y el amor que me brinda.

AGRADECIMIENTOS

Un agradecimiento especial al lng. Elifio Quiñónez

por la ayuda brindada en las correcciones del

presente informe.

A mi aseso_r y coordinador de grupo lng. Wilfredo

Gutiérrez.

Al jefe de proyecto de vialidad y vocal lng. Luis

Domínguez.

A los diferentes catedráticos que dictaron en el

Curso de Titulación por Actualización de

Conocimientos 2005.

1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.6 1.6.1 1.6.2 1.6.3

ÍNDICE

RESUMEN ... . INTRODUCCIÓN ... .

CAPÍTULO 1 ANTECEDENTES ... . Generalidades ... . Introducción ... . Objetivos ... . Efectos ... . Ut?icación del Proyecto ... . Trazo y Diseño Vial ... . Ingeniería de Tránsito ... . Índice Medio Diario Anual. ... . Proyección del Tráfico ... . Factores Destructivos ... . Ejes Equivalentes a 8.2 Toneladas Acumuladas (EAL) ... . Geología ... . Metodología de Trabajos de Campo ... . Marco Geológico ... . Geomoñología ... . E�tabilidad de Taludes ... . Geotecnia ... . Ensayos y Muestreo ... . Canteras, Fuentes de Agua y Botaderos ... . Perfil Estratigráfico ... . Msr de Diseño ... . Diseño de Pavimentos ... . Evaluación del Pavimento ...•.... Diseño del Pavimento ... . Alternativa de Diseño ... .

1.7 1.7.1 1.7.2 1.7.3 1.8 1.8.1 1.8.2 1.8.3 1.8.4 1.9 1.9.1 1.9.2

Hidrología ...•... Subcuencas ... . Precipitación Máxima ... . Estimación de los Caudales Máximos ... . Drenaje ... . Alcantarillas ... . Cunetas ... . Muros ... . Relación de Obras de Arte a Ejecutar ... . Señalización y Seguridad Vial ... . Descripción de Proyecto ... . Seguridad Vial ... . 1.9.2.1 Guardavías ... . 1.9.2.2 Tachas Bidireccionales Retroreflectantes ... . 1.10 Impacto Ambiental ... .

1.10.1 1.10.2 1.10.3 1.10.4 1.10.5 1.11 1.11.1 1.11.2 1.11.3 1.11.4 1.12 1.13 1.14 2.1

2.2

Impacto Ambiental en la Etapa de Rehabilitación ... . Impacto Ambiental en la Etapa de la Vida Útil de la Vía ... . Medidas de Mitigación en la Etapa de Construcción del Proyecto .. Medidas de Mitigación en la Etapa de la Vid� Útil de la Vía ... . Conclusiones de Impacto Ambiental ... . Evaluación Económica ... . Políticas de Mantenimiento ... . Beneficios y Rentabilidad ... . Análisis de Sensibilidad ... . Conclusiones de la Evaluación Económica ... . Especificaciones Técnicas ... . Presupuesto de Obra ... . Programación de Obra ... .

CAPÍTULO 11 MARCO TEÓRICO ... . Objetivos de Estudio de Tráfico ... . Importancia del Estudio de Tráfi<;:o ... . Conceptos Generales ... .

2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3

2.5

2.7.5

Clasificación de la Red Vial ... . Según su función ... . De acuerdo a la Demanda ... . Según sus Condiciones Orográficas ... . Tipos de Vehículos ... . Características de la Infraestructura Vial. ... . Características Geométricas de la Vía ... . Tipo de Superficie ... . Deterioros en la Vía ... . Estudio de Tráfico ... . Estudio Volumétrico ... . Hora Punta y Hora de Proyecto ... . Ciclos del Volumen del Tráfico ... . Conteos Volumétricos ... . Tramos Homogéneos ... .

Factor de Corrección Estacional - FCE. ... .

Factor de Expansión - FEX ... . Encuestas de Origen y Destino, y Estudio de Cargas ... . Encuestas de Origen y Destino ... _ ... . Estudios de Carga ... . Estudio de Velocidad ... . Métodos para determinar la Velocidad Instantánea ... .

Métodos para determinar la Velocidad Media ... .

2.9.3 Análisis de los Datos ... . 2.10 Proyecciones de Tráfico ... .

2.10.1 Métodos de Proyección de Tráfico ... . 2.10.1.1 Extrapolación de Tendencias ... .

43 44 45 45 46

48

48

56

56

56

57

65

65

2.11 Factores de Proyección ... �··· 2.11.1 Población ... .

2.11.2 Producto Bruto Interno (PBI) ... . 2.11.3 Producto Bruto Interno Per Cápita (PBlh) ... .

2.11.4 2.12 2.12.1 2.12.2 2.12.3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3

3.1.4

3.1.6

3.1.8

3.3

3.3.2

3.4

3.4.1

3.4.2

3.5.1

Elasticidad ... . Resultados ... . Tráfico Normal o Actual. ... . Tráfico Inducido o Generado ... . Tráfico Derivado o Desviado ... .

CAPÍTULO 111 CASO DE APLICACIÓN CARRETERA COCACHACRA- MATUCANA ... . Estudio de Tráfico ... . Metodología de Trabajos de Campo ... . Conteo y Clasificación Vehicular ... . Factor de Corrección Estacional - FCE. ... . Factor de Expansión - FEX ... . Promedio de Tráfico Vehicular de la Semana ... . Cálculo del Índice Medio Anual (IMDA) ... . Clasificación Vehicular Promedio ... . Análisis de la Variación Horaria ... . Análisis de la Variación Diaria ... .

Encuestas de Origen y Destino, y Estudio de Cargas ... .

Metodología de Trabajos de Campo ... .

Resultados de las Encuestas de Origen y Destino ... .

Resultados del Peso por Eje de Vehículos ... . C�lculo de los Factores Destructivos del Pavimento ... . Cálculo de los EAL ... . Estudio de Velocidad ... . Metodología para medir la Velocidad ... . Resultados de Campo ... . Proyecciones de Tráfico ... . Metodología ... . Tasas de Generación de Viajes ... ... . ·

Factores de Proyección ... .

Población ... . Producto Bruto Interno (PBI) ... .

3.5.3

3.5.4

3.5.5

3.6

3.6.1

3.6.2

3.6.3

3.6.4

3.6.5

Producto Bruto Interno Per Cápita (PBlh) ... . Elasticidad ... . Tasas de Crecimiento del Tráfico ... . Resultados ... . Tráfico Normal o Actual. ... . Tráfico Inducido o Generado ... .

Tráfico Derivado o Desviado ... .

Tráfico Total ... . Ejes Equivalentes Acumulados. EALs ... .

CONCLUSIONES ... . RECOMENDACIONES ... . BIBLIOGRAFÍA ... . ANEXOS

PANEL FOTOGRÁFICO ESTUDIO DE TRÁFICO TRAZO Y DISEÑO VIAL

GEOLOGÍA Y GEOTECNIA DISEÑO DE PAVIMENTOS HIDROLOGÍA Y DRENAJE

SEÑALIZACIÓN Y SEGURIDAD VIAL IMPACTO AMBIENTAL

99

100

101

102

102

102

103

104

105

UNI-FIC Resumen

RESUMEN

El presente informe documenta los trabajos realizados para el análisis y el cálculo del estudio de tráfico para el mejoramiento y la rehabilitación de la Carretera Cocachacra -Matucana.

Este estudio se basa en los Conteos de Volumen Vehicular y los datos de las Encuestas de Origen y Destino de Mayo del 2000, además del estudio de velocidad realizado en Enero del 2006. Asimismo se cuenta con información proporcionada por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) y por el Instituto Nacional Estadística e Informática (INEI).

Con esta información recopilada se calculó el f ndice Medio Diario Anual (IMDA) para dicha carretera, los Ejes Equivalentes Acumulados (EALs), así como las Proyecciones del Tráfico, elementos indispensables para la determinación de las características del diseño del pavimento así como para la evaluación técnica, económica y financiera de dicha carretera.

Asimismo es importante mencionar que la carretera Cocachacra - Matucana forma parte de la Ruta del Sistema Nacional Nº_{20 (Pte. Ricardo Palma Cocachara} -Matucana -San Mateo -La Oroya), ha sido diseñada para una carretera de 1 ra clase, de acuerdo a la proyección del tráfico para el año 2010 el IMDA será aproximadamente de 4000 veh/día, valor límite para este tipo de carretera, por lo que se tiene que buscar alternativas para descongestionar el futuro tráfico que se presente. Las carreteras alternas son la Ruta Nº_{16 (Huaura Sayan Ambo} -Huánuco), la Ruta Nº_{16A (Huaral -Acos-Huallay), la Ruta N}º_{18 (Lima Canta} -Unish -Cerro de Paseo) y la Ruta Nº_{22 {Cañete -Lunahuana - Yauyos - Negro} Bueno - Huancayo). Otra alternativa es usar los dos carriles actuales de la carretera Pte. Ricardo Palma -La Oroya en un solo sentido y construir dos carriles adicionales en el otro sentido por el alineamiento actual de la carretera.

De dichas alternativas solo la carretera Lima -Canta -Unish -Cerro de Paseo ha finalizado en Febrero der 2005 su rehabilitación y mejoramiento, siendo actualmente utilizada como una ruta alternativa a la Carretera Central para los vehículos que realizan viajes de los departamentos de Ucayali, Huánuco y San Martín hacia Lima.

Estudio de Tráfico pera el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra - Matucana

UNI-FIC Introducción

. INTRODUCCIÓN

El estudio de tráfico es muy importante para el diseño del pavimento así como para la evaluación socioeconómica de la carretera. Además nos proporciona información básica para elaborar planes de transporte y una adecuada planificación vial para lograr una integración económica y social de los departamentos involucrados dentro del área de influencia de la carretera, como de todo el país.

El presente informe consta de Tres Capítulos, el Primer Capítulo es Antecedentes. Es preciso indicar que se entiende por Antecedente a la información previa recopilada para el informe que servirá como base para la construcción y elaboración de la nueva información. En el presente informe el Capitulo de Antecedentes es el resumen ejecutivo del proyecto elaborado por el Grupo Nº ₀₆ en el trabajo escalonado titulado "Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera Cocachacra - Matucana (Km. 63+000 - Km. 66+000)" desarrollado como parte del programa del Curso de ntulación por Actualización de Conocimientos 2005.

En el Segundo Capítulo Marco Teórico se desarrollan los conceptos generales, así como las teorías de estudio de tráfico, encuestas de origen y destino, estudio de cargas y estudio de velocidades.

En el Tercer Capítulo se desarrolla la aplicación para el caso de la carretera Cocachacra - Matucana, se calculó el Índice Medio Diario Anual (IMDA) además de los Ejes Equivalentes Acumulados (EALs), así como las Proyecciones del Tráfico.

En la última parte del presente informe se presentan las Conclusiones, Recomendaciones, Bibliografía y los Anexos.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra -Matucana

UNI-FIC

1.1 GENERALIDADES

CAPÍTULO/

ANTECEDENTES

Capitulo /: Antecedentes

Como parte del programa del Curso de Titulación por Actualización de Conocimientos 2005 se llevo a cabo el Curso-Taller: Formulación de Proyectos de Vialidad Interurbana; en dicho Curso-Taller se llevo en forma grupal el Proyecto de "Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera Cocachacra - Matucana (Km. 63+000 - Km. 66+000)" con fines estrictamente académicos.

Para el presente Capítulo se recabo información de dicho trabajo, la información recopilada corresponde al Resumen Ejecutivo del Proyecto de Rehabilitación y Mejoramfento de la Carretera Cocachacra - Matucana

<

1.1.1 INTRODUCCIÓN

Las características actuales de diseño geométrico y la configuración de la topografía condicionan y hacen que no se cumplan las normas de diseño de carreteras para una determinada velocidad directriz, afectándola en ciertos tramos de la vía. El incremento del volumen de tráfico ·y la importancia de la vía en el sistema nacional, requiere que se mejore las características geométricas y de estructura del pavimento

<2>

_Km.),

(1) Proyecto de Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera Cocachacra -Matucana, Volumen I, Grupo Nº_{06, Curso de Titulación por Actualización de Conocimientos 2005.}

(2) Con fines académicos ya que el pavimento en la actualidad no presenta fallas.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra - Matucana

UNI-FIC Capitulo /: Antecedantas

1.1.2 OBJETIVOS

El Proyecto para la Rehabilitación y el Mejoramiento del Tramo: Cocachacra -Matucana (Km. 63+000 - Km. 66+000), tiene por objeto mejorar las condiciones de servicio de la carretera, según el análisis de lo observado y propuesto a través del mejoramiento de la geometría, de la estructura del pavimento, de la rehabilitación y diseño de estructuras de drenaje y de los dispositivos de señalización y seguridad vial. No se pretende mejorar los niveles de servicio, actualmente la carretera tiene un nivel de servicio D c1>, debido a que la Rehabilitación y Mejoramiento contempla solo la inclusión de curvas de transición no modificándose el trazo inicial.

Para este efecto, adecuando en lo posible a las normas de Diseño Geométrico de Carreteras DG-2001-MTC para la nueva velocidad de diseño las características geométricas de la vía, el proyecto deberá comprender los siguientes trabajos:

• Diseño geométrico de las vías adecuadas a la nueva velocidad directriz y el estudio de tráfico actualizado para el nuevo trazo vial. Diseñar un pavimento de acuerdo a las exigencias de las cargas del tráfico circulante y proyectado, para una nueva vida de servicio.

• Reparación y mejoramiento del sistema de drenaje y obras de arte. • Mejoramiento de los dispositivos de señalización y seguridad vial.

1.1.3 EFECTOS

Como consecuencia de la rehabilitación de la carretera se espera obtener los efectos directos e indirectos siguientes:

Efectos directos:

• Reducción de fletes debido a la utilización de vehículos de mayor tonelaje. · • Disminución de tiempos de recorrido de los vehículos.

• Menores costos de operación de los vehículos. • Facilitar el turismo interno y receptivo.

• Integrar las diferentes zonas por donde cruza la ruta.

(1) Inspección Visual rea/Izada en Enero del 2006-Proyecto de Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera Cocachacra -Matucana, Curso de Titulación por Actuallzaclón de Conocimientos 2005.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra -Matucana

UNI-FIC Capitulo /: Antecedentes

Efectos indirectos:

• Mejorar la competitividad de productos de las zonas que hoy no pueden acceder a determinados mercados, debido a los elevados costos de transporte.

• Favorecer la productividad del área de influencia de la vía.

1.1.4 UBICACIÓN DEL PROYECTO

La carretera en estudio Cocachacra - Matucana comprende los distritos de Santa Cruz de Cocachacra, San Bartolomé, Surco

y

y

_y

y

y

La zona se halla localizada en la parte Occidental de la Cordillera de los Andes, abarcando la cuenca hidrográfica del río Rímac.

El plano de ubicación se presenta en el Anexo del presente Informe en el Plano PU-01.

TRAMO: COCACHACRA - MATUCANA

Km. 63+000- Km. 66+000 (Long. 3.0 Km.) UBICACIÓN POLITICA:

Distritos Santa Cruz de Cocachacra, San

Provincia Departamento

Bartolomé, Surco y Matucana Huarochirí

Lima

(1) Diagnostico Provincial de Huaroch/rl-Municipalidad Provincial de Huarochirl.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabílítacíón de la Carretera Cocachacra -Matucana

UNI-FIC Capitulo I: Antecedentes

1.2 TRAZO Y DISEÑO VIAL .

• Las características geométricas del tramo Cocachacra - Matucana (Km. 63+000 - Km. 66+000) corresponde a una Velocidad Directriz de 55 Km/h, con restricciones en zona de desarrollo. Se han registrado 6 curvas con radios menores de 87.5m (radio mínimo) de los cuales 5 son de volteo. En estos desarrollos las curvas de volteo tienen radios menores que restringen la velocidad debido a la combinación de pendiente y curva.

• Debido a la topografía accidentada del terreno, donde la vía se desarrolla en la margen izquierda del río Rímac; a la propiedad privada y aun cuando hay un sector con desarrollo y curvas de volteo, curvas reversas con tangente intermedia corta que hacen que los vehículos disminuyan su velocidad y no alcancen la velocidad de diseño del proyecto, el trazo existente se mantiene, sólo se incorporarán espirales de transición en curvas horizontales que cumplan con las longitudes mínimas para el desarrollo de la transición de peralte.

• El plano clave, los planos de planta y perfil longitudinal, secciones transversales se presentan en el Anexo del presente Informe en los Planos PC-01, PP-01 al PP-03 y ST-01 al ST-09 respectivamente.

CUADRO 1-01

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS TRAMO COCACHACRA - MATUCANA

-Inicio -Final - Longitud

-Velocidad Directriz<,>

-Ancho Rodamiento -Bermas

- Radio

-Nº _{de CUIVSS horizontales}

-Pendiente máxima

- Cuneta triangular revestida

Km. 63+000 Km. 66+000

3.0Km.

55 Km/ hr con restricción en curvas de volteo Km. 64+900 -Km. 65+300.

7.20m.

En general sin bermas, salvo en zonas con viviendas y lavaderos de autos.

87.5m (Mínimo)

25m. Excepcional, en curva de volteo 17 (5.7 curvas/Km.)

7 .03 % en 406 m ( aceptable a 1,900 m de altitud) La pendiente máxima permisible para altitudes menores que 3,000 m es P = 7 %

1.00m x OAOm.

(1) Velocidad de diseño proporcionado con fines académicos por la Dirección de Escuela Profesional durante el desa"ollo del Curso-Taller para la elaboración del Proyecto de Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera Cocachacra -Matucana, Curso de Tttulación por Actualización de Conocimientos 2005.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra -Matucana

UNI-F/C Capftufo /: Antecedentes

1.3 INGENIERÍA DE TRÁNSITO

El estudio de tráfico está orientado a proporcionar la información básica para determinar los indicadores de tráfico y repetición de ejes equivalentes para la evaluación económica y el diseño del pavimento.

1.3.1 ÍNDICE MEDIO DIARIO ANUAL

Como se puede observar en el Cuadro 1-02-(b) el IMDA calculado sobre la base de los datos de peaje es de 3322 vehículos compuesto por 35% de vehículos ligeros, 12% de ómnibus y 53% de vehículos pesados de transporte de carga.

1.3.2 PROYECCIÓN DEL TRÁFICO

Para la proyección del tráfico se tomo como base el año 2000, debido a que los conteos de tráfico y las encuestas de origen y destino se realizaron en dicho año, se proyecto dicho tráfico para el año en estudio (2006), para el año de la construcción (2007) y posteriormente para 1 O y 20 años, hasta alcanzar el horizonte del proyecto.

CUADRO 1-02

TRAMO COCACHACRA - MATUCANA TASAS DE CRECIMIENTO

(a)

PERIODO Veh. Ligeros Ómnibus

2006-2007 3.07% 2.52%

TASAS DE 2008-2012 3.14% 2.48% CRECIMIENTO _{2013-2017 3.17% 2.46%}

2018-2022 3.20% 2.44%

2023-2027 3.23% 2.42%

(b) TRÁFICO TOTAL PROYECTADO

1

1

ANO _{ESTUDIO CONSTRUCCIÓN} ANO 1 DE _AÑO2

BASE OPERACIÓN

TRAFICO TOTAL

AUTOS 607 713 735 758 781

PICKUP 298 357 368 380 392

C. R. 125 138 142 146 151

MICROS 125 150 154 159 164

BUS2 EJES 271 246 252 259 265

BUS3 EJES 121 141 144 148 151

CAMION 2 EJES 874 936 961 986 1 012 CAMION 3 EJES 337 329 338 347 356

CAMION 4 EJES 28 33 34 35 35

ARTICULADOS 535 482 495 508 521

TOTAL 3 322 3 524 3 622 3 724 3 829 • Fuente: Elaboración Propia.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabí/ítacfón de la Carretera Cocachacra - Matucana Noa Viflanueva, Marco Antonio

Camiones 2.64% 2.64% 2.64%

2.64%

2.64%

2017 2018 I 2027

ANO ANO AfilO

10 11 20 1 003 1 035 1,378

503 519 691

194 200 266

210 217 289

322 330 409

184 188 233

1 247 1 279 1 617

438 450 568

44 45 57

642 659 833

4,785 4,921 6 341

UNI-FIC Capitulo /: Antecedentes

1.3.3 FACTORES DESTRUCTIVOS

Los factores destructivos del pavimento o ejes equivalentes a 8.2 toneladas se han determinado para un número estructural SN de 4 y una serviciabilidad final de 2.5 que son los datos de condiciones iniciales para realizar el diseño final de acuerdo al manual AASHTO 93 para Diseño de Estructuras de Pavimentos.

1.3.4 EJES EQUIVALENTES A 8.2 TONELADAS ACUMULADAS (EAL)

Con los factores destructivos del pavimento corregidos por presión de inflado de llantas, el IMDA y las tasas de crecimiento del tráfico se ha calculado la cantidad acumulada de ejes equivalentes a 8.2 toneladas, que sirve como dato para el diseño de la estructura del pavimento por el Método AASHTO, versión '93.

CUADRO 1-03

ESTIMACIÓN DE EJES EQUIVALENTES PROYECTADOS

AÑO DE LA EVALUACIÓN

DEL TRÁFICO : 2000

AÑO DE LA ELABORACIÓN

DEL ESTUDIO : 2006

AÑO DE SERVICIO

INICIAL : 2007

DETALLE B2 B3 C2 C3 C4 ARTICULADOS

IMD-2006

FD•FPLL

(Cocachacra-Mab.Jcana)

FD•FPLL (Mab.Jcana-Cocachacral Tasa de crecimiento (r%) EJES EQUIVALENTES EE-2006 (Cocachacra-Mab.Jcana) EE-2006 (Matucana-Cocachacral AÑO (1) 2007 2012 2017 2022 2027 AÑO (1) 2007 2012 2017 2022 2027

246 141

2.56 1.22

2.63 1.31

2.52% 2.52%

630.22 171.48

647.45 184.13

TRAMO COCACHACRA • MATUCANA

879 453.91 239 298.77

1,608,306.87 437,619.13 2,433,697.51 662,207.33

3,368,412.39 916,542.57

4,426,931.68 1,204,564.90 TRAMO MATUCANA • COCACHACRA

903 501.48 256 951.96 1,652,284.01 469,902.51 2,500,243.93 711,058.69 3 460 517.42 984 156.37

4 547 980.60 1 293 426.25

* Fuente: Elaboración Propia.

936 329 33

0.46 1.33 1.97

1.04 2.11 2.05

2.64% 2.64% 2.64%

EE = IMDI x FD*FPLL 430.64 437.66 64.53

973.62 694.33 67.15

N = (36512)• EE-2006)•((1+r)"n-1l/LN(1+r) 603 464.32 613 293.96 90 426.42

1,107,046.17 1,125,078.51 165,885.91 1,680,639.44 1,708,014.87 251,836.29 2,333,977.59 2,371-,995.04 349,736.08 3,078,147.30 3,128,286.30 461,246.57

N = (365/2)* 'EE02006)*((1+r)"n-1 VLNl1+r}

1364354.11 972 970.12 94 098.56

2,502,887.00 1,784,898.99 172,622.39

3,799,706.57 2,709,707.80 262,063.14 5,276 818.90 3 763 089.88 363 938.56 6 959 289.54 4 962 920.37 479 977.40

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Canelera Cocachacra - Matucana Noa Vil/anueva, Marro Antonio

482 1.55 3.83 2.64% 747.05 1,845.94

1 046 854.56 1 ,920 438.89

2,915,474.91

4,048,847.67 5,339,789.70

2 586 743.86

4,745,342.54 7,204,044.44 10 004 571.98

13 194 448.11

IMD (Acumulado) 2,167 2,481.58 4,412.62 3,472 791.95 6,364,375.48 9,651,870.34 13,389,511.34 17,638,966.46 6 178,620.08 11,327,937.45 17,186,824.56 23 853 093.10 31 438 042.26

UNI-FIC Capitulo I: Antecedentes

1.4 GEOLOGIA

El Objeto es evaluar los problemas geodinámicos y recomendar las medidas correctivas e identificar los problemas de estabilidad de taludes y fenómenos de geodinámica externa.

Se ha seguido el siguiente esquema metodológico:

• Revisión de información existente en los cuadrángulos geológicos a escala 1 :100000 editados por el Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico; carta nacional a escala 1:100 000 del Instituto Geográfico Nacional.

• Trabajos de campo durante los cuales se realizaron análisis y observaciones relativas a los aspectos geológicos, geomorfológicos, estratigráficos y de geodinámico externa.

• Recomendaciones para tener en cuenta para los estudios de Ingeniería.

1.4.1 METODOLOGÍA DE TRABAJOS DE CAMPO

La vía se desarrolla a media ladera, en la margen izquierda del río Rímac, observándose que entre el Km. 63+000 y Km. 64+400 se encuentra un talud de rocas graníticas, de aproximadamente 30 m. de altura y 50º _{de pendiente. La}

litología esta fuertemente meteorizada presentándose una matriz arenosa y bloques, el talud es estable _(1J· Entre Km. 64+400 y Km. 66+000 la carretera transcurre por taludes menores de 3m con una inclinación intermedia entre 30º _y

50º_{, no encontrándose problemas geodinámicos. Las. fotografías se presentan}

en el Anexo del presente Informe.

1.4.2 MARCO GEOLÓGICO

Las unidades litológicas que afloran en nuestro tramo son: Km. 63+000 al Km. 63+400 la formación Grupo Rímac (Ti-ri) con rocas del tipo brechas y tobas andesiticas, y entre Km. 63+400 al Km. 66+000 la formación Santa Rosa (T-togr) con rocas del tipo tonalita y granodiorita. El plano geológico se muestra _en el Anexo del presente Informe en et Plano GG-01.

(1) Inspección Visual realizada en Enero del 2006- Proyecto de Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera Cocachacra - Matucana, Curso de Titulación por Actualización de Conocimientos 2005.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocechacra - Matucana

UNI-FIC Capitulo I: Antecedan/as

1.4.3 GEOMORFOLOGIA

Este tramo se caracteriza por estar ubicado en un valle intermedio, conformada por terrazas fluvio-aluvionales y pendientes abruptas de rocas intrusitas. El río en este sector presenta sectores sinuosos y los taludes disertados por quebradas que han sido identificadas en el estudio hidrológico.

1.4.4 ESTABILIDAD DE TALUDES

Se ha previsto considerar trabajos de desquinche de los bloques inestables y limpieza de los materiales desmoronados en la etapa de rehabilitación y mejoramiento de la carretera y en la etapa de mantenimiento rutinario, ya que estos fenómenos que los generan son de baja intensidad en los lugares identificados dentro de nuestro tramo en estudio.

1.5 GEOTECNIA

El objeto del estudio de suelos es conocer las características y condiciones del suelo que forman el pavimento. Para tal fin se llevo a cabo un trabajo previo de recopilación de información de estudios de rehabilitación, así como también un trabajo de exploración de campo, ensayos de laboratorio y trabajos de gabinete.

1.5.1 ENSAYOS Y MUESTREO

Los ensayos se realizaron en el Laboratorio de la Universidad Nacional de Ingeniería, de acuerdo a:

Características Físicas:

Análisis Granulométrico AASHTOT88 ASTM 0422 MTC E 204

! Límites de Consistencia : AASHTO T 891 ASTM D 4318 , MTC E 110/111 · ¡

j~·--·--·-··-···-- -··-•··---·--·--•-· .. ····---·· ---· - ---·· r . ·--- -·•• -· - -•-•· --- ---·-· ---··-,

Contenido de Humedad

Características Mecánicas:

i ....

Compactación Próctor Modificado

Relación Soporte ¡ _{___ gclli!()�icl J<?·B_J�.2_ ...}

--AASHTOT 18Q

AASHTOT 193

ASTM D 2216

1 ASTM D 1557 j 1

l

ASTM D 1883 1

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra • Matucana Noa Vil/anueva, Marco Antonio

MTC E 108

MTC E 115

MTC E 132

UNI-FIC Cepftu/o /: Antecedentes

Los resultados de los ensayos realizados se presentan en el Anexo del presente Informe c1>•

1.5.2 CANTERAS, FUENTES DE AGUA Y BOTADEROS

CANTERA SAN JUAN Ubicación:

Se ubica al lado derecho de la progresiva 69+860 de la Carretera Central. Accesibilidad:

El acceso se realiza a través de una trocha carrozable de 700 m. de longitud. Evaluación:

Diámetro máximo 20"

Material para chancar de 1" a 1 O" Agregado grueso de 1" a 3/8" Agregado fino de 3/8" a Nº ₁₀₀

508 mm. 47.4% 6.9% 14.6 % El material menor de 2" tiene la siguiente distribución:

Grava 60.6 %

Arena Finos

El material se clasifica como:

Uso:

Sistema SUCS Sistema AASHTO

36.8% 2.5%

Grava mal graduada (GP) A-1-a (O)

Para concretos asfálticos e hidráulicos, base granular, sub-base y rellenos. Disponibilidad:

Grava 2520 m3

Arena 5400 m3

Material para chancar de 1" a 1 O" 17064 m3

La potencia de la Cantera San Juan es 36,000 m3_•

FUENTE DE AGUA Km 66+000

Se considero la fuente de agua ubicado en el Km. 66+000 (Pte. Surco), ya que en general la vía se ubica al margen izquierdo. del río Rímac.

(1) Resultados de los Ensayos de Laboratorio del Estudio Geotécnico de la Rehabilitación de la Carretera Cocachacra -Matucana realizada en el año 2000 por PCI -Cese/.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehab11ítaci6n de la Carretera Cocachaaa -Matucana

UNu=JC Capitulo /: Antecedentes

BOTADERO SAN JUAN

El botadero se ubica en el Km. 69+860, es decir en la Cantera San Juan. Se ha previsto aprovechar las zonas ya explotadas, para el depósito y tratamiento de material excedente del producto de los trabajos de mejoramiento y rehabilitación.

La capacidad del botadero es de aproximadamente 50,000 m3_{• El material a}

eliminar en la Rehabilitación de la Carretera Cocachacra-Matucana es de 9,800 m3 _{<1>, por lo tanto la capacidad del botadero es suficiente para poder eliminar}

dicho material.

En el Anexo del presente Informe se muestra un esquema con la ubicación de la

Cantera San Juan, Fuentes de Agua y Botadero.

1.5.3 PERFIL ESTRATIGRÁFICO

Los resultados se tomaron de los ensayos de laboratorio realizados por PCI­ Cesel en el año 2000 en el Estudio de Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera Cocachacra - Matucana, dado que en la actualidad el pavimento no presenta fallas, para efectos académicos se tomo las condiciones iniciales que en esa fecha tenía el pavimento.

De acuerdo a los ensayos realizados permitieron definir que la estructura del pavimento esta formada por una carpeta estratigráfica de espesor variable, entre 15 y 20 cm, debido a los recapeos realizados en rehabilitaciones anteriores, los suelos que forman la base granular están formados principalmente por gravas bien y mal graduadas con pocos finos limosos y arcillosos de espesor variable entre 20 y 30cm, apoyados sobre una subrasante formada igualmente por material granular de características similares al de base pero de contenido de finos y plasticidad ligeramente mayor. El CBR de la subrasante es variable de 11 % a 57% <2>, predominando los valores superiores a 20% con promedio de 34%. El grado de compactación de la subrasante es de 93% <2> en promedio por lo que se considera un poco baja.

El Perfil Estratigráfico para el tramo comprendido entre los Km. 63+000 y Km. 66+000 se presentan en el Anexo del presente Informe.

(1) Planll/a de Metrados, Proyecto de Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera Cocachacra - Matucana (Km.63+000 - Km. 66+000). Volumen IV, Capitulo JI/ Planff/a de Metrados. Baboración: Grupo N°_06:

Curso de Tlfulacíón por Actua/lzacíón de Conocimientos 2005.

(2) Resultados de los Ensayos de Laboratorio del Estudio de Suelos y Pavimentos de la Rehabilftacíón de la Carretera Cocachaaa - Matucana rea/Izada en el año 2000 por PCI - Cese/.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitacíón de la CatT'etera Cocachscra -Matucana

UNI-FIC _{Capítulo I: Antecedentes}

1.5.4 Msr DE DISEÑO

De acuerdo al método AASHTO, para caracterizar la capacidad de soporte del suelo se emplea el Módulo Elástico o Módulo Resilente (Msr). El cálculo del módulo resilente del suelo de la subrasante se ha realizado mediante los resultados de los ensayos de CBR de laboratorio con la densidad in-situ para cada una de las secciones en estudio. Ver Cuadro 1-04.

En el Anexo del presente Informe se adjunta el Gráfico A-01 del Percentil, para un grado de confianza del 95% el valor de Msr de diseño de 91.5 Mpa.

Nº CBR

(Mpa)

1 30

2 22

33

4 22

5 44

6 45

7 40

8 19

9 57

10 20

CUADRO 1-04

DETERMINACIÓN DEL PERCENTIL

Msr Msr Msr

(psi) Ordenado (Mpa) 14,955 17,731 124

13 613 16 709 117

15,367 16,611 116

13,613 16,199 113 16,611 15,367 108 16,709 14,955 105

16,199 13,613 95

12 979 13,201 92 17,731 12,979 91 13,201

Valores>= Porcentaje

que Msr-1 >=que 1 10.00%

2 20.00%

3 30.00%

4 40.00%

5 50.00%

6 60.00%

8 80.00%

9 90.00%

10 100.00%

* Fuente: Proyecto de Rehabilitación y Mejoramiento de la Ca"etera Cocachacra - Matucana (Km.63+000 - Km.66+000). Volumen 11, Capftulo VI Diseño de Pavimentos. Elaboración: Grupo Nº_{06. Curso de Titulación por Actualización de Conocimientos 2005.}

1.6 DISEÑO DE PAVIMENTOS

El proceso de la información de campo y de laboratorio, así como la inspección de zonas críticas en la carretera, han permitido establecer y adoptar la alternativa de solución más recomendable para la rehabilitación y mejoramiento del pavimento.

1.6.1 EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO

Se efectuó el trabajo de campo de evaluación superficial del estado del pavimento (1>· La clasificación de tipos de falla existentes y los resultados se muestran en el catalogo de la Figura 3.2.1 en el Anexo del presente Informe.

(1) Resultados de Evaluación Superficial del Pavimento del Estudio de Suelos y Pavimentos de la Rehab/Utación de ta Carretera Cocachacra -Matucana reallzada en el año 2000 por PCI -Cese/.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabf/itac/6n de la Carretera Cocachacra - Matucana

UNI-FIC Capitulo /: Antecedentes

Los suelos que forman la . estructura del pavimento están compuestos

principalmente por gravas limosas y arcillosas de baja plasticidad, apoyados sobre una sub-rasante formada igualmente por material granular.

La carpeta asfáltica presenta espesores considerables, entre 10 y 20 cm. en la mayor parte del sector, debido a los trabajos de rehabilitación anteriores que consistieron en la colocación de recapeos de 5 a 8 cm. de espesor.

En la actualidad el pavimento no presenta fallas, pero para efectos académicos se tomo las condiciones iniciales que en esa fecha tenía el pavimento (año 2000).

1.6.2 DISEÑO DEL PA V/MENTO

El método de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), versión 1993, establece que la estructura de un pavimento debe satisfacer un determinado Número Estructural, el cuál se calcula en función de: a) El tráfico que transcurrirá por la vía, durante un determinado número de años (período de diseño); b) La resistencia del suelo que soportará al pavimento; y, c) Los niveles de serviciabilidad deseados para la vía, tanto al inicio como al final de su vida de servicio.

Adicionalmente, deben considerarse determinados parámetros estadísticos, que funcionan como factores de seguridad que garantizan que la solución obtenida cumpla con un determinado nivel de confianza.

Para diseñar el refuerzo, para cada uno de los tres casos a desarrollar: 10 años, 20 años y refuerzo a los 1 O años para un período adicional de 1 O años, en primer lugar se debe encontrar el Número Estructural efectivo del pavimento existente. La diferencia entre el Número Estructural total requerido (SN req) y el Número Estructural efectivo (SN ef), será el Número Estructural del refuerzo (SN ref).

Cabe indicar que para el Diseño del Pavimento se usó el método de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), versión 1993 para pavimentos nuevos ( ensanche de la plataforma actual del pavimento para la incorporación de espirales de transición en curvas horizontales) y para la capa de refuerzo a colocar encima del pavimento existente.

Existen otros métodos como el de AASHTO, versión 2002, que es un método menos conservador que el AASHTO, versión '93. Las cargas de tráfico se han

Estudio de Tréfico para el Mejoramiento y Rehabilitación da la Carretera Cocachacra -Matucana

UNI-F/C Capitulo /: Antecedentes

venido realizando con conceptos que fueron desarrollados hace 40 años, pero que todavía tienen cierta validez. En la Guía MSHTO 2002, se plantea el uso de un espectro de carga que mide las deformaciones. La Metodología MSHTO se ajusta mejor a las características de nuestro medio por lo que es recomendada y aceptada por las entidades gubernamentales de nuestro país.

Otro método es del Instituto del Asfalto - Manual Series Nº_{1 (MS-1), método} utilizado para pavimentos en rehabilitación.

Los cálculos se presentan en el Anexo del presente Informe.

1.6.3 ALTERNATIVA DE DISEÑO

Para el presente Informe se considero la colocación de un refuerzo de 5cm encima de la estructura del pavimento actual para resistir el futuro tráfico proyectado, ya que el pavimento en la actualidad no presenta fallas. Además para el ensanche de la plataforma actual del pavimento para la incorporación de espirales de transición en curvas horizontales se diseño con el método MSHTO, versión 1993 para pavimentos nuevos.

1. 7 HIDROLOGÍA

El estudio hidrológico tiene por objeto determinar el régimen pluvial en la zona de emplazamiento de la carretera y las características físicas e hidrológicas de las cuencas que inciden en ella para la estimación de las descargas máximas y los parámetros de diseño de las obras de arte.

Esta especialidad en el presente proyecto está dirigida al estudio hidrológico de la cuenca del Río Rímac que rige el comportamiento hidrológico del área de influencia del tramo en estudio.

El procedimiento seguido en el estudio fue el siguiente:

• Recopilación de la información cartográfica y pluviométrica. • Selección de las estaciones pluviométricas.

• Análisis de consistencia de la información.

• Estudio de las características fisiográficas de las cuencas.

• _{Determinación de las precipitaciones máximas en 24 horas para diferentes·} períodos de retorno.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra -Matucana

UNI-FIC

• Trazo de inapas de lsoyetas.

• Cálculo de las descargas máximas en los lugares requeridos.

Capitulo I: Antecedentes

Las estaciones pluviométricas seleccionadas c1i para la elaboración y

procesamiento de los datos y obtención de resultados se muestran en el Cuadro

1-05 con los principales parámetros:

Estación Cuenca

Matucana Rímac

Autisha (*) Rímac

Chalilla Lurín

CUADRO 1-05

ESTACIONES PLUVIOMÉTRICAS

Altitud msnm Latitud Longitud

2378 11º_{50 ' 76}º_23'

2250 11°_{44' 76}°_37'

4 0 50 11º_{56' 76}°_20'

Periodo de Registro 1964-1998

1980-1996

1969-1983 * Fuente: Proyecto de Rehabilitación y Mejoramiento de la Ca"etera Cocachacra - Matucana

(Km.63+000-Km.66+000). Volumen 11, Capitulo VII Hidrologla y Drenaje. Elaboración: Grupo Nº_{06. Curso de Titulación por Actualización de Conocimientos 2005.}

(*) Estación con periodo de registro incompleto

Los cálculos hidrológicos y planos se muestran en el Anexo del presente Informe.

1.7.1 SUBCUENCAS

En el tramo en estudio el trazo de la vía se desarrolla por una topografía que se va tornando accidentada. El cauce del río Rímac se va encañonando y se mantiene en la margen izquierda de la carretera, captando en su recorrido el aporte hídrico de la quebrada Huacre y de tributarios menores.

La quebrada Huacre cruza la vía en el km. 64+670 a traves de una alcantarilla del tipo marco de 2.00x2.00 m. Cabe señalar, asimismo, la ocurrencia de erosión en la margen izquierda del río que requiere protección, fenómeno que se presenta entre Km. 64+640 al Km. 64+700, para lo cual se ha sugerido la protección con muro de enrocado para defensa de la ribera.

1.7.2 PRECIPITACIÓN MÁXIMA

La precipitación máxima caída sobre las subcuencas se determinó con· los planos de isoyetas (Anexo) trazadas para períodos de retorno de 10, 20, 50 y 100 años.

(1) Selección en base al principio de proximidad para las estaciones Involucradas.

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra - Matucana

UNI-FIC

Cuenca Nº

001

Nombre

CUADRO 1-06 PRECIPITACIÓN MÁXIMA

Ubicación Período de retorno

(km) (años)

Oda. Huacre 64+670 10 ₂₀

Capitulo I: Antecedentes

Precipitación

(mm) 37.50

47.31 * Fuente: Proyecto de Rehabilitación y Mejoramiento de la Ca"etera Cocachacra - Matucana

(Km.63+000- Km.66+000). Volumen 11, Capítulo VII Hidrología y Drenaje. Elaboración: Grupo Nº_{06. Curso de Titulación por Actualización de Conocimientos 2005.}

1.7.3 ESTIMACIÓN DE LOS CAUDALES MAxlMOS

Para los caudales calculados se utilizó el método racional, muy utilizados en el país, y se muestran en el siguiente cuadro.

CUADRO 1-07

CAUDALES MÁXIMOS EN SUBCUENCAS - MÉTODO RACIONAL

Long. Pendl Tiempo Periodo p

Cuenca Ubicación de Area Intensidad Caudal

Nº Nombre _(km) Cauce ente _concent. Retorno máx _{(km2) (mm/hr) (m}3_/s)

(km) (m/m) _T

e (hr) (af\os) (mm)

001 _Huacre Qda. 64+670 3.95 .4291 0.264 10 37.50 7.36 23.35 20.00

20 47.31 29.46 28.00

* Fuente: Proyecto de Rehabilitación y Mejoramiento de la Ca"etera Cocachacra - Matucana (Km.63+000 -Km.66+000). Volumen 11, Capítulo VII Hidrología y Drenaje. Elaboración: Grupo Nº_{06. Curso de Titulación por Actualización de Conocimientos 2005.}

1.8 DRENAJE

Como metodología del estudio se procedió con los trabajos siguientes:

• _{Identificación en el terreno, de quebradas y cauces importantes registrados} en la cartografía 1 :25,000 y observación del cruce con la vías y sus características.

• Evaluación del estado de las obras de arte, pontones, alcantarillas, cunetas, obras complementarias.

• Inventario de alcantarillas y cunetas.

1.8.1 ALCANTARILLAS

En el tramo en estudio, se ha previsto el cambio de dos alcantarillas del tipo TMC 024" y una del tipo arco por otras alcantarillas del tipo TMC 036", las mencionadas

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra -Matucana

UNI-FIC Capítulo /: Antecedentes

alcantarillas sirven para evacuar descargas de las cunetas, el cambio involucra la colocación de cabezales de ingreso y de salida, la construcción de estructuras de ingreso a la salida con emboquillado de piedra.

Se proyecta también el acondicionamiento de entrega de cunetas a las alcantarillas existentes en los tramos que presentan mayores longitudes que las exigidas en el reglamento.

Se recomienda reparaciones menores y limpieza de estructuras de alcantarilla. El resumen es el siguiente:

• Alcantarilla nueva TMC 036" en las progresivas del Km. 64+109, Km. 65+134.80 y en el Km. 65+390, involucrando las estructuras de ingreso del tipo buzón y salida del tipo alero recto con emboquillado de piedra.

•

�se

trabajo tales como reparaciones, limpieza de estructura y del cauce.

Criterios de Diseño:

Para la verificación de la sección hidráulica de las alcantarillas de alivio existentes consistió en analizar el caso más desfavorable en cuanto a área de escurrimiento y pendiente para el respectivo calculo de la sección hidráulica requerida y cotejamiento con la sección de la alcantarilla existente. El intervalo entre alcantarillas de alivio será en promedio de 368m.

El área media de escurrimiento con los valores precedentes será:

A = 368 m x 120 m A = 44,160 m2 _{(4.42 Ha)}

ALC 368

1 ALC

Aplicando el Método Racional: Q = 0.278 CIA

C = 0.44 (Según Cuadro de Coeficientes del estudio hidrológico para pendientes de 2 a 7% y periodo de retorno de 25 años en caso de alcantarillas)

A= 0.044 Km2

Reemplazando:

a

Aplicamos la ecuación de intensidad:

I

= 0.280049 p

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabllitación de la Carretera Cocechacra -Matucana

UNI-FIC Capitulo I: Antacedentas

El "tiempo de concentración" según Hathaway es:

0.606(Ln)0.467

Te

s0.234

El tiempo de concentración:

S=_{0.06 (6% caso más desfavorable)}

Te= _{0.35 hr}

Reemplazando: 1 = _{0.5260 P}

Se completa el cálculo con las precipitaciones máximas calculadas para la cuenca en estudio del Estudio de Hidrología (ver cuadro siguiente).

CUADRO 1-08

Tramo Km. Precipitación _{P ( mm.)} Intensidad _{1 (mm/h)} Caudal _(m3/s)

6 63+000 - 66+000 47.31 24.89 0.134

* Fuente: Proyecto de Rehabilitación y Mejoramiento de la Ca"etera Cocachacra - Matucana (Km.63+000 - Km.66+000). Volumen 11, Capitulo VII Hidrologfa y Drenaje. Elaboración: Grupo Nº_{06. Curso de Titulación por Actualización de Conocimientos 2005.}

Las secciones mínimas encontradas en alcantarillas de alivio son:

TMC 0 24" cuya sección es 0.28 m2

Tomando la sección tubo 0 24" que es la de menor sección, cuya capacidad con la pendiente crítica es de 0.425 m3_/seg.

Con estos datos la verificación arroja: Capacidad tubo 24" :

• con pendiente crítica= _{0.425 m}3_{/seg � 0.134 m}3_/seg

• con pendiente mínima 0.5 % = _{0.283 m}3_{/seg � 0.134 m}3_/seg

Capacidad tubo 36" :

• con pendiente crítica= _{1.13 m}3_{/seg � 0.134 m}3_/seg

• con pendiente mínima 0.5 % = _{0.878 m}3_{/seg � 0.134 m}3_/seg

Como se puede apreciar las estructuras existentes de las alcantarillas con dimensiones mínimas, cumplen adecuadamen�e su función hidráulica, pero en el campo se ha notado deficiencia en cuanto a su adecuado mantenimiento y limpieza, razón por la que se ha optado por cambiar estas estructuras a un diámetro mínimo comercial y que el reglamento lo exige, siendo este de TMC 036".

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra - Matucana

UNI-FIC Capitulo /: Antecedentes

1.8.2 CUNETAS

En cuanto a drenaje superficial se ha registrado los siguientes casos:

• Una zona que no tiene cunetas (Km. 65+770.5- Km. 65+758.25), en la que se

requiere dicha estructura.

• Para el efecto se ha identificado los sectores en que es necesario una cuneta revestida triangular, indicando el intervalo entre progresivas y el lado que corresponde.

• Asimismo se ha previsto la colocación de losas de concreto sobre las cunetas existentes a ambos lados de la carretera, ubicada entre el tramo del Km. 64+800 al Km. 64+400, para el cruce peatonal y para mejorar la circulación vehicular en el tramo con curvas de desarrollo.

Criterios de Diseño:

Considerando que la longitud del tramo es corta (3.0 Km) y siendo la condición homogénea, se ha analizado el caso típico más desfavorable. La mayor longitud de cuneta continua proyectada es 380.50 m. comprendida entre los Km 65+390 y Km 65+ 770.50 y por lo tanto es el caso crítico que requiere análisis.

Área de escurrimiento:

A = 380.50m x 120m = 45,660 m2 _{(0.04566 Km}2

)

Para el cálculo del caudal aplicamos la Fórmula Racional

Q = 0.278 CIA

C= 0.44 (Del Cuadro de Coeficientes de Anexo E de Hidrología para pendientes comprendidas entre 2 y 7 % )

A= 0.04566 Km2

Reemplazando: Q = 0.005585 1

Aplicamos la ecuación de intensidad: _{1 =} 0.280049 _P

le (0.6)

El tiempo de concentración según Hathaway es:

Para L=0.3805 n=0.2

0.606(Ln) 0.467

Te =

S0.234

S=0.06 (6% caso más desfavorable} Te= 0.352 hr

Estudio de Tráfico para el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra -Matucana

CapitJJlo /: Antecedentes

Con este valor calculamos la inteni:,idad 1:

l=0.524P

Se completa el cálculo con las precipitaciones máximas calculadas para la cuenca en estudio del Estudio de Hidrología (ver cuadro siguiente)

CUADRO l-09

Tramo Km. Precipitaci6n _{P( mm.)} Intensidad Caudal 1 (mm/h) (m3/s)

63+000 - 66+000 47.31 24.79 0.138

* Fuente: Próyecto de Rehabilftación y Mejoramiento de la Carretera Cocachacra - Matucana (Km.63+000 -Km.66+000). Volumen 11, Capitulo VII Hidrologfa y Drenaje. Baboraci6n: Grupo N°06. Curso de Titulación por Actualización de Conocimientos 2005.

La verificación de la sección hidráulica se hará para las condiciones siguientes: S =0.06

Pen(fiente predominante en el tramo Sección de canal triangular revestido Coeficiente de Manning

1.00 m x 0.30 m de profundidad

0.015

La sección acb.Jal de la cuneta es:

�

1======::======

j

---

---.30

1� .20 L'.'.)1

1.5 1.5 .

Calcularemos la velocidad del flujo en la cuneta, para lo cual emplearemos la

formula _de Manning:

Reemplazando:

R2nxS112

V=--­

n

A R=­ p

A=0.067m2 _R=0.084m Reemplazando en la formula de Manning para el cálculo de la velocidad:

V= (0.084)

_0.015

x(0.06)"2

de donde V = 3.12 m/seg

Calculando el caudal transportado en la cuneta, según: Q = Ax V

Reemplazando los valores calculados de A y V, se obtiene:

Q = 0.067 x 3.12 entonces, Q = 0.21 m3_{/seg, Q cuneta > Q diseño}

Estudio de Trfllico para el Mejoramiento y Rehabílílaci6n de Ja CatTetera Cocachaaa - Matucana

UNI-FIC Capitulo I: Antecedentes

El caudal de la cuenta existente es mayor que el caudal de diseño, por lo tanto queda verificada la sección de cuneta existente.

1.8.3 MUROS

En la progresiva del Km. 64 + 670, ubicamos una estructura de evacuación del tipo alcantarilla de concreto armado, que evacua las aguas y partículas de arrastre provenientes de las partes altas de la quebrada Huacre, a la cuenca del rió Rímac, esta evacuación se realiza por terreno natural hasta una vez que el agua ingresa a la alcantarilla.

Existe un muro de contención de concreto armado que brinda protección y estabilidad a la plataforma de la vía, que se encuentra a escasos metros del cauce del río, el corto distanciamiento es producto de la erosión originada por las corrientes del río en sus épocas de avenidas, razón por la cual surgió la necesidad de confinar y estabilizar la base del muro existente, sugiriendo los trabajos de construcción de un enrocado de piedra en toda la longitud del muro.

1.8.4 RELACIÓN DE OBRAS DE ARTE A EJECUTAR

En el Cuadro 1-10 se presentan la relación de Obras de Arte a ejecutar.

Estudio de Tráfico pera el Mejoramiento y Rehabilitación de la Carretera Cocachacra -Matucana

Noa Vi/lanueva, Marco Antonio 22

CUADRO 1-10

OBRAS DE ARTE A EJECUTAR

TIPO DE TRABAJO UBICACIÓN UNIDAD METRADO

Alcantarilla TMC 36": 64+109 unid 1

65+134 unid 1

65+390 unid 1

Cunetas revestidas Tipo 1: 63+814 63+937 (O) mi 123 63+960 64+043 (1) mi 83

64+542 64+659 (O) mi 117

65+758 65+771 (O) mi 13

64+950 65+390 (1) mi 440

64+800 65+135(0) mi 335

Cunetas revestidas Tipo 11: 64+950 65+390 (1) mi 440

64+800 65+135 (O) mi 335

Tapas de concreto para 64+950 65+390 (1) mi 440

cunetas:· 64+800 65+135(0) mi 335

Emboquillado de piedra: 63+107 unid 1

63+640 unid 1

63+627 unid 1

64+109 unid 1

64+367 unid 1

64+670 unid 1

65+134 unid 1

65+390 unid 1

Limpieza de alcantarillas: 63+107 unid 1

63+337 unid 1

63+640 unid 1

63+627 unid 1

64+367 unid 1

64+670 unid 1

Demolición de estructuras: 63+827 unid 1

64+109 unid 1

64+367 unid 1

65+135 unid 1

65+390 unid 1

63+814 63+937 (O) mi 123

63+960 64+043 (1) mi 83

64+542 64+659 (O) mi 117

64+950 65+390 (1) mi 440

64+800 65+1°35 (O) mi 335

Gaviones: 64+640 64+700 mi 60

Enrocado: 64+640 64+700 mi 60