Proyecto De Geotecnia.docx

INDICE 1.

INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 1

2.

OBJETIVOS ................................................................................................. 2

2.1.

OBJETIVO GENERAL .................................................................................. 2

2.2.

OBJETIVO ESPECIFICO ............................................................................. 2

3.

ANTECEDENTES......................................................................................... 2

4.

MARCO TEORICO ....................................................................................... 3

4.1.

PROYECTOS DE CARRETERAS ................................................................ 3

4.2.

DEFINICIÓN DE CARRETERA .................................................................... 4

4.3.

TOPOGRAFÍA .............................................................................................. 4

4.4.

GEOLOGÍA Y GEOTÉCNIA ......................................................................... 4

4.5.

HIDROLOGÍA Y HIDRAULICA ..................................................................... 5

4.6.

IMPACTOS AMBIENTALES ......................................................................... 6

4.7.

MOVIMIENTO DE TIERRAS ........................................................................ 7

4.8.

BANCOS DE PRÉSTAMO ........................................................................... 8

5.

CARACTERISTICAS DEL TERRENO.......................................................... 9

5.1.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA ......................................................................... 9

5.2.

CLIMA........................................................................................................... 9

5.3.

RELIEVE TOPOGRAFICO ......................................................................... 10

6.

DISEÑO GEOMÉTRICO ............................................................................ 10

6.1.

TIPO DE CARRETERA .............................................................................. 10

6.2.

TIPO DE TERRENO ................................................................................... 10

6.3.

VELOCIDAD DE PROYECTO .................................................................... 11

6.4.

ANCHO DE PISTA ..................................................................................... 12

6.5.

ANCHO DE BERMAS................................................................................. 13 0

6.6.

PENDIENTE TRANSVERSAL DE BERMAS .............................................. 13

6.7.

PENDIENTES LONGITUDINALES MÁXIMA ............................................. 14

6.8.

TRAZOS DE LA CARRETERA ................................................................... 15

6.8.1. TRAZO A .................................................................................................... 17 6.8.2. TRAZO B .................................................................................................... 18 6.8.3. TRAZO C .................................................................................................... 19 6.9.

ELECCIÓN DEL MEJOR TRAZO ............................................................... 20

6.10. COORDENADAS DE TRAMO “B” .............................................................. 21 7.

SECCIONES TRANVERSALES ................................................................. 22

7.1.

SECCIÓN DE ANÁLISIS N°26 ................................................................... 22

7.2.

SECCIÓN DE ANÁLISIS N°27 ................................................................... 22

7.3.

SECCIÓN DE ANÁLISIS N°28 ................................................................... 23

7.4.

SECCIÓN DE ANÁLISIS N°29 ................................................................... 23

7.5.

SECCIÓN DE ANÁLISIS N°30 ................................................................... 23

7.6.

SECCIÓN DE ANÁLISIS N°31 ................................................................... 24

7.7.

SECCIÓN DE ANÁLISIS N°32 ................................................................... 24

7.8.

SECCIÓN DE ANÁLISIS N°33 ................................................................... 24

7.9.

SECCIÓN DE ANÁLISIS N°34 ................................................................... 25

7.10. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°35 ................................................................... 25 8.

SECCIONES CRÍTICAS ............................................................................. 25

8.1.

SECCIÓN CRÍTICA N°1 ............................................................................. 26

8.2.

SECCIÓN CRÍTICA N°2 ............................................................................. 26

9.

DATOS DE SUELO .................................................................................... 26

10.

SOFTWARE DE CÁLCULO GEOSTUDIO 2004 ........................................ 27

10.1. MÉTODOS DE CÁLCULO .......................................................................... 27

1

10.2. GEOMETRÍA Y ESTRATIGRAFÍA ............................................................. 27 10.3. SUPERFICIE DE DESLIZAMIENTO .......................................................... 28 10.4. PRESIÓN HIDROSTÁTICA ........................................................................ 28 10.5. PROPIEDADES DE LOS SUELOS ............................................................ 28 10.6. TIPOS DE CARGAS ................................................................................... 29 11.

DESARROLLO ........................................................................................... 29

11.1. PARÁMETROS UTILIZADOS .................................................................... 29 11.2. SECCIÓN CRÍTICA Nº1 ............................................................................. 30 11.3. SECCIÓN CRÍTICA Nº2 ............................................................................. 32 12.

CONCLUSIÓN ............................................................................................ 34

ANEXOS ............................................................................................................... 35

2

INDICE DE FIGURAS Figura 1: Tramo Carretero ....................................................................................... 3 Figura 2: Estudio Geotécnico .................................................................................. 5 Figura 3: Impacto Ambiental.................................................................................... 6 Figura 4: Movimiento de Tierras .............................................................................. 7 Figura 5: Banco de Préstamo .................................................................................. 8 Figura 6: Relieve Topográfico ............................................................................... 10 Figura 7: Mapa Cartográfico .................................................................................. 11 Figura 8: Trazos de las Alternativas (AutoCAD) .................................................... 15 Figura 9: Trazos de las Alternativas (Google Earth).............................................. 16 Figura 10: Perfil Longitudinal Trazo A ................................................................... 17 Figura 11: Perfil Longitudinal Trazo B ................................................................... 18 Figura 12: Perfil Longitudinal Trazo C ................................................................... 19 Figura 13: Elección de Mejor Trazo ....................................................................... 20 Figura 14: Puntos de Intersección Tramo B .......................................................... 21 Figura 15: Sección de Análisis N°26 ..................................................................... 22 Figura 16: Sección de Análisis N°27 ..................................................................... 22 Figura 17: Sección de Análisis N°28 ..................................................................... 23 Figura 18: Sección de Análisis N°29 ..................................................................... 23 Figura 19: Sección de Análisis N°30 ..................................................................... 23 Figura 20: Sección de Análisis N°31 ..................................................................... 24 Figura 21: Sección de Análisis N°32 ..................................................................... 24 Figura 22: Sección de Análisis N°33 ..................................................................... 24 Figura 23: Sección de Análisis N°34 ..................................................................... 25 Figura 24: Sección de Análisis N°35 ..................................................................... 25 Figura 25: Sección Critica N°1 .............................................................................. 26 Figura 26: Sección Critica N°2 .............................................................................. 26 Figura 27: Determinación de Región ..................................................................... 30 3

Figura 28: Determinación para el análisis del factor de seguridad ........................ 31 Figura 29: Verificación de la estabilidad ................................................................ 31 Figura 30: Diagrama de Cálculo ............................................................................ 32 Figura 31: Determinación de Región ..................................................................... 32 Figura 32: Determinación para el análisis del factor de seguridad ........................ 33 Figura 33: Verificación de la estabilidad ................................................................ 33 Figura 34: Diagrama de Cálculo ............................................................................ 34

4

INDICE DE TABLAS Tabla 1: Velocidad de Proyecto............................................................................. 12 Tabla 2: Ancho de Pista ........................................................................................ 13 Tabla 3: Ancho de Bermas .................................................................................... 13 Tabla 4: Pendientes Longitudinales Máximas ....................................................... 14 Tabla 5: Trazo A .................................................................................................... 17 Tabla 6: Trazo B .................................................................................................... 18 Tabla 7: Trazo C.................................................................................................... 19 Tabla 8: Coordenadas del Tramo B ...................................................................... 21 Tabla 9: Datos del Suelo ....................................................................................... 26

5

ANALISIS DEL TALUD CRÍTICO DEL TRAMO CARRETERO EN EL MUNICIPIO DE VILLAMONTES 1.

INTRODUCCIÓN

Una carretera es una infraestructura de transporte especialmente acondicionado dentro de toda una faja de terreno denominada derecho de vía, con el propósito de permitir la circulación de vehículos de manera continua en el espacio y en el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y comodidad. En el proyecto integral de una carretera, el diseño geométrico es parte más importante ya que a través de él se establece configuración geométrica tridimensional, con el propósito de que la vía sea funcional, segura, cómoda, estética y compatible con el medio ambiente. Una vía será funcional de acuerdo a su tipo, características geométricas y volúmenes de tránsito, de tal manera que ofrezca una adecuada movilidad a través de una suficiente velocidad de operación. Los taludes tienen zona de emplazamiento que comprende, además de la vía, una franja de terreno a ambos lados de la misma. Su objetivo es tener suficiente terreno en caso de ampliación futura de la carretera y atenuar en gran medida, los peligros de accidentes motivados por obstáculos dentro de dicha zona, los cuales deben ser eliminados. Cuando el talud se produce en forma natural, sin intervención humana, se denomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son hechos por el hombre se denominan cortes o taludes artificiales, según sea la génesis de su formación; en el corte, se realiza una excavación en una formación térrea natural, en tanto que los taludes artificiales son los inclinados de los terraplenes. También se producen taludes en los bordes de una excavación que se realice a partir del nivel del terreno natural, a los cuales se suele denominar taludes de la excavación. Este proyecto se dispone a analizar el talud más crítico que existe en nuestro tramo carretero en el municipio de Villamontes con ayuda del programa de GeoStudio, el cual nos analizara si nuestro talud crítico cumple con las condiciones de estabilidad que debe tener un talud. 1

2.

OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL El objetivo del presente proyecto es proponer un análisis de estabilidad del talud critico de un tramo carretero en el Municipio de Villamontes, utilizando conocimientos teóricos y prácticos aprendidos en la materia, aplicando de manera practica el software de cálculo GeoStudio 2004. 2.2. OBJETIVO ESPECIFICO 

Identificar el talud más crítico que se tiene en el tramo carretero.



Aprender a utilizar el software de cálculo GeoStudio 2004 para poder analizar el talud mas critico



Identificar los criterios y las normas establecidas en el Manual de Carreteras de la Asociación Boliviana de Carreteras.



Realizar los 3 trazos opcionales de nuestra carretera en el plano topográfico y elegir la mejor opción tomando en cuenta la longitud y el relieve topográfico

3.

ANTECEDENTES

Desde la antigüedad, la construcción de carreteras ha sido uno de los primeros signos de civilización avanzada. Cuando las ciudades de las primeras civilizaciones empezaron a aumentar de tamaño y densidad de población, la comunicación con otras regiones se tornó necesaria para hacer llegar suministros alimenticios o transportarlos a otros consumidores. En Bolivia a nivel de las alcaldías, canalizan los fondos provenientes de los impuestos de la población, así como instituciones internacionales que apoyan el desarrollo local, mediante la ejecución de proyectos de diferente índole, pero a pesar de todo lo antes mencionado el sector rural siempre pasa a segundo plano con respecto a recibir dicho apoyo. En este caso las vías de comunicación terrestres en dicha zona, siempre se han caracterizado por su estado de deterioro y los 2

problemas que causa la producción del polvo generado por la calidad de sus rasantes. Cabe mencionar un punto muy importante, que es el aumento significativo de los volúmenes de tránsito en estas carreteras esto sin mencionar expansión del radio urbano. El gobierno central se encarga de prestar mantenimiento a carreteras pavimentadas y no pavimentadas, hasta cierto momento aplaco la necesidad que presenta este tramo, el socavamiento producido por el flujo de las escorrentías producen huecos o baches que contribuye al deterioro de los vehículos que circulan en este tramo. Los antecedentes anteriormente presentados, mencionan las condiciones que a nivel histórico ha mostrado el tramo en estudio, lo cual ayudara para conocer cuáles han sido los puntos más vulnerables y de importancia los cuales se consideraran al momento de realizar el diseño geométrico y estructural. 4.

MARCO TEORICO

4.1. PROYECTOS DE CARRETERAS La construcción de carreteras requiere la creación de una superficie continua, que atraviese obstáculos geográficos y tome una pendiente suficiente para permitir a los vehículos o a los peatones circular. El proceso comienza a veces con la retirada de vegetación (desbroce) y de tierra y roca por excavación o voladura, o la construcción de terraplenes, puentes y túneles, seguido por el extendido del pavimento. Figura 1: Tramo Carretero

3

4.2. DEFINICIÓN DE CARRETERA Una carretera es una vía de dominio y uso público, proyectada y construida fundamentalmente para la circulación de vehículos automóviles. Una carretera también se define como una obra de infraestructura que contribuye al progreso y desarrollo del país, pueblo o nación que la proyecta y construye. 4.3. TOPOGRAFÍA El trabajo topográfico para el diseño geométrico de una carretera consiste en realizar primeramente un reconocimiento preliminar el cual consiste en examinar una zona del relieve terrestre con el propósito de fijar puntos obligados. Podemos decir que hay dos clases de puntos obligados: los topográficos o técnicos y los políticos o sociales. Los trabajos de levantamiento y diseño son las tareas más comúnmente asociadas con la fase de pre – construcción de un camino. El levantamiento proporciona información específica de diseño para determinar los planos del camino y las secciones de cruce, detalles de diseño, como alcantarillas atravesadas, ampliación de curvas y estimación del movimiento de tierras. 4.4. GEOLOGÍA Y GEOTÉCNIA La geología en obra viales juega un papel muy importante pues la mayoría de las carreteras, túneles, y demás obras viales utilizan la geología para realizar estudio de suelo de los terrenos que se utilizaran para dichas obras. Son contadas las obras de ingeniería civil que guardan relación tan estrechamente con la geología como las carreteras. Se puede esperar que todo proyecto de carreteras importante encuentre una gran variedad de condiciones geológicas, puesto que se extienden grandes distancias.

4

Figura 2: Estudio Geotécnico

Aunque será extraño que una carretera requiera actividades constructivas en las profundidades del subsuelo, los cortes que se realizan para lograr las gradientes uniformes que demandan las autopistas modernas proporcionan por necesidad una multitud de oportunidades de observar la geología. También la geotecnia juega un papel muy importante ya que la investigación geotécnica está orientada a conocer las características y la calidad de los suelos que constituyen el perfil de la subrasante natural, basándose en el conocimiento del tipo de suelos a lo largo del trazado, su caracterización, su clasificación, y la determinación de las propiedades físicas y mecánicas, para determinar las condiciones geotécnicas

de los materiales que constituyen la mencionada

subrasante, aptitud resumida en el conocimiento de la relación entre la variación de la resistencia a la penetración de un suelo (CBR), y su capacidad de soporte como base de sustentación para la implementación de pavimentos flexibles o rígidos. 4.5. HIDROLOGÍA Y HIDRAULICA Para que una carretera preste un servicio adecuado depende en gran medida de su sistema de drenaje. La acumulación de aguas sobre la calzada, producto de la precipitación pluvial, aún en pequeñas cantidades presenta un peligro para el tráfico y la estructura del pavimento. La infiltración del agua a la superficie del pavimento puede producir el reblandecimiento de esta y deteriorar la estructura de la vía, obligando a su 5

reparación a veces costosa, además la socavación e inundación de un área puede llegar a cortar la superficie de rodadura, produciendo en ciertas ocasiones "hundimientos, debido a ello, se "hace necesario el estudio del drenaje como parte esencial de un buen proyecto, el cual en muchas ocasiones a llegado a influir en la variación del trazo de la vía. La finalidad del drenaje superficial es alejar las aguas, propias y adyacentes, que fluyen por la superficie de la carretera, para evitar la influencia de las mismas sobre su estabilidad y transitabilidad, así como para limitar las operaciones de conservación. 4.6. IMPACTOS AMBIENTALES Una evaluación ambiental es un estudio utilizado para predecir los efectos potenciales y las consecuencias ambientales de una acción propuesta y las alternativas posibles en las características físicas, biológicas, culturales y socioeconómicas en un lugar dado. La EA estudia los conflictos o limitaciones de los recursos naturales que pueden afectar la viabilidad del proyecto. La misma sirve para examinar como el proyecto propuesto puede dañar a los pobladores, comunidades o su subsistencia. Figura 3: Impacto Ambiental

El informe de la EA proporciona información relevante sobre el proyecto, el estado del ambiente afectado, y los tipos de impactos ambientales potenciales que pueden resultar de la ejecución de alternativas propuestas a la acción. 6

4.7. MOVIMIENTO DE TIERRAS Se denomina movimiento de tierras al conjunto de operaciones que se realizan con los terrenos naturales, a fin de modificar las formas de la naturaleza o de aportar materiales útiles en obras públicas, minería o industria. Las operaciones del movimiento de tierras en el caso más general son: 

Excavación o arranque.



Carga.



Acarreo.



Descarga.



Extendido.



Humectación o desecación. Compactación.



Servicios auxiliares (refinos, saneos, etc.).

El movimiento de tierras consiste en extraer o separar del banco porciones de su material. Cada terreno presenta distinta dificultad a su excavabilidad y por ello en cada caso se precisan medios diferentes para afrontar con éxito su excavación. Figura 4: Movimiento de Tierras

Los productos de excavación se colocan en un medio de transporte mediante la operación de carga. Una vez llegado a su destino, el material es depositado mediante la operación de descarga. Esta puede hacerse sobre el propio terreno, en tolvas dispuestas a tal efecto, etc.

Para su aplicación en obras públicas, es 7

frecuente formar, con el material aportado, capas de espesor aproximadamente uniforme, mediante la operación de extendido. De acuerdo con la función que van a desempeñar las construcciones hechas con los terrenos naturales aportados, es indispensable un comportamiento mecánico adecuado, una protección frente a la humedad, etc. Estos objetivos se consiguen mediante la operación llamada compactación, que debido a un apisonado enérgico del material consigue las cualidades indicadas. 4.8. BANCOS DE PRÉSTAMO A través de los bancos de préstamo se trata de analizar la existencia de diferentes materiales para las capas base, sub base, subrasante mejorada y agregados para hormigones, carpetas asfálticas y tratamientos superficiales. Figura 5: Banco de Préstamo

La localización de los yacimientos se realiza sobre la base de los estudios de geología regional existente y posteriormente mediante un recorrido exhaustivo de campo a lo largo de la carretera. Para explotar un banco de préstamo en terrenos llanos o semiplanos, es recomendable cavar fosas o abrir zanjas para realizar el análisis del material existente. En el caso de colinas o terrenos accidentados se recomienda hacer cortes o excavaciones a profundidad para realizar un análisis del material 8

5.

CARACTERISTICAS DEL TERRENO

5.1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA Villa Montes (también referida como Villamontes) es un municipio y ciudad del sur de Bolivia, ubicado en el departamento de Tarija, dentro de la primera región autónoma de Bolivia, el Gran Chaco. Está ubicada en las laderas de la Serranía del Aguaragüe y baja hacia el sudeste rumbo a la planificie del Gran Chaco. Villa Montes es atravesada por la quebrada Caiguamí que vierte sus aguas al río Pilcomayo. La ubicación geográfica de la capital municipal está entre: Tarija

Rancho Cañón Ancho

Rancho Cañón Ancho

21°35′00″S 63°50′00″O

Latitud: -21.1 Longitud: -63

5.2. CLIMA El clima en Capirenda es clasificado como cálido y templado. En invierno hay mucho menos lluvia que en verano. El clima se considera de acuerdo al sistema de clasificación Köppen-Geiger. La temperatura media anual se encuentra a 24.0 °C. La precipitación anual es de 787 mm aprox. La temperatura más alta registrada es de 46.7 °C.

9

5.3. RELIEVE TOPOGRAFICO Presenta una topografía con poca pendiente, con ondulaciones sinuosas suaves en su parte baja se torna casi llana, sus relieves son irregulares variando desde planicies de poca pendiente hasta serranías con pendientes poco pronunciadas. Figura 6: Relieve Topográfico

Fuente: Google Earth

6.

DISEÑO GEOMÉTRICO

6.1. TIPO DE CARRETERA Clasificando la presente carretera se la constituirá como una vía local, ya que el tramo en el que se está trabajando no es de conexión interdepartamental ni interprovincial si no de una red vial municipal. 6.2. TIPO DE TERRENO Considerando la ubicación donde realizaremos el diseño geométrico de nuestra carretera podemos afirmar que el terreno es de características ondulado. 10

Figura 7: Mapa Cartográfico

Fuente: Instituto Geográfico Militar (IGM)

6.3. VELOCIDAD DE PROYECTO La velocidad de proyecto conocida también como la velocidad de diseño es la que nos define el tipo de carretera y los parámetros mínimos necesarios para el diseño geométrico con la finalidad de que nos oferte un estándar global en la carretera Siendo nuestra carretera una vía municipal con un TPDA de 500 definiremos como una carretera de categoría en local de características Montañoso ya que se encuentra en el departamento de Cochabamba de acuerdo a las curvas de nivel se observa una zona montañosa con una Vp de 60 km/hr determinado en la siguiente tabla. 11

Tabla 1: Velocidad de Proyecto

0

IA

Criterios de Clasificación

Autopista

Doble calzada Dos o más carriles por dirección

TPDA>15000

120

100

80

Autoruta

Doble calzada Dos o más carriles por dirección

TPDA>5000

100

90

80

100

90

80

Calzada Simple Un carril por dirección (2 carriles)

100

90

80

Doble o una calzada Dos o más carriles por dirección

80

80

60

80

70

60

Doble o una calzada Dos o más carriles por dirección IB

II

Velocidad de Proyecto (Vp) (Km/hr)

Características de la Vía

Categoría

Primario

Llano

Ondulado Montañoso

TPDA>1500

Colector

TPDA>700 Calzada Simple Un carril por dirección (2 carriles)

III

Local

Calzada Simple Un carril por dirección (2 carriles)

IV

Desarrollo

Calzada Simple Un carril por dirección (2 carriles)

TPDA>300

70

60

40-50

TPDA>200

50

40

30

Fuente: SNC (1990)

6.4. ANCHO DE PISTA Bajo Normas de la Administradora Boliviana de Carreteras los valores recomendados para el ancho de los carriles de circulación, de acuerdo a la categoría de la vía y a su velocidad directriz se muestran en la siguiente tabla: 12

Tabla 2: Ancho de Pista

CATEGORIA

VELOCIDAD DE PROYECTO

ANCHO DE PISTA

0

120-80

3,65-3,50

IA

120-70

3,65-3,50

IB

120-70

3,65-3,50

II

100-50

3,65-3,35

III

80-40

3,50-3,00

IV

80-30

3,35-3,00

Fuente: ABC

6.5. ANCHO DE BERMAS En la tabla, se muestra los anchos de las bermas recomendados por norma: Tabla 3: Ancho de Bermas

NUMERO DE CARRILES

ANCHO DE LAS BERMAS

2

0,50-1,20

3

2,00-3,00

4 o mas

2,50-3,00

Fuente: ABC

6.6. PENDIENTE TRANSVERSAL DE BERMAS En caminos y carreteras con calzada pavimentada, ya sea con hormigón, asfalto o tratamiento superficial, las bermas tendrán la misma pendiente transversal que la calzada, ya sea que esta se desarrolle en recta o en curva. 𝑷𝒆𝒏𝒅𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑩𝒆𝒓𝒎𝒂 = 𝟏. 𝟓% 13

6.7. PENDIENTES LONGITUDINALES MÁXIMA La pendiente máxima de acuerdo a las características del terreno es del 9%. Véase el siguiente cuadro: Tabla 4: Pendientes Longitudinales Máximas Categoría

Característica

Autopista (O)

2 calzadas Unidireccionales Control Total de Acceso

1 o > 2 calzadas Unidir. -Bidirec. Autoruta(IA) Control Parcial de los Accesos 1 o 2 calzadas Unidir. -Bidirec. Primario (IB) Control Parcial de los Accesos

Colector (II)

Local (III)

Desarrollo (IV)

1 calzada Bidireccional Control Parcial de Accesos

1 calzada Bidireccional

1 calzada Bidireccional

velocidad del proyecto (km/hr)

Tipo de Terreno

30

40

50 60 70 80 90 100

110

120

Llano

4

3

Ondulado

4

3

Montañoso

5

Llano

4

4

3

Ondulado

5

5

4

Montañoso

6

5

4,5

Llano

4

4

3

Ondulado

5

5

4

Montañoso

6

5

4,5

Llano

7

7

6

Ondulado

8

8

7

Montañoso

8

8

8

Llano

7

7

7

6

Ondulado

8

8

7

7

Montañoso

9

9

8

8

Llano

7

7

7

Ondulado

9

9

8

Montañoso 10-12 10-9 Fuente: ABC

14

9

4,5

4

6.8. TRAZOS DE LA CARRETERA La elección de trazados se lo realiza utilizando las curvas de nivel, para ello se escoge la pendiente longitudinal (%) que se utilizara en el proyecto y de acuerdo a la escala del plano se mide la distancia que tendrá la pendiente Figura 8: Trazos de las Alternativas (AutoCAD)

Fuente: Instituto Geográfico Militar (IGM)

Para el diseño geométrico que se está realizando se tiene que tomar o realizar 3 alternativas de trazos el cual se decidirá cuál de todas es la más factible para realizarse la carretera. La manera que se definirá cual trazo es el mejor dependerá de la longitud que tenga la carretera, la pendiente del trazo, y por ultimo sabiendo cuál es su perfil longitudinal de cada trazo el cual se lo calculara con el programa Google Earth para poder determinar su perfil longitudinal. 15

Figura 9: Trazos de las Alternativas (Google Earth)

Trazo A

Trazo B Trazo C

Fuente: Elaboración Propia

Según el trazado que se hizo se va definiendo nuestro puntos de intersección el cual depende mucho de nuestra velocidad del proyecto y no se tiene que tener una longitud muy amplia ya que esto podría ocasionar accidentes entonces teniendo todo estos parámetros se hace los puntos de intersección en los 3 trazos que se está proponiendo como solución para hacer un trazo carretero en la zona donde se está haciendo el proyecto

16

6.8.1. TRAZO A Tabla 5: Trazo A Puntos de Intersección A PI 1 PI 2 PI 3 PI 4 PI 5 PI 6 B

Coordenadas Universal Transverse Mercator (20 k) X 489499 488346 487289 486336 485377 484420 483470 481975

mE mE mE mE mE mE mE mE

Longitud Altu Diferencias Longitud Acumula ra de Alturas (m) da (m) (m) (m)

Y 0,00 0,00 7656861 m S 7656857 m S 2213,72 2213,72 7656784 m S 3970,74 6184,46 7656468 m S 2317,16 8501,62 7656258 m S 2989,77 11491,39 7655928 m S 2530,95 14022,34 7655709 m S 2792,86 16815,20 7643060 m S 4517,36 21332,56 Fuente: Elaboración Propia

559 530 474 431 417 404 394 392

0 29 56 43 14 13 10 2

Pendiente (%) 0 1,310012 1,410316 1,855720 0,468263 0,513641 0,358056 0,044274

Figura 10: Perfil Longitudinal Trazo A

PERFIL LONGITUDINAL 600

Alturas (m)

550

Altura (m)

500 450 559 400

530 474 431

350 300 0.00

2213.72

6184.46

417

8501.62 11491.39 Longitud (m)

404

394

392

14022.34

16815.20

21332.56

Fuente: Elaboración Propia

17

6.8.2. TRAZO B Tabla 6: Trazo B Puntos de Intersección A PI 1 PI 2 PI 3 PI 4 PI 5 PI 6 B

Coordenadas Universal Transverse Mercator (20 k) X 489499 487368 484794 484879 483431 480576 482007 481975

mE mE mE mE mE mE mE mE

Longitud Diferencias Longitud Altura Acumula de Alturas (m) (m) da (m) (m)

Y 0,00 0,00 7656861 m S 7656557 m S 2186,49 2186,49 7654805 m S 3194,00 5380,49 7651571 m S 3021,83 8402,32 7649351 m S 2840,89 11243,21 7655069 m S 3174,18 14417,39 7645549 m S 3174,97 17592,36 7643060 m S 2036,86 19629,22 Fuente: Elaboración Propia

559 540 509 480 436 401 400 392

0 19 31 29 44 35 1 8

Pendiente (%) 0 0,868973 0,970570 0,959683 1,548810 1,102647 0,031496 0,392761

Figura 11: Perfil Longitudinal Trazo B

PERFIL LONGITUDINAL 600

Altura (m)

550

Altura (m)

500 450 559

540 509

400

480 436

350 300 0.00

2186.49

5380.49

8402.32 11243.21 Longitud (m)

401

400

392

14417.39

17592.36

19629.22

Fuente: Elaboración Propia

18

6.8.3. TRAZO C Tabla 7: Trazo C Puntos de Intersección A PI 1 PI 2 PI 3 PI 4 PI 5 PI 6 B

Coordenadas Universal Transverse Mercator (20 k) X 489499 489778 490025 490330 490601 489902 489007 481975

mE mE mE mE mE mE mE mE

Longitud Diferencias Longitud Altura Acumula de Alturas (m) (m) da (m) (m)

Y 0,00 0,00 7656861 m S 7655992 m S 3768,94 3768,94 7655185 m S 2080,21 5849,15 7654150 m S 2031,92 7881,07 7653258 m S 2798,23 10679,30 7652654 m S 2023,21 12702,51 7651915 m S 2687,04 15389,55 7643060 m S 2972,65 18362,20 Fuente: Elaboración Propia

559 544 508 501 480 491 416 392

0 15 36 7 21 11 75 24

Pendiente (%) 0 0,397990 1,730595 0,344502 0,750474 0,543690 2,791175 0,807360

Figura 12: Perfil Longitudinal Trazo C

PERFIL LONGITUDINAL 600

Altura (m)

550

Altura (m)

500 450 559

544 508

400

501

491

480

416

350 300 0.00

3768.94

5849.15

7881.07 10679.30 Longitud (m)

12702.51

Fuente: Elaboración Propia

19

15389.55

392

18362.20

6.9. ELECCIÓN DEL MEJOR TRAZO Existe mucho parámetros para definir el mejor trazo de nuestra carretera pero en este caso solo tomaremos en cuenta uno de estos el trazos el más factible, observando las curvas de nivel, la distancia más corta entre los trazos, con una buena pendiente y una buena elevación con poca interrupción de curvas de nivel en el tramo, se puede apreciar que el mejor tramo es el Trazo B.

Figura 13: Elección de Mejor Trazo

Fuente: Instituto Geográfico Militar (IGM)

20

6.10. COORDENADAS DE TRAMO “B” Las coordenadas del tramo B son las siguientes: Figura 14: Puntos de Intersección Tramo B

Fuente: Elaboración Propia Tabla 8: Coordenadas del Tramo B COORDENADAS TOTALES PUNTO

ESTE

NORTE

A

489499

7656861

1

487368

7656557

2

484794

7654805

3

484879

7651571

4

483431

7649351

5

480576

7655069

6

482007

7645549

B 481975 7643060 Fuente: Elaboración Propia

Se considerara un TPDA de 500.

21

7.

SECCIONES TRANVERSALES

Se sacara las secciones transversales más críticas que existen en el tramo carretero, las cuales se las sacaran cada 20 metros de distancia y empezara desde la progresiva 4+140 m hasta la progresiva 4+320m. Una vez obtenidas las secciones transversales del tramo carretero, se escogen las más críticas para realizar el análisis, el cual se sacara con ayuda del software de cálculo GeoStudio 2004. 7.1. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°26 Figura 15: Sección de Análisis N°26

7.2. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°27 Figura 16: Sección de Análisis N°27

22

7.3. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°28 Figura 17: Sección de Análisis N°28

7.4. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°29 Figura 18: Sección de Análisis N°29

7.5. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°30 Figura 19: Sección de Análisis N°30

23

7.6. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°31 Figura 20: Sección de Análisis N°31

7.7. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°32 Figura 21: Sección de Análisis N°32

7.8. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°33 Figura 22: Sección de Análisis N°33

24

7.9. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°34 Figura 23: Sección de Análisis N°34

7.10. SECCIÓN DE ANÁLISIS N°35 Figura 24: Sección de Análisis N°35

8.

SECCIONES CRÍTICAS

Una vez se determina las secciones transversales con más elevaciones de nuestro tramo carretero se busca cuáles serán las secciones a analizar y poder aplicarles software de cálculo GeoStudio 2004 La estabilidad de los taludes a analizarse se encuentra en la progresiva 4 + 140 m. y progresiva 4 + 160 m. del tramo carretero las cuales se las desarrollara sus cálculos mediante el software.

25

8.1. SECCIÓN CRÍTICA N°1 Figura 25: Sección Critica N°1

8.2. SECCIÓN CRÍTICA N°2 Figura 26: Sección Critica N°2

9.

DATOS DE SUELO

El tipo de Suelo a utilizarse sera un A-2-4(0) para los dos secciones criticas las cuales en el municipio de Villamontes existe suelos arenosos limosos. Tabla 9: Datos del Suelo N°

Tipo de Suelo

Progresiva (m)

26 27

A-2-4(0) A-2-4(0)

4+140 4+160

Peso Unitario (KN/m3) 487368 7656557 21,41 486368 7646557 21,41 Fuente: Elaboración Propia Coordenadas

26

Angulo de Fricción (°)

(Kpa)

28 28

14,71 14,71

10. SOFTWARE DE CÁLCULO GEOSTUDIO 2004 El programa a cuyo uso nos vamos a introducir tiene fundamentalmente en su versión GeoStudio 2004. 10.1. MÉTODOS DE CÁLCULO El programa permite realizar los cálculos de estabilidad a través de una gran variedad de métodos: 

Ordinario (Fellenius).



Bishop simplificado.



Janbu simplificado.



Spencer.



Morgentern-Price.



Cuerpo de Ingenieros Americanos. (I Y II)



Lowe-Karafiath.



Sarma



Método de equilibrio límite generalizado. (GLE)



Método de los elementos finitos

En la versión reducida con licencia de estudiante no todas estas opciones están disponibles. 10.2. GEOMETRÍA Y ESTRATIGRAFÍA La introducción de los condicionantes geométricos son muy versátiles y se adaptan prácticamente a cualquier geometría: 

Geometría

adaptable

a

cualquier

contorno

estratigráfico

herramientas gráficas a través de la definición de regiones. 

Definición de grietas de tracción. 27

mediante



Parcialmente sumergidos.

10.3. SUPERFICIE DE DESLIZAMIENTO Dispone de distintos sistemas de modelización de las superficies de rotura: 

Malla de centros y límites de radios.



Superficies de rotura poligonales, con o sin centro.



Por bloques.



Zonas de entrada salida acotando los posibles círculos de rotura.



Búsqueda automática de superficies de rotura



Optimización de búsqueda de superficies de rotura.



Posicionamiento automático de grietas de tracción.

10.4. PRESIÓN HIDROSTÁTICA Se puede modelizar las acciones del agua en el terreno a través de los siguientes sistemas: 

Coeficiente de presión de agua, Ru



Superficie piezométrica.



Presión hidrostática para cada punto.



Contornos de presiones hidrostáticas.

10.5. PROPIEDADES DE LOS SUELOS Con objeto de modelizar el comportamiento de los suelos el programa dispone de varios modelos de comportamiento. 

Tensiones totales y efectivas (σ y σ´)



Resistencia al corte sin drenaje (φ = 0), τ = c.



Resistencia al corte cero (agua, c = 0 y φ = 0). 28



Materiales impenetrables (lechos rocosos).



Criterios de rotura bilineales.



Incrementos de la cohesión con la profundidad.



Resistencia al corte anisótropo.



Criterios de rotura específicos.



Modelo de Hoek y Brown

10.6. TIPOS DE CARGAS 

Cargas superficiales



Cargas lineales.



Cargas sísmicas



Anclajes y bulones (activos y pasivos)



Suelo reforzado

El paquete de programas Geostudio está compuesto de varios distintos usos y funcionalidades: 

Slope/W para cálculo de estabilidad de taludes



Seep/W para cálculo de redes de flujo.



Sigma/W orientado al cálculo tensodeformacional.



Quake/W para cálculo de los efectos de sismos en suelos y estructuras de suelos (presas, terraplenes, etc.)



Temp/W aplicación de la ecuación del calor sobre estructuras de suelos.



Ctran/W aplicado a fenómenos de contaminación de suelos



Vadose usado en la modelización de acuíferos.

11. DESARROLLO 11.1. PARÁMETROS UTILIZADOS Análisis tipo: 29

  

Ordinario (Fellenius). Bishop JANBU

Entrada y salida PROGRESIVA 4 + 140 m.

PROGRESIVA 4 + 160 m.

Tipo de Material = Arena Limosa de baja plasticidad

Peso Unitario = 21,41 (KN/m3)

Peso Unitario = 21,41 (KN/m3)

Ángulo de Fricción = 28°

Ángulo de Fricción =28 °

Cohesión = 14,71 (KPa)

Cohesión = 14,71(KPa)

Aceleración sísmica = 0,05

Aceleración sísmica = 0,05

11.2. SECCIÓN CRÍTICA Nº1 

Determinación de la región a analizar en el programa, (Región de color amarillo). Figura 27: Determinación de Región

30



Determinación para el análisis del factor de seguridad, (Incremento de Radio = 20). Figura 28: Determinación para el análisis del factor de seguridad



Verificación de la estabilidad en el programa. Figura 29: Verificación de la estabilidad

31



Diagrama de Cálculo. Figura 30: Diagrama de Cálculo

11.3. SECCIÓN CRÍTICA Nº2 

Determinación de la región a analizar en el programa, (Región de color anaranjado). Figura 31: Determinación de Región

32



Determinación para el análisis del factor de seguridad, (Incremento de Radio = 20). Figura 32: Determinación para el análisis del factor de seguridad



Verificación de la estabilidad en el programa. Figura 33: Verificación de la estabilidad

33



Diagrama de Cálculo. Figura 34: Diagrama de Cálculo

12. CONCLUSIÓN Los factores de seguridad obtenidos para el talud con el tipo de suelo planteado en análisis se encuentran en un rango aceptable, mayor a 1.5, por lo tanto, los taludes de las secciones más críticas de la carretera son estables. Se logró dar un buen uso y manejo eficiente al software de cálculo GeoStudio 2004 logrando realizar la estabilización de dos taludes críticos obtenidos de la sección de un proyecto de un tramo carretero del municipio de Villamontes. Se aprendió mas al respecto del tema de estabilidad de taludes el cual se pudo entender los resultados que nos daba el software de cálculo, el cual se lo pudo interpretar.

34

ANEXOS

35