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Espinoza MJS SD
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Espinoza MJS SD
Ingeniero Civil
AUTOR:
ASESOR:
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:
HUARAZ – PERÚ
2022
Dedicatoria
Dedico el presente trabajo a mis padres
por el apoyo incondicional en cada etapa
de mi vida, a mis hermanos por el soporte
brindado siempre y a toda mi familia que
con amor formaron mi ser.
ii
Agradecimiento
Agradezco a todos quienes me ofrecieron
el soporte emocional que necesitaba en
cada etapa de mi vida. Además, agradezco
a las personas y entidades quienes me
brindaron la confianza necesaria en el
ámbito laboral para desarrollar y afianzar
mi profesionalidad.
iii
Índice de contenidos
Carátula…………………………………………………………………………….………i
Dedicatoria .............................................................................................................. ii
Abstract .................................................................................................................. ix
I. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 1
3.5 Procedimientos........................................................................................ 17
V. DISCUSIÓN .................................................................................................. 73
REFERENCIAS .................................................................................................... 76
ANEXOS .............................................................................................................. 79
iv
Índice de tablas
Tabla 1: Ficha estación cruce Santa Rosa, jueves, 5 de mayo de 2022 .............. 43
Tabla 2: Ficha estación cruce Santa Rosa. Viernes, 6 de mayo de 2022 ............ 43
Tabla 3: Ficha estación cruce Santa Rosa. Sábado, 7 de mayo de 2022 ............ 44
Tabla 4: Ficha estación cruce Santa Rosa. Domingo, 8 de mayo de 2022 .......... 44
Tabla 5: Ficha estación cruce Santa Rosa. Lunes, 9 de mayo de 2022............... 45
Tabla 6: Ficha estación cruce Santa Rosa. Martes, 10 de mayo de 2022 ........... 45
Tabla 7: Ficha estación cruce Santa Rosa. Miércoles, 11 de mayo de 2022 ....... 46
Tabla 8: Ficha estación Churap. Jueves, 5 de mayo de 2022.............................. 46
Tabla 9: Ficha estación Churap. Viernes, 6 de mayo de 2022 ............................. 47
Tabla 10: Ficha estación Churap. Sábado, 7 de mayo de 2022........................... 47
Tabla 11: Ficha estación Churap. Domingo, 8 de mayo de 2022 ......................... 48
Tabla 12: Ficha estación Churap. Lunes, 9 de mayo de 2022 ............................. 48
Tabla 13: Ficha estación Churap. Martes, 10 de mayo de 2022 .......................... 49
Tabla 14: Ficha estación Churap. Miércoles, 11 de mayo de 2022 ...................... 49
Tabla 15: Pendientes máximas (Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-
2018) .................................................................................................................... 53
Tabla 16: Tramos cada 50m del eje existente clasificados (Parte 1) ................... 54
Tabla 17: Tramos cada 50m del eje existente clasificados (Parte 2) ................... 55
Tabla 18: Tabulación del cumplimiento del eje existente ..................................... 56
Tabla 19: Tramos cada 50m del eje propuesto clasificados (Parte 1).................. 62
Tabla 20: Tramos cada 50m del eje propuesto clasificados (Parte 2).................. 63
Tabla 21: Tramos cada 50m del eje propuesto clasificados (Parte 2) .................. 64
Tabla 22: Tabulación del cumplimiento del eje propuesto.................................... 64
Tabla 23: Radios mínimos y peraltes máximos para diseño de carreteras (Manual
de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2018) ...................................................... 65
Tabla 24: Radio exterior mínimo correspondiente a un radio interior adoptado
(Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2018) ........................................ 66
Tabla 25: Tabla de elementos de curva eje propuesto (Parte 1) .......................... 67
Tabla 26: Tabla de elementos de curva eje propuesto (Parte 2) .......................... 68
v
Índice de gráficos y figuras
Gráfico 1: Técnicas e instrumentos de colección de datos................................... 16
Gráfico 2: Procedimientos de recolección de información.................................... 17
Gráfico 3: Reunión con dirigente delegado de la comunidad campesina José Olaya
sector Churap ....................................................................................................... 18
Gráfico 4: Frontis del local comunal de la comunidad campesina José Olaya sector
Churap.................................................................................................................. 18
Gráfico 5: Plan de vuelo ....................................................................................... 19
Gráfico 6: Colocación de Punto de Control 01 ..................................................... 20
Gráfico 7: Colocación de Punto de Control 02 ..................................................... 20
Gráfico 8: Colocación de Punto de Control 03 ..................................................... 21
Gráfico 9: Colocación de Punto de Control 04 ..................................................... 21
Gráfico 10: Armado de Drone para inicio de trabajo fotogramétrico..................... 22
Gráfico 11: Drone Phantome 4 PRO V2.0 ............................................................ 22
Gráfico 12: Prueba de Drone para inicio de trabajo fotogramétrico...................... 23
Gráfico 13: Inicio de vuelo de Drone para trabajo fotogramétrico ........................ 23
Gráfico 14: Drone en pleno recorrido ................................................................... 24
Gráfico 15: Proceso "Aligne Photos" .................................................................... 25
Gráfico 16: Proceso "Build Dense Cloud"............................................................. 26
Gráfico 17:Proceso “Classify Points” .................................................................... 27
Gráfico 18: Modelo con los puntos clasificados.................................................... 28
Gráfico 19: Selección y retiro de arboles y arbustos ............................................ 29
Gráfico 20: Proceso "Build Mesh"......................................................................... 30
Gráfico 21: Mesh .................................................................................................. 31
Gráfico 22: Proceso "Build Texture" ..................................................................... 32
Gráfico 23: Modelo con Textura: .......................................................................... 33
Gráfico 24: Proceso "Build TiledModel" ................................................................ 34
Gráfico 25: Proceso "Build DEM" ......................................................................... 35
Gráfico 26: Proceso "Build Orthomosaic" ............................................................. 36
Gráfico 27: Ortomosaico....................................................................................... 37
Gráfico 28: Modelo con las curvas de Nivel ......................................................... 37
Gráfico 29: Sólido en 3D con curvas de nivel ....................................................... 38
Gráfico 30: Ficha para conteo vehicular ............................................................... 39
vi
Gráfico 31: Eje existente de trocha ...................................................................... 40
Gráfico 32: Plano de planta del eje existente KM: 0+00 al 0+500 ........................ 41
Gráfico 33: Plano del perfil longitudinal del eje existente KM: 0+00 al 0+500 ...... 41
Gráfico 34: Secuencia del análisis de los datos ................................................... 42
Gráfico 35: Resumen de los datos de las fichas .................................................. 50
Gráfico 36: Composición vehicular desagregado ................................................. 50
Gráfico 37: Composición vehicular clasificado por tamaño .................................. 51
Gráfico 38: Secuencia de cálculo del IMDA ......................................................... 51
Gráfico 39: Secuencia del cálculo de la proyección del volumen vehicular a 20 años
............................................................................................................................. 52
Gráfico 40: Intervalo entre curvas de nivel (2m) ................................................... 57
Gráfico 41: Pendiente requerida (11%) ................................................................ 58
Gráfico 42: Especificamos el inicio del nuevo eje................................................. 58
Gráfico 43: Trazo del eje propuesto ..................................................................... 59
Gráfico 45: Plano de planta del eje propuesto KM: 1+00 al 1+500 ...................... 60
Gráfico 46: Plano de planta del eje propuesto KM: 1+00 al 1+500 ...................... 60
Gráfico 44: Vista en planta del tramo final del eje propuesto ............................... 61
Gráfico 47: Proyección del volumen vehicular a 20 años ..................................... 70
Gráfico 48: Plano de planta del eje existente ....................................................... 71
Gráfico 49: Vista en planta del eje propuesto....................................................... 72
vii
Resumen
La necesidad de trasladar personas y objetos materiales han hecho que se
construyan senderos que interconectan los centros urbanos. Estos senderos son el
espacio geográfico por donde se han construido muchas de las trochas carrozables
actuales. Esta característica hace que las trochas carrozables no cumplan con la
geometría de construcción normada en el manual de Carreteras Diseño Geométrico
DG 2018. Los objetivos de esta tesis fueron evaluar el diseño geométrico en planta
y perfil de la carretera Santa Rosa – Churap distrito de Independencia – Huaraz,
proponer un diseño geométrico en planta y perfil de la carretera Santa Rosa –
Churap distrito de Independencia – Huaraz. La Investigación fue Aplicada, y el
Diseño de Investigación no experimental, transversal descriptivo. Las conclusiones
fueron que, de acuerdo al parámetro de evaluación utilizado, solo el 35.48% cumple
los parámetros de diseño en perfil, el volumen vehicular es muy precario
encontrándose en la actualidad el IMDA en 38 vehículos, se presenta una
alternativa para el rediseño de la geometría de la vía tomando en cuenta las
recomendaciones del Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2018, la
propuesta llega a cumplir el 100% los parámetros de evaluación utilizados.
viii
Abstract
The need to move people and material objects has led to the construction of trails
that interconnect urban centers. These trails are the geographical space where
many of the current trails have been built. This characteristic means that these roads
do not comply with the construction geometry regulated in the Manual of Roads
Geometric Design DG 2018. The objectives of this thesis were to evaluate the
geometric design in plan and profile of the road called Santa Rosa – Churap in
Independencia- Huaraz, propose a geometric design in plan and profile of the road
called Santa Rosa – Churap in Independencia- Huaraz. The Research was Applied,
and the Research Design non-experimental, cross-sectional descriptive. It were
concluded that, according to the evaluation parameter used, only 35.48% meet the
profile design parameters, the traffic volume is very precarious, and the IMDA is
currently found in 38 vehicles, an alternative is presented for the geometry redesign.
of the road taking into account the recommendations of the Highway Manual:
Geometric Design DG-2018, the proposal reaches 100% compliance with the
evaluation parameters used.
ix
I. INTRODUCCIÓN
La informalidad del país hace que se tengan carreteras que no alcanzan los
parámetros técnicos requeridos por la norma vigente, Resolución Directoral N° 03-
2018-MTC/14, donde se aprueba el manual de Carreteras-Diseño Geométrico DG
2018, el cual se constituye como documento de carácter obligatorio. Las carreteras
o trochas carrozables que tienen esta deficiencia son principalmente las que
conectan a los pueblos históricamente marginados.
1
II. MARCO TEÓRICO
Como antecedente internacional tenemos a la tesis de maestría desarrollada en
Nairobi capital de Kenia, denominada: “Effect of geometric design consistency on
road safety: a case study of Nairobi Southern Bypass (uca-2) road”. Esta tesis nos
dice que actualmente, la seguridad vial es un gran problema para el sistema de
salud. Muchos programas gubernamentales apuntan a disminuir o eliminar los
accidentes de tránsito, esto debe incluir el correcto diseño geométrico de las vías.
El análisis de la coherencia en el diseño geométrico es una de las formas por las
cuales se puede tener bajo control los riesgos en las vías. La autoridad Nacional
de la seguridad en el transporte en Nairobi reporto en noviembre del 2014 que 15
personas habían sufrido accidentes fatales en el Bypass Sur de Nairobi. Esta alta
cantidad de víctimas fatales han llevado a declarar el Bypass como una vía de alto
riesgo. Sin embargo, si se identifica y corrigen las inconsciencias del diseño vial el
riesgo disminuirá. El objetivo principal de la presente tesis, fue determinar el efecto
de peligrosidad que causa la consistencia del diseño geométrico, enfocado
esencialmente en el Bypass Sur de Nairobi. La metodología usada es de
investigación descriptiva, esta, establece la relación entre dos variables. La
investigación descriptiva involucra tanto a la aproximación cuantitativa y cualitativa.
Se concluye que han ocurrido un total de 87 accidentes de tránsito en el Bypass
durante el periodo de junio del 2016 y abril del 2019. El análisis de la data recogida
en el lugar respecto a los parámetros de consistencia geométrica, han indicado que
son los adecuados. Por lo que las causas de los accidentes son distintas a los
ocasionadas por diseños geométricos inadecuados. (Akinyi, 2022)
2
general, asegurar que se cumplan las normas en todos los proyectos viales durante
su construcción según la normativa y que además incluyan aspectos propios
locales, acopiar toda la información técnica de la vialidad local que tengan que ver
con la geometría de las vías, así como también de la seguridad vial, determinar los
procedimientos y la normativa que brinden carretearas con excelentes niveles de
seguridad, movilidad, bienestar y economía. Este artículo científico, aborda la
problemática del Diseño Geométrico de Caminos de Montaña siguiendo un método
preestablecido para diseñar las vías. Sabemos que una carretera es en esencia,
una línea tridimensional, de esta manera para el diseño, se analiza la sección
transversal de un punto, generalmente dicho punto se encuentra sobre el la línea
central del camino, y se hacen dos proyecciones perpendiculares: una proyección
vertical sobre un plano horizontal llamada planimetría y una proyección lateral
horizontal sobre un plano vertical llamada altimetría. En resumen, son dos diseños
bidimensionales, sencillos de comprender y de resolver. Luego, se combina la
planimetría y la altimetría, para conformar el diseño en tres dimensiones de la
carretera. Al final, se realiza la coordinación entre los diseños planimétrico y
altimétrico El artículo concluye en que las carreteras que se diseñan y construyen
en la sierra, difieren del resto en la topografía, en las condiciones geológicas y
geotécnicas en la asignación del tipo drenaje pluvial, el medioambiente y el paisaje
que rodea el área de influencia de la carretera. Estas características nos llevan a la
construcción de obras, intervenciones y edificación de estructuras que son propias
de las carreteras en la sierra. Acoplar dichas particularidades es un verdadero
desafío pues muchas de ellas poseen características exclusivas de la zona.
(Altamira, 2020)
3
dólares americanos aproximadamente). El exceso de velocidad atribuido al factor
humano causa entre el 80 y 90% de accidentes, mientras que el estado de las vías
causa entre el 10 y 20%. El objetivo principal del artículo es encontrar la relación
existente entre la frecuencia de accidentes y el diseño geométrico de la vía, en las
carreteras de la provincia de Nusa Tenggara Barat (NTB). Su metodología se basa
en el desarrollo estadístico que nos brinda la regresión de Poisson y la Negativa
Binomial con datos existentes de modelos que pronostican la probabilidad de
accidentes en secciones rectas y curvas. El modelo obtenido en el artículo podrá
ser usado posteriormente como una herramienta cuantitativa para evaluar el
impacto que existe entre la consistencia del diseño geométrico y la cantidad de
accidentes en la vía. Las conclusiones del articulo fueron: en los tramos rectos, los
elementos geométricos que intervienen en los accidentes son: La velocidad de
diseño, la longitud del tramo y la cantidad de vehículos que transitan por la vía,
también que en los tramos curvos, los elementos geométricos que intervienen en
los accidentes son: La velocidad de diseño, la longitud del tramo, el peralte en las
curvas y la cantidad de vehículos que transitan por la vía, asimismo que la variable
independiente “velocidad de diseño”, tiene un alto impacto en el diseño correcto de
los tramos rectos y curvos de la vía, seleccionar una categoría de vía equivocada
causa más accidentes según el modelo desarrollado, y finalmente que la variable
independiente “peralte”, en curvas de tramos cortos da como resultado giros más
cerrados, ocasionando mayor probabilidad de accidentes. Muchas de las vías en
indonesia, aun no cumplen con los estándares geométricos requeridos. Se debe
considerar la consistencia del diseño geométrico de las vías, recordando además
que todos los elementos de diseño geométrico tienen una influencia en el número
de accidentes de tránsito. Las autoridades debieran intervenir para que las nuevas
vías se diseñen de acuerdo a los estándares actuales, de esta manera construir
mejores vías con el objetivo que la cantidad de accidentes disminuya. (Leni Siregar
& Elfandari, 2020)
4
Tomamos además como antecedente el estudio realizado en el distrito de Gushegu
sitiuado en la región norte de Gana denominado: “The Effects of Bad Roads on
Transportation System in the Gushegu District of Northern Region of Ghana”, donde
nos describe que el transporte representa uno de las más importantes actividades
humanas a nivel mundial. Es una parte indispensable de la economía de los países
y juega un rol muy importante en las relaciones espaciales, ayudando a generar
vínculos estrechos entre espacios físicos y actividades económicas, entre
poblaciones y el resto del mundo. Una de las más importantes funciones del
transporte es de permitir que la producción y el consumo de productos sucedan en
diferentes ubicaciones geográficas. Un mejor transporte permite mayor intercambio
comercial con más cantidad de personas. El crecimiento económico siempre ha
dependido del incremento de la capacidad del transporte. Uno de los objetivos fue
investigar los efectos que ocasionan las vías en mal estado en el sistema de
transporte en el distrito de Gushegu al Norte de Ghana y en los propios vehículos.
La metodología de estudio es la de recolectar datos mediante encuestas a choferes
y propietarios transportistas. Las conclusiones encontradas evidencian los efectos
de las vías en mal estado y en los vehículos en Gushegu. Buena infraestructura vial
hace que los servicios de transporte de bienes y de personas sea muy fluido, esto
es sin duda es la rueda que impulsa el desarrollo del país (Ghana). Las buenas
carreteras facilitan el transporte y la entrega oportuna de bienes y servicios. Las
carreteras que cumplen con los parámetros de construcción, contribuyen al
incremento de actividad agrícola y a la prestación de servicios de salud de mejor
calidad. Así mismo, disminuyen la cantidad de accidentes de tránsito, lo que
conlleva a una menor cantidad de pérdidas de vidas humanas. En el caso de
Gushegu, las autoridades necesitan mejorar las políticas respecto a al desarrollo
de la infraestructura vial para q así se desarrolle el Distrito. (Naazie et al., 2018)
5
diferentes modelos analíticos para medir los efectos de la geometría de la vía en
relación a la velocidad de los vehículos. La velocidad es un parámetro importante
al momento de elegir un servicio de transporte, además el tiempo de traslado y el
costo son factores que determinan al momento de escoger la ruta apropiada. El
objetivo fue el cálculo de la velocidad entre elementos geométricos consecutivos
como una línea tangente seguida de una curva horizontal. La metodología usada
en el norte de Irán fue de seleccionar 21 tangentes en diferentes vías con los
siguientes criterios: pavimento en buen estado, ausencia de elementos q
obstaculicen el tránsito y ausencia de intersecciones o accesos cercanos. Se
realizaron las mediciones de las características geométricas de las líneas tangentes
a las vías concluyendo en que la velocidad inicial en el punto de tangencia ha sido
medida como el efecto representativo de la sección geométrica previa. Se encontró
que la velocidad inicial y el peralte en la tangente han sido las variables más
importantes en ambos casos, cuando la tangente tiene pendiente positiva o
negativa. Además, el límite de la velocidad fue una variable importante cuando la
pendiente fue negativa. (Boroujerdian et al., 2016)
6
contabilizar 19 curvas, algunas simples y otras compuestas, en todas ellas se
encontró que el diseño es inapropiado, con esto se desarrolló una hoja de cálculo.
Además, se encuentra que no existen sobreanchos en las curvas y que los radios
de giros son inapropiados, entonces, la vía seleccionada no cumple con la
normativa descrita en el Manual De Carreteras: Diseño Geométrico DG – 2018, se
requiere entonces, mejorar la vía. (Hipolito Guerrero, 2020)
7
geométrico de la carretera Carhuaz – Chacas tramo comprendido entre el Km
0+000 y el Km 9+500. La metodología es del tipo mixta, ya que mezcla el enfoque
cualitativo, porque se realizarán las mediciones y evaluación de los parámetros de
diseño geométrico de la carretera, y cuantitativo porque con la medición de estos
parámetros se describirá la misma, no experimental porque no existirá
manipulación de variables, y transversal porque la evaluación se hizo en un mismo
punto del tiempo. Así mismo, en cuanto al alineamiento horizontal, dice que:
“existen 99 tramos de los cuales solo el 14% presenta longitudes mínimas, respecto
a las curvas circulares existen 97 curvas, de las cuales 79 son curvas circulares y
18 son de curvas de vuelta. El radio mínimo requerido en las curvas cumple en un
14%, mientras que las curvas de vuelta cumplen con el radio mínimo interior y
máximo exteriores en un 22%. De la misma forma, se concluye que se requiere la
construcción de banquetas de visibilidad en un 82% ya que actualmente las
distancias de visibilidad no cumplen con lo recomendado por el Ministerio de
Transportes y comunicaciones (MTC). Y, por último, en cuanto al alineamiento
vertical existen 46 tramos, de los cuales un 96% presentan pendientes que cumplen
con la normativa, el 2% del total pendientes máximas son de diseño excepcional y
el 2% restante son pendientes no funcionales. Además, existen 24 curvas verticales
cóncavas, 21 curvas verticales convexas y 01 deflexión. (Solis Ayora, 2018)
Las bases teóricas han sido necesarias para la realización de la presente tesis, así
que definiremos algunos conceptos tales como: la evaluación, siendo esta el
proceso ordenado de identificar, recoger y procesar los datos sobre los elementos
deseados, esto con el objetivo de asignarles un valor para luego tomar las
decisiones requeridas. (Aliaga & Figueroa, s.f., párr.13)
8
A continuación, definiremos los conceptos técnicos específicos de la presente tesis:
Trochas carrozables, son vías transitables, que tienen un Índice Medio Diario Anual
(IMDA) menor a 200 vehículos por día, y además, no alcanzan las características
geométricas propias de una carretera. El ancho de sus calzadas debe ser al menos
de 4.00 m, en los casos donde la calzada es el ancho mínimo recomendado, se
construirán ensanches. Estas plataformas son llamadas plazoletas de cruce,
distanciados 500 m como mínimo. (Direccion General De Caminos Y Ferrocarriles,
2018, pág. 13)
Los criterios esenciales para el diseño estándar de una carretera, contemplan todas
las etapas que van desde el momento en que se concibe la idea, hasta la realización
física de la obra. La estandarización de los procedimientos para diseñar, tienen que
estar de acuerdo con las recomendaciones y limitaciones establecidos por el
Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) y comprenden lo siguiente:
asignación de la categoría vial que le corresponde estas podrían ser: autopista de
primera clase, autopista de segunda clase, carretera de primera clase, carretera de
segunda clase y carretera de tercera clase, determinación de la velocidad para la
cual se diseña la vía y definición de la sección transversal de la vía. . (Direccion
General De Caminos Y Ferrocarriles, 2018, pág. 16)
Índice medio diario anual (IMDA), es la intensidad media diaria anual con sus siglas
IMDA, conocida a nivel mundial como AADT que son las siglas en inglés de Average
Annual Daily Traffic. Su uso radica en el planeamiento: proyección para la
construcción de nuevas vías, programas para la pavimentación de las vías,
9
determinación del uso de las vías, determinación del diseño geométrico en general
de las vías. (Direccion General De Caminos Y Ferrocarriles, 2018, pág. 92)
Las curvas de transición, son espirales que tienen por objeto evitar las
discontinuidades del trazo, estas deben ofrecer confort y seguridad al ser
recorridos. (Direccion General De Caminos Y Ferrocarriles, 2018, pág. 138)
Las curvas de vuelta son aquellas proyectadas en una ladera con la finalidad de
obtener una cota mayor, sin sobrepasar las pendientes máximas. (Direccion
General De Caminos Y Ferrocarriles, 2018, pág. 150)
10
Diseño geométrico en perfil, está constituido por curvas verticales, estas curvas se
conectan entre sin con rectas tangentes y dependiendo del sentido de las
pendientes podrían ser positivas o negativas. Se busca que los vehículos operen
de manera ininterrumpida, para esto el alineamiento vertical juega un papel
importante. Se buscará conservar velocidades de diseño homogéneas en todo el
tramo posible de la carretera. (Direccion General De Caminos Y Ferrocarriles, 2018,
pág. 169)
Coordinación del trazo en planta y perfil, son las combinaciones entre los elementos
verticales y horizontales del trazo no serán factibles siempre, así, basta con
respetar las normas establecidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones (MTC). De esta manera se evitan efectos negativos de seguridad
y estética de la vía. (Direccion General De Caminos Y Ferrocarriles, 2018, pág. 263)
11
entre los diseños independientes a lo largo del espacio requerido. (Altamira, 2020,
págs. 6-7)
12
III. METODOLOGÍA
3.1 Tipo y diseño de investigación
El tipo de investigación es Aplicada debido a que vamos a brindar una alternativa
para solucionar un problema. En tal sentido el libro: “Metodología de la
Investigación” nos dice que la investigación científica es muy rigurosa,
esquematizada y se desarrolla con mucho cuidado. Este tipo de investigación,
cumple dos objetivos principales. a) Producir conocimiento y teorías (investigación
básica) y b) Resolver problemas (investigación aplicada). Si nuestros objetivos son
evaluar la situación actual del diseño geométrico y proponer un diseño que cumpla
con los parámetros requeridos. (Hernández Sampieri et al., 2014, pág. XXIV)
13
3.2 Variables y operacionalización
Las variables en el desarrollo de la presente tesis fueron 02: La evaluación del
Diseño Geométrico en planta y perfil de la carretera Santa Rosa – Churap distrito
de Independencia – Huaraz y la propuesta de Diseño Geométrico en planta y perfil
de la carretera Santa Rosa – Churap distrito de Independencia – Huaraz. Ambas
variables a su vez son independientes y cuantitativas. Tomando en cuenta que, “las
variables independientes reciben ese nombre ya que la característica o propiedad
que causa al fenómeno estudiado, no puede ser controlado. Además, el modelo
cuantitativo es requerido para la investigación en las ciencias naturales debido a
que tienen un alto grado de precisión” (Baena Paz, 2017, págs. 34,93).
14
3.3 Población, muestra y muestreo
Para obtener la información topográfica – geométrica, se realizó un vuelo
fotogramétrico con Drone donde:
Muestra : “El Índice Medio Diario Semanal (IMDS) se obtiene a partir del
volumen de tráfico diario registrado por tipo de vehículo en un tramo de la red vial
durante 7 días”. (Ministerio de Transportes y Comunicaciones Oficina General de
Planeamiento y Presupuesto, 2022, párr.6)
15
3.4 Técnicas e instrumentos de colección de datos
Para la realización del presente estudio, se utilizaron:
• Técnica: Observación
Cálculo del IMDA • Instrumento de recolección de datos: Fichas
para el estudio de tráfico
• Técnica: Observación
Estudio Topográfico • Instrumento de recolección de datos: Vuelo con
Drone para fotogrametría
Identificacion de los
• Técnica: Observación
parámetros de diseño
• Instrumento de recolección de datos: Manual de
para el tipo de carreteras: Diseño Geométrico DG-2018
carretera
16
3.5 Procedimientos
Los procedimientos fueron:
Elaboración de Elaboración de
Elaboración de
planos del eje planos de la
propuesta
existente propuesta
17
Reunión con autoridades del Centro Poblado:
Para el inicio de la recolección de datos fue necesaria una reunión con la autoridad
competente. En esta reunión se pide la autorización respectiva para realizar los
estudios de campo necesarios.
Gráfico 3: Reunión con dirigente delegado de la comunidad campesina José Olaya sector Churap
Gráfico 4: Frontis del local comunal de la comunidad campesina José Olaya sector Churap
18
Elaboración del Plan de Vuelo:
Para realizar los vuelos fotogramétricos, se requiere de un plan de vuelo. Este plan
de vuelo se realiza tomando como base a un mapa satelital y a una línea preliminar
del área a cubrir. Puede desarrollarse con varios softwares, pero en este caso se
hizo con DroneDeploy.
19
Ubicación de los puntos de control:
20
Gráfico 8: Colocación de Punto de Control 03
21
Vuelo fotogramétrico:
22
Gráfico 12: Prueba de Drone para inicio de trabajo fotogramétrico
23
Gráfico 14: Drone en pleno recorrido
24
Restitución fotogramétrica:
25
Después, se construye la nube de puntos densa: “Build Dense Cloud”
26
Una vez se tuvo la totalidad de la nube de puntos, se procedio a clasificarlos:
“Classify Points”, con la finalidad de eliminar los puntos que no se utilizaran para
este proyecto como son, puntos pertencientes a arboles, vehiculos y casas.
27
En el grafico siguietne, se observa la nube de puntos del modelo clasificada.
28
Los puntos de color verde pertenecientes a los arboles y arbustos fueron
seleccionarlos eliminarlos.
29
En seguida, el proceso continúa con la construcción de la malla: "Build Mesh"
30
En el gráfico siguiente, podemos observar la malla construida.
31
S continuó con la construcción del modelo con textura: "Build Texture"
32
A continuacion se observa el modelo 3D con textura
33
El procesos siguio con la contstrucción del modelo de teselas "Build Tiled Model"
con esto, el modelo en 3D consigue tener una apariencia realista
34
Luego se procedio a procesar el Modelo de Elevación Digital, llamado DEM, por
sus siglas en ingles Digital Elevation Model. Este DEM nos da la posibiliad de
exportar el modelo en curvas de nivel, insumo indispensable para el analisis del
presente trabajo de investigacion.
35
Finalmente, se procesio a procesar el ortomosaico. Este, es la imagen
georeferenciada en xy, esto nos permitio trazar el eje en planta, asi como tambien
la ubicación de las infraestructuras existentes en el tramo
36
El siguiente gráfico, nos muestra parte del Ortomosaico
37
El siguiente gráfico, nos muestra el modelo en 3D con las curvas de nivel
superpuestas en el sólido generado
38
Conteo vehicular:
Para el conteo vehicular se utilizaron las siguientes fichas:
Teniendo en cuenta que, el Índice Medio Diario Semanal (IMDS) se obtiene a partir
del volumen de tráfico diario registrado por tipo de vehículo en un tramo de la red
vial durante 7 días, (Ministerio de Transportes y Comunicaciones Oficina General
de Planeamiento y Presupuesto, 2022, párr. 6), se han obtenido datos durante el
periodo que va desde el jueves 5 de mayo del 2022 hasta el miercoles 11 de mayo
del 2022. 7 fichas del KM: 0+025 (inicio de la trocha) y 7 fichas en el KM: 3+034
(final de la trocha)
39
Elaboración de planos del eje existente:
Véase Anexo 8: Planos eje existente
Con ayuda del Ortomosaico, en el programa civil 3D, trazamos el eje de la
carretera.
40
Luego, elaboramos el plano de planta y del perfil longitudinal de la trocha cada
500 m
Gráfico 32: Plano de planta del eje existente KM: 0+00 al 0+500
Gráfico 33: Plano del perfil longitudinal del eje existente KM: 0+00 al 0+500
41
3.6 Método de análisis de datos
Los datos se analizaron de acuerdo a la siguiente secuencia:
Análisis de las
pendientes
Cálculo del IMDA
máximas del eje
existente
Elaboración de Elaboración de la
planos de la propuesta del
propuesta nuevo eje
42
Cálculo del IMDA:
Se ingresan los datos obtenidos en campo a las fichas digitales. Para revisar las
fichas originales, véase Anexo 4: Fichas llenadas en campo para el estudio de
tráfico.
43
Tabla 3: Ficha estación cruce Santa Rosa. Sábado, 7 de mayo de 2022
44
Tabla 5: Ficha estación cruce Santa Rosa. Lunes, 9 de mayo de 2022
45
Tabla 7: Ficha estación cruce Santa Rosa. Miércoles, 11 de mayo de 2022
46
Tabla 9: Ficha estación Churap. Viernes, 6 de mayo de 2022
47
Tabla 11: Ficha estación Churap. Domingo, 8 de mayo de 2022
48
Tabla 13: Ficha estación Churap. Martes, 10 de mayo de 2022
49
Se completa la tabla resumen del estudio de tráfico con las fichas
50
Gráfico 37: Composición vehicular clasificado por tamaño
Con ayuda de las tablas proporcionadas por el OPMI - MTC: factor de corrección
de vehículos por unidad de peaje y la tasa de crecimiento.
Se calculó el IMDA.
51
Finalmente, con ayuda de los valores de la tabla: tasa de crecimiento
Gráfico 39: Secuencia del cálculo de la proyección del volumen vehicular a 20 años
52
Análisis de las pendientes máximas del eje existente:
Con el IMDA obtenido y teniendo en cuenta que las Trochas carrozables, son vías
transitables, que tienen un Índice Medio Diario Anual (IMDA) menor a 200 vehículos
por día. (Direccion General De Caminos Y Ferrocarriles, 2018, pág. 13).
Determinamos lo siguiente:
53
Con los planos del perfil longitudinal y con ayuda de una hoja Excel, se clasificaron
las pendientes cada 50 m. Esta clasificación se puede visualizar en las siguientes
tablas.
Tabla 16: Tramos cada 50m del eje existente clasificados (Parte 1)
54
Tabla 17: Tramos cada 50m del eje existente clasificados (Parte 2)
55
Como se observa, se ha coloreado de color rojo los tramos que tienen una
pendiente mayor a 11%, y con color verde los que son menores o iguales a ese
valor. De esta manera podemos establecer la premisa que, si la pendiente es menor
o igual a 11%, Cumple con el parámetro Pendiente Máxima y si es mayor No
Cumple, es decir:
≤ 11%
> 11%
Solo el 35.48% de la cantidad total de tramos en los que hemos dividido la longitud
total de la trocha carrozable, cumplen con el parámetro Pendiente Máxima,
establecido en el Manual de Carreteras: Diseño Geométrico DG-2018.
56
Elaboración de la propuesta del nuevo eje:
Me pide ingresar un intervalo entre curvas de nivel, para nuestro caso será 2 m.
57
Después ingresamos la pendiente requerida, en nuestro caso 11%
58
Posteriormente nos genera un círculo de manera automática el cual nos ayuda a
llevar la pendiente deseada a través de toda la superficie.
De esta manera logramos dibujar un eje provisional que en combinación con los
tramos del eje existente que, si cumplen con el parámetro de Pendiente Máxima,
logramos trazar un nuevo eje.
59
Elaboración de planos de la propuesta:
Luego del análisis de la geometría del eje propuesto, procedemos a elaborar los
planos de planta y del perfil longitudinal cada 500 m
Gráfico 44: Plano de planta del eje propuesto KM: 1+00 al 1+500
Gráfico 45: Plano de planta del eje propuesto KM: 1+00 al 1+500
60
Vista en planta del tramo final del eje propuesto
Gráfico 46: Vista en planta del tramo final del eje propuesto
61
Análisis de las pendientes máximas del eje propuesto:
Tabla 19: Tramos cada 50m del eje propuesto clasificados (Parte 1)
62
Tabla 20: Tramos cada 50m del eje propuesto clasificados (Parte 2)
63
Tabla 21: Tramos cada 50m del eje propuesto clasificados (Parte 2)
Como se para el caso del eje existente, se ha coloreado de color rojo los tramos
que tienen una pendiente mayor a 11%, y con color verde los que son menores o
iguales a ese valor. De esta manera podemos establecer la premisa que, si la
pendiente es menor o igual a 11%, Cumple con el parámetro Pendiente Máxima y
si es mayor No Cumple, es decir:
≤ 11%
> 11%
64
Análisis de los radios mínimos de giro y de las curvas de vuelta:
Tabla 23: Radios mínimos y peraltes máximos para diseño de carreteras (Manual de Carreteras: Diseño
Geométrico DG-2018)
65
Para hallar los valores de la curva de vuelta, recurrimos a la siguiente tabla:
Tabla 24: Radio exterior mínimo correspondiente a un radio interior adoptado (Manual de Carreteras: Diseño
Geométrico DG-2018)
66
Utilizando el software Civil 3D, generamos una tabla de elementos de curva:
Tabla 25: Tabla de elementos de curva eje propuesto (Parte 1)
67
Tabla 26: Tabla de elementos de curva eje propuesto (Parte 2)
En seguida notamos que los radios mínimos de giro alcanzan como mínimo valor
25m, y las curvas de vuelta todas son como mínimo 9m. Cumpliendo así, los valores
antes obtenidos.
68
3.7 Aspectos éticos
Cualquier rama de la investigación involucra a seres humanos, en roles como
investigadores, sujetos de estudio y usuarios.
Respecto a la legalidad
69
IV. RESULTADOS
Teniendo en cuenta nuestros objetivos, los cuales fueron evaluar la situación actual
del diseño geométrico y proponer un diseño que cumpla con los parámetros
requeridos.
IMDA 2021 = 36
IMDA 2041 = 38
Los valores de los parámetros para una trocha carrozable son los siguientes:
70
La longitud total de la trocha carrozable fue dividida en tramos de 50 m, se evaluó
la pendiente para cada uno de los 62 tramos dando como resultado lo siguiente:
71
Con los parámetros calculados anteriormente, se diseñó un eje con las siguientes
características:
72
V. DISCUSIÓN
El centro Poblado de Churap, se encuentra a 11 km desde el centro de la ciudad
de Huaraz (8 km asfaltado y 3 km trocha carrozable). A pesar de su cercanía a la
ciudad, no existe transporte continuo de vehículos, y el transporte público solo
accede una vez por semana. Las pendientes excesivas hacen que vehículos
menores no puedan transitar por la trocha.
73
VI. CONCLUSIONES
De acuerdo al parámetro de evaluación, solo el 35.48% del total de la vía, cumple
con los parámetros de diseño en perfil.
El cálculo del IMDA nos indica que el volumen vehicular proyectado a 20 años es
decir al 2041, será de 38 vehículos que transitarán diariamente por la trocha.
74
VII. RECOMENDACIONES
Gestionar la construcción de una nueva trocha carrozable, teniendo en cuenta la
propuesta planteada en el presente informe.
Realizar un estudio socio económico para cuantificar la incidencia de una vía con
deficiencias en su geometría respecto a otra de igual distancia a la ciudad que tenga
menos o ninguna deficiencia en su trazo
75
REFERENCIAS
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study of Nairobi southern bypass (uca-2) road (Tesis de maestría). Jomo
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no pavimentada de bajo volumen de tránsito tramo c.p. El tambo – c.p.
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77
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para las pequeñas y medianas empresas. Instituto Tecnológico de Sonora.
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https://www.itson.mx/publicaciones/pacioli/Documents/no70/42b-
las_propuestas_de_mejora_una_alternativa_de_solucion_para_las_peque
nas_y_medianas_empresas_noviembre_201.pdf
78
ANEXOS
79
Anexo 1: Matriz de operacionalización de las variables
Anexo 2: Datos técnicos de las fotografías para la restitución fotogramétrica
Anexo 3: Fotografías para la restitución fotogramétrica
Fotos (10).JPG
Fotos (13).JPG
Fotos (11).JPG
Fotos (14).JPG
Fotos (15).JPG Fotos (18).JPG
Fotos (241).JPG
Fotos (238).JPG
Fotos (239).JPG
Anexo 4: Fichas llenadas en campo para el estudio de tráfico
Anexo 5: Especificaciones del Drone
Anexo 6: Informe de Construcción del modelo en 3D
Anexo 7: Actas de inicio y finalización del estudio de tráfico
Anexo 8: Planos eje existente
Tasa de crecimiento
Factores de corrección de vehículos ligeros por unidad de peaje
Factores de corrección de vehículos pesados por unidad de peaje
Anexo 13: Panel fotográfico
Vista aérea del local comunal de la comunidad campesina José Olaya sector Churap
Proceso de calibración del Drone, previo al vuelo fotogramétrico
Prueba inicial de parámetros de vuelo
He revisado dicho reporte y concluyo que cada una de las coincidencias detectadas no
constituyen plagio. A mi leal saber y entender la Tesis cumple con todas las normas para
el uso de citas y referencias establecidas por la Universidad César Vallejo.