FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo CutervoCullanmayo, Cajamarca. TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL AUTOR Diaz Acuña, Jesús Alonso (https://orcid.org/0000-0003-3776-2597) ASESOR: Mg. Cubas Armas, Marlon (https://orcid.org/0000-0001-9750-1247) LÍNEA DE INVESTIGACIÓN Diseño de infraestructura vial. CHICLAYO, 2021 ÍNDICE Índice ii RESUMEN iv I. 1 Realidad problemática 1 1.2 Problema de investigación: 2 1.3 Objetivos de investigación 2 Objetivo general. 2 Objetivo específico. 2 OE1 1.4 2 3 1.5 3 II. 4 2.1 Antecedentes 4 Antecedentes internacionales. 4 Antecedentes nacionales. 5 2.2 Teorías conceptuales que enmarcan la investigación III. 7 12 3.1 Tipo y diseño de la investigación. 12 3.2 Variables y operacionalización. 12 Variable independiente: - 12 12 Definición conceptual: Variable dependiente: 12 14 2 3.3. Población y muestra. 15 Población: 15 Vías de caminos vecinales no pavimentados con transitabilidad mal en el departamento de Cajamarca. 15 Muestra: 15 3.4 Técnicas e instrumentos de recolección de datos. 15 3.5 Procedimientos. 17 3.6 Métodos de análisis de datos. 17 3.7 Aspectos éticos. 17 IV. 19 4.1. Recursos y presupuesto. 19 4.2. Financiamiento. 20 4.3. Cronograma de ejecución. 20 Referencias 22 ANEXOS 24 3 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Cuadro de operacionalización de la variable independiente. 13 Tabla 2. Cuadro de operacionalización de la variable dependiente. 15 Tabla 3. Validez del instrumento por expertos 16 Tabla 4. Detalle del presupuesto de la investigación. 19 Tabla 5. Cronograma de actividades de la investigación. 20 4 5 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca I. INTRODUCCIÓN Realidad problemática Actualmente, la transitabilidad vehicular en el tramo Cullanmayo – Cutervo, se caracteriza por una trocha carrozable, la cual presenta una superficie “encalaminado” y genera mucho polvo al paso de los vehículos que superan la velocidad límite, la cual, no se controla. Además, durante la época de lluvia, hay puntos en dicho tramo que se inundan, lo cual imposibilita el paso vehicular. La ciudad de Cullanmayo, tiene un potencial agrícola que puede ser aprovechado, debido a su producción de tres tipos de papas: amarilla, morada y Yungay, como comúnmente se le conoce, por lo tanto, el hecho descrito, representa una problemática para el desarrollo de la ciudad. La BBC News (2019)manifiesta que la percepción sobre el desarrollo de los países de Latinoamérica se aprecia en su infraestructura vial. Chile es la nación con mejor desarrollo en infraestructura vial, mientras que Haití este situado como el país con más problemas en sus vías, mientras que en Paraguay y Colombia hay una amplia insatisfacción de los usuarios por la mala transitabilidad vehicular (Tapia, 2018). Picado (2016) describe la problemática de la infraestructura vial en Costa Rica a nivel de caminos vecinales, concluyó que el insuficiente inventario vial, diagnósticos situacionales y deficientes diseños de este tipo de vías genera un acelerado deterioro en los caminos vecinales. (PROVÍAS, 2016), nos relata en su informe anual que a fines del 2019 en Perú presenta un incremento en su red vial con 28,859 km donde el 18% son de red vial se encuentran pavimentadas y el 16% se encuentran en pésimo estado, el mayor obstáculo que tiene el país para incrementar la diversificación económica es mal estado de la red vial departamental, en las que impiden el incremento la producción y exportación lo cual viene afectando de manera directa el costo del transporte. Según (NUÑEZ, 2021), cuya investigación sobre el tramo Cabracancha Lingan Pata (Chota), elaboró el diseño de una carretera de una longitud de 7350 km, para resolver las necesidades por las que están pasando los pobladores, ya que no cuentan con un acceso en perfectas condiciones de manera que ellos 1 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca dependen de la agricultura, lo cual el estudio de tráfico que se realizó en la vía, la clasifico en una carretera de tercera clase, debido a que el terreno es escarpado, con una pendiente longitudinal mayor al 8% y una transversal mayor al 50% en toda la vía. Según el MTC (2018), el porcentaje de red vial nacional no pavimentas se encuentran el en un mal estado el 62.4 %. El mejoramiento vial del tramo Cullanmayo-Cutervo, es una trocha carrozable que se encuentra con unos niveles de servicio lamentable, debido al mal mantenimiento que se le da y a las constantes precipitaciones, generando deslizamientos, gran cantidad de barro y charcos de agua en toda la vía, lo cual esto es un grave problema para los pobladores de la zona, ocasionando que los vehículos no puedan transitar por la vía, afectando a los pobladores, a no poder tener acceso a los servicios públicos, ni a comercializar sus productos que son producidos en el campo con las diferentes ciudades, generando así un gran atraso para los pobladores 1.2 Problema de investigación: La formulación de la pregunta de investigación es: ¿Con el diseño integral de infraestructura vial se podrá mejorar la transitabilidad vehicular del km 00+000 - 4+470, Cutervo - Cullanmayo, Cajamarca? 1.3 Objetivos de investigación Objetivo general. Diseñar integralmente la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular del km 0+000 - 4+470, Cutervo - Cullanmayo, Cajamarca. Objetivo específico. OE1: DIAGNOSTICAR el estado situacional existente con fines de diseño de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular del km 0+000 - 4+470, Cutervo - Cullanmayo, Cajamarca. OE2: DESCRIBIR los estudios básicos de topografía, características del suelo e hidrología de la zona de estudio, con fines de diseño de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular del km 0+000 - 4+470, Cutervo Cullanmayo, Cajamarca. 2 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca OE3: DISEÑAR la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular del km 0+000 - 4+470, Cutervo - Cullanmayo, Cajamarca. OE4: ESTIMAR la evaluación económica de todos los componentes que intervienen en el diseño de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular del km 0+000 - 4+470, Cutervo - Cullanmayo, Cajamarca. OE5: EVALUAR la mejora de la transitabilidad después del diseño de la infraestructura vial del tramo km 0+000 - 4+470, Cutervo - Cullanmayo, Cajamarca. I.4 Hipótesis de investigación Con el diseño integral de infraestructura vial es posible mejorar la transitabilidad vehicular del km 00+000 - 4+470, Cutervo -Cullanmayo, Cajamarca. I.5 Justificación. En la justificación académica, debido a las constantes precipitaciones presenta diferentes daños la vía lo cual nos permite tener nuevos conocimientos, en la justificación Técnica el proyecto de investigación se basa en la utilización del manual diseño geométrico de carreteras (D.G.-2018), norma técnica peruana (NTP). Justificación Social tenemos que la presente investigación será un gran aporte para el caserío de Cullanmayo, Cutervo, dado que los pobladores de esta zona podrán acceder a los servicios públicos, impulsar su desarrollo económico, reducir el tiempo en trasladarse con las diferentes ciudades aledañas, Justificación Ambiental, ayudara a mitigar daños como la disminución del polvo, lo cual evitara enfermedades respiratorias y oculares a los pobladores de la zona. 3 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca II. MARCO TEÓRICO. 2.1 Antecedentes. Antecedentes internacionales. Según Robalino (2016). En su investigación en el sector Teligote San Francisco Mazabacho, Cantón Pelileo - Ecuador, teniendo como principal resultado. Con el estudio topográfico se pudo observar que existe pendientes profundas ya que se encuentran en una zona montañosa, mientras que en es estudio de suelos se pudo determinar que el suelo compone arena limosa (SM) con datos del CBR que varían entre 13% y 16%, en el estudio de tráfico se planteó que sea un diseño de 20 años teniendo un IMDA de 251 veh/día, clasificándolo como una carretera clase IV. Al presentarse un bajo flujo vehicular se colocará un pavimento flexible de 6.00m de ancho de vía. Según Prada (2021) en su investigación sobre la variante del municipio de Armero Guayabal tuvo como principales resultados que en su sus vías con transito inferior a 500 vehículos/día, ya no era necesario realizar un estudio por que al presentar un bajo IMDA la vía no tendría problemas de capacidad por su bajo volumen de tránsito, pero si hubiese niveles de servicios nefastos para el transito actual y futuro en la geometría, rodadura, estabilidad, seguridad y limitantes que presenten en la actualidad. Se diseñará el pavimento flexible en una arteria principal en zona rural, teniendo como dato el valor de 507.540 ejes equivalentes proyectado para un diseño a 20 años, con un valor de CBR de 16.6 que cuenta con una confiabilidad de 70% con un ESAL de 253770 ejes equivalentes y PSI final de 2.0. Según Cardona (2019) en su investigación sobre la vía Doima – Buenos Aires k 0+000 al k 2+000, en el municipio de piedras departamento del Tolima Obteniendo como resultados en los parámetros de diseño siendo una autopista proyectada en términos de ejes equivalentes a 8.2 toneladas con un IMDA 85 vehículos/día, con un periodo de diseño proyectado a 10 años, considerando una tasa anual de 3% con una confiabilidad de 95%. La propuesta que esta diseñada con 7.5 cm de carpeta asfáltica, 20 cm de base granular y 24 cm de sub-base granular, lo cual fue determinada por el método de AASTHO 93. 4 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca Según Salamanca Y Zuluaga (2014). En su investigación que evalúa el tramo de vía la Ye - Santa Lucia barranca Lebrija entre las abscisas k19+250 a k25+750 ubicada en el departamento del Cesar donde determino que la estructura vial presente un periodo de diseño de 10 años. En su estudio de suelos encontró que en su mayoría los suelos son de arenas – limosas y limos – arcillosos, correspondientes a 6.5 kilómetros de vía; la subrasante presenta 2 condiciones, un CBR sumergido menor a 3% con características de hinchamiento y CBR 95% de la densidad máxima mayor a 6%. Antecedentes nacionales. Según Núñez (2021). En su investigación sobre el tramo Km 0+000 de Cabracancha y el Km 7+370 de la comunidad de Lingán Pata. Los principales resultados obtenidos al realizar el levantamiento topográfico la vía tiene una longitud de 7.350 km de trazo, con pendientes mayores a 8 %. Realizando el diseño por el método de la AASHTO 93, con un periodo de 10 años y un reajuste equivalente de ejes ESAL a 2.3x105, se concluyó que el diseño presentará 8 metros de franja de vía, del EMS se obtuvo 2 valores mínimos de CBR al 95% la cual el primer valor mínimo es de 6.30% (condición mayor desfavorable) y 23.50% (condición menos desfavorable) con un IMDA mayor a 200 veh/día; con el estudio hidrológico y obras de arte obtenido con el estudio pluviométricos definiendo que se bombeará a la superficie calculando las dimensiones de la infraestructura de drenaje con una caudal de 0.56 m3/s. De su evaluación económica se estimó un costo de S/ 3,580 189.41 con un periodo de ejecución de 5 meses. Según Cubas y Guevara (2020). En su investigación sobre el tramo el granero km 0+000, Surumayo y Cutaxi km 8+450, en el cual obtuvo los siguientes resultados. Obteniendo como resultado en el estudio de tráfico un IMD de 146 veh/dias, en el estudio topográfico se determinó que presenta una orografía muy accidentada por ser una cordillera, en el estudio de mecánica de suelos nos muestra que presenta una variación en el contenido de humedad de 13,18% a 24,34%, con un límite liquido de 29,31%, y limite plástico presenta una variación entre15,10% y 23,62% con ello se determina que presenta un suelo arcilloso en 5 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca todo el tramo. En el ensayo de Proctor modificado se concluye que el óptimo contenido de humedad es de 9,30%, teniendo como dato que la máxima densidad seca de un Proctor de 95% es de 1,792 gr/cm2; en el estudio hidrológico presenta precipitaciones que alcanzan los 500 mm/s. Según Barreto (2018). En su investigación sobre el tramo km 1+200 – 4+500 de la carretera Tarica - Marcara – 2018”. En la que presenta sus principales resultados, en el estudio de tráfico se obtuvo un IMDA 856 veh/día, clasificando como una vía de segunda clase, cuyo ESAL obtuvo 678,595.371 EE encontrando un tramo de pavimento con un módulo de resiliencia 16,148.33551, para una Confiabilidad de 80%, cuyo Número Estructural Requerido fue de 2.24 y el Numero Estructural Resultado de 2.34, para espesores de Carpeta Asfáltica de 5 cm, Base 15 cm y Sub Base 15 cm, cuyas capas soportan camiones de 3 ejes, con un radio mínimo de 125 m, con una velocidad de diseño de 60 km/h, con dos carriles, con cada carril de 3.60 m y con una pendiente máxima en la curva vertical de 12%. Según Bustamante y Vázquez (2020) en su investigación sobre la autopista Choros - La Sacilia en la región de Cajamarca. Los principales resultados obtenidos al realizar el estudio topográfico son de 6% de pendiente, a la vez se análisis de los impactos ambientales se consideran actividades necesarias para mitigar sus efectos cuyo costo de implementación es de S/. 508,832.90. Se cumplieron todos los objetivos marcados y se clasificó la vía como de tercera clase, con calzada de 6 m, terraplenes de 0.50 m, zanjas triangulares adyacentes a la calzada de 0.90 m x 0.40 m, canales de drenaje de 1,00 m x 1,00 m, 36 "TMC relieve subterráneo, con una estructura de pavimento de 5 cm de capa de asfalto y 20 cm de base, alcanzando un costo total de S / 13'332,398.05. Según Pérez (2020) en su investigación sobre el tramo La Iraca GrandeCadmalca, distrito de Chota, Cajamarca. Realizando estudio topográfico con estación total obteniendo como dato un tramo de 9+175.241 km clasificando como terreno accidentado tipo tres, con pendientes transversales entre 69.9% y 60.76% por lo que demanda importantes movimientos de tierra, razón por la cual presenta muchos problemas en el trazo. Manual DG–2018. El estudio de mecánica de suelos nos muestra que el suelo es arcilla de baja plasticidad (CL) y arcilla de alta plasticidad (CH), con un índice promedio de 11.83%. 6 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca 2.2 Teorías conceptuales que enmarcan la investigación. Derecho de vía: Según la DG (2018) nos define las características geométricas y clases de la carreteras en las que se va a intervenir, se fijara la faja en la superficie del terreno denominando “Derecho de Vía”, dentro de esta encontramos la carretera, los servicios, las obras complementarias, zonas para posteriores obras de mejoramientos o ensanches y áreas de seguridad, para futuras obras de ensanche o mejoramiento y zona de seguridad, para proseguir con el saneamiento físico legal que corresponde. Estudio de tráfico Según la DG (2018) presenta los indicadores que deberá tener el estudio de tráfico. Estudio hidrológico Según la DG (2018) nos menciona que los estudios hidrológicos y de hidráulica, son de mucha importancia ya que estos proporcionan al proyectista los datos requeridos para el diseño de obras viales y que cumplan con los siguientes parámetros. Estudio de Mecánica de suelos Según la DG (2018) Comprenderán los trabajos de campo, laboratorio y gabinete que permitan evaluar y establecer las características físico-mecánicas de los suelos de fundación que abarque el estudio, de acuerdo con los requerimientos de la entidad contratante. Estudio topográfico Según la DG (2018) Contendrá la información de los trabajos topográficos realizados, en forma directa e indirecta de acuerdo con los requerimientos de la entidad contratante. Incluirá la información cartográfica georeferenciada correspondiente, a las escalas requeridas, considerando las áreas levantadas, longitud de poligonales, magnitud de los errores de cierre, puntos de control 7 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca enlazados a la Red Geodésica Nacional GPS en el sistema WGS84, estableciendo en cada uno de ellos sus coordenadas UTM y geográficas. Estudio de impacto ambiental La DG (2018) nos menciona que en el pasado la geometría de una carretera estaba estrechamente adaptada a la topografía, con una franja de vía angosta con mínimos cuidados al medio ambiente. En el desarrollo de un Estudio de Impacto Ambiental (EIA) u otra herramienta de evaluación, se deben revisar aquellos aspectos que siempre estarán presentes y que influirán directamente en el nivel o grado de impacto de una determinada obra. Diseño geométrico Según la DG (2018) El diseño geométrico del proyecto deberá cumplir con las disposiciones del presente Manual de Diseño Geométrico, conteniendo la memoria de cálculo, planos y demás documentos, según corresponda y teniendo en consideración básicamente lo siguiente: • Criterios técnicos generales adoptados para el diseño geométrico en planta, perfil y sección transversal del proyecto. • Clasificación del proyecto. • Velocidades de diseño del proyecto por tramos homogéneos. • Visibilidad, curvas horizontales y verticales, tangentes, pendientes, peraltes, sección transversal, taludes, intersecciones, etc. • Verificación de la funcionalidad, operatividad y consistencia de los elementos de la infraestructura vial efectuando simulación en 2D y 3D utilizando un software especializado. • Memoria de cálculo, planos y otros, de acuerdo a los requerimientos de la entidad contratante. Diseño hidráulico 8 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca Según el Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje (2018) nos menciona que la hidráulica es una rama de la física y la ingeniería que estudia las propiedades mecánicas de los fluidos. Todo depende de las fuerzas que se interponen en el camino de la masa (fuerza) y su empuje. Su aplicación en el manual se da en la determinación de los tramos hidráulicos de las obras de drenaje. Todo esto y muchas otras aplicaciones hacen del especialista en hidrología una figura importante en cualquier equipo multidisciplinar que se ocupe de los problemas ambientales y de la obra civil en general. Diseño estructural La DG (2018) nos define como el diseño de estructuras de proyectos, como muros, puentes túneles, obras de drenaje, etc. Cumpliendo los parámetros estipulados en la Norma Vigente sobre el contenido de cálculo, materia, planos y documentos similares. Diseño del pavimento flexible Según la DG (2018) El diseño del pavimento del proyecto deberá cumplir con las disposiciones del Manual de Carreteras: Sección Suelos y Pavimentos vigente, conteniendo la memoria de cálculo, planos y demás documentos, según corresponda y teniendo en consideración básicamente lo siguiente: • Resumen de los parámetros de diseño de la estructura de pavimento. • Presentación de los análisis de laboratorio efectuados, sustentando adecuadamente las metodologías usadas. • Estrategia de mantenimiento o conservación, en función a la evolución de daños en el tiempo y las medidas correctivas correspondientes. • Resumen de las distintas acciones que deberán efectuarse desde el inicio hasta el final de la vida útil del proyecto. Diseño del pavimento flexible Según la DG (2018) El diseño del pavimento del proyecto deberá cumplir con las disposiciones del Manual de Carreteras: Sección Suelos y Pavimentos vigente, 9 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca conteniendo la memoria de cálculo, planos y demás documentos, según corresponda. Señalización vial Según la DG (2018) Comprenderá el diseño de los dispositivos de control del tránsito vehicular y los elementos de seguridad vial del proyecto, incluyendo los planos de dispositivos y los procedimientos de control, en concordancia con el Manual de Seguridad Vial y el Manual. de Dispositivos de Control de Tránsito Automotor para Calles y Carreteras vigentes, y demás dispositivos normativos sobre la materia. Diseños alternativos Según la DG (2018) Diseño de drenaje: Comprenderá los resultados del diseño hidráulico de las obras de drenaje requeridas por el proyecto, tales como alcantarillas, cunetas, zanjas de coronación, subdrenes, disipadores de energía, badenes, etc., cumpliendo con las disposiciones del Manual de Carreteras: Hidrología, Hidráulica y Drenaje, vigente y contendrá la memoria de cálculo, planos y demás documentos, según corresponda Metrado de planos Según la DG (2018) Este capítulo contendrá las cantidades de las actividades o partidas del proyecto a ejecutar, tanto en forma específica como global precisando su unidad de medida y los criterios seguidos para su formulación, en concordancia con lo establecido en el “Glosario de Partidas” aplicables a obras de rehabilitación mejoramiento y construcción de carreteras y puentes, vigente, abarcando básicamente lo siguiente: • Trabajos preliminares • Movimiento de tierras • Pavimentos • Drenaje y obras complementarias • Transporte • Señalización y seguridad vial 10 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca • Protección ambiental • Puentes y túneles • Otros Los metrados deberán estar sustentados por cada partida, con la planilla respectiva y con los gráficos y/o croquis explicativos que el caso requiera. Presupuesto del proyecto Según la DG (2018) Constituye la determinación del costo total del proyecto, y comprenderá las partidas genéricas y específicas, alcances, definiciones y unidades de medida acorde a lo establecido en el “Glosario de Partidas” aplicables a obras de rehabilitación mejoramiento y construcción de carreteras y puentes, vigente; asimismo, será determinado en base a los metrados y precios unitarios correspondientes e incluirá los gastos generales, utilidades, impuestos y demás requeridos por la entidad contratante. Cronograma Según la DG (2018) nos describe que el cronograma de obras comprende la programación de la ejecución secuencial y ordenada de las partidas genéricas y específicas establecidas en el estudio, estableciendo la Ruta Crítica correspondiente, con la finalidad de alcanzar los objetivos del proyecto. Incluye, además, los cronogramas de utilización de materiales y equipos. Los cronogramas, serán elaborados de acuerdo con el método de programación que establezca la entidad contratante. Brecha económica de la región Según La brecha de la infraestructura en el Perú (2019) largo plazo estimada para el sector carreteras reflejaba el acceso básico a carreteras pavimentadas primordialmente a través del precio utilizado para su cálculo. Como se indicó en la sección 3.1, el costo por km de una carretera se obtuvo como un promedio ponderado del costo de asfaltado y el costo de pavimentar a través de una solución básica, según la relación de carreteras a pavimentar de acuerdo con el Programa de Pavimentado de la Red Nacional. 11 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca METODOLOGÍA. III. 3.1 Tipo y diseño de la investigación. El enfoque de la presente investigación es cuantitativo, de tipo aplicada (propositivo). El diseño de la investigación es de no experimental transversal con causalidad, porque a partir del diseño integral de la infraestructura vial sobre una muestra en su estado natural, se pretende mejorar la transitabilidad sobre la vía. OX M OY M: Muestra de una población conformada por vías de caminos vecinales con transitabilidad mala en Cajamarca, 0+000-4+470 km tramo Cutervo Cullanmayo. OX: Diseño de la infraestructura vehicular. OY: Transitabilidad vehicular. 3.2 Variables y operacionalización. Variable independiente: - Diseño de la infraestructura vial. Definición conceptual: Constituye la vía y todos sus soportes que conforman la estructura de las carreteras y caminos (Reglamento Nacional de Gestión de Infraestructura Vial, (2006). Definición operacional: Es aquella que constituye mediante sistema de interconexión vial, diseño de nivelación y alineamiento una vía para el funcionamiento adecuado (MTC, 2018). 12 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca Tabla 1. Cuadro de operacionalización de la variable independiente. VARIABLES DIMENSIONES Independiente 1. Diagnóstico del estado situacional DISEÑO DE LA INFRAESTRUCTUR A VIAL 2. Descripción de los estudios básicos con fines de diseño. INDICADORES Escala a) Derecho de vía: -Plataforma vial existente (m2) -Caracterización del estado (valoración) Nominal b) Infraestructura de la vía existente -Plataforma (km) -Caracterización (adimensional) Razón c) Infraestructura complementaria: -Puentes (und) -alcantarillas (und) -badenes (und) -taludes por reforzar (und) Razón d) Valoración de la transitabilidad según MTC: -Estado (bueno, regular, malo) Nominal e) Estudio de tráfico: -Estaciones de conteo (und) -IMD (und) -ESAL (# EE) Razón f) Estudio hidrológico. -PM24h (mm) -Periodo de retorno (T) -Tiempo de concentración (min) -Intensidad de diseño (mm/h) -Área de cobertura (km2) -Coeficiente de escorrentía (adimensional) -Caudal Q (m3/s) -Ancho de diseño (m) -Pendiente (o/oo) Razón g) Estudio de Mecánica de suelos -Clasificación (SUCS) -Ip (%) -CBR (%) Razón h) Estudio topográfico: -Pendientes (m/m) -Cotas (msnm) -Radio de curvas (m) -Ancho de sección (m) -Volumen de corte y relleno (m3) Razón i) Estudio de impacto ambiental -EIA (escala) Razón 13 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca 3. Diseño de la infraestructura vial. 4. Proyección de la inversión económica y planificación del diseño j) Diseño geométrico: -Perfil de rasante (km, m/m) -Curvas, radio (P.I., m) - Trazo (plano de ubicación) -Altimetría (msnm-curvas de nivel) Razón k) Diseño hidráulico: -Inventario de estructuras hidráulicas (km, und, m) -Q diseño (m3/s) Razón l) Diseño estructural: -Momento de flexión (kg-m) -Cuantía (%) -Acero (cm2) -Espesor (m) Razón m) Diseño del pavimento flexible -Número estructural según AASHTO (SN) -Estabilización de suelos (%) -Dimensión de espesores (cm, m) -Distancia de canteras al punto de obra (km) Razón n) Señalización vial -Ubicación y cantidad (und) Razón o) Diseños alternativos -Taludes (glb) -Terraplenes (glb) Razón p) Mitigación ambiental: -Infraestructura alternativa para reducción de impacto y riesgos (global) Intervalo q) Metrado de planos -Metrados (m, m2, km, und, etc.) Razón - Metrados del proyecto (varias) -Análisis de costo unitario (S/) -Presupuesto estimado (S/.) -Planificación de obra (días) Razón Variable dependiente: - Transitabilidad vehicular Definición conceptual: 14 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca Nivel de servicio de la infraestructura vial que asegura un estado tal de la misma que permite un flujo vehicular regular durante un determinado período (Atarama, 2015) Definición operacional: La transitabilidad es aquel nivel de servicio que para su funcionamiento adecuado es necesario señalizar y rotular las zonas de mayor peligro (PROVÍAS, 2016). Tabla 2. Cuadro de operacionalización de la variable dependiente. VARIABLES DIMENSIONES Dependiente 5. Evaluación de la mejora de la transitabilidad vehicular TRANSITABILIDAD VEHICULAR INDICADORES Escala s) Derecho de vía proyectado: -Plataforma vial aumentada(m2) -Caracterización del estado proyectado (valoración) Razón t) Infraestructura de la vía -Tramo pavimentado (km) -Tramo con drenaje (km) -Caudal de precipitaciones cubierto (m3/s) Razón u) Brecha económica de la región: -Reducción de brecha (%) Nominal 3.3. Población y muestra. Población: Vías de caminos vecinales no pavimentados con transitabilidad mal en el departamento de Cajamarca. Muestra: Muestra de una población conformada por vías de caminos vecinales con transitabilidad mala en Cajamarca, 0+000-4+470 km tramo Cutervo Cullanmayo. 3.4 Técnicas e instrumentos de recolección de datos. Técnica de recolección de datos La recolección de datos comprende realizar un plan proyecto especificado de procedimientos que nos ayude agrupar los datos con una finalidad especifica 15 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca (Hernández, 2014, p.198) Entonces, en las citas mencionadas nos dicen que tenemos que especificar como recopilaremos la información para realizar proyecto de investigación, debido que es primordial desarrollar en forma observadora y ordenada para proporcionar su análisis. Lo cual, la técnica a manejar para el desarrollo es la observación. ¬ Técnica de la Observación Para Hernández et al. (2014) declara que la observación es la recolección de datos adecuadamente y con un orden terminante, […] que favorezca la realización de lo que ocurre en su entorno (p. 91). Según lo señalado, la técnica que se manejará es la de observación directa, porque se realiza un registro de la información, posteriormente se pasaran los datos en el Excel; también el estudio de suelos que se realizaron en el laboratorio para conseguir datos para el diseño del pavimento Instrumento de recolección de datos Para Palella y Martins (2012) se basa como guía de almacenamiento de datos mediante formatos que se elaboran de forma libre según el tipo de trabajo (p. 155). Por lo mencionado, se entiende que se tiene que diseñar fichas para registrar los datos conseguidos en campo, laboratorio y de los ingenieros. Validación del instrumento Arias (2012) nos dice, lo importante es demostrar si el instrumento mide lo que se pretende medir, además de cotejar su pertinencia o correspondencia con los objetivos específicos y variables de la investigación. Este procedimiento puede ser realizado a través del juicio de expertos (p.135). Tabla 3. Validez del instrumento por expertos En la Tabla N°3 se puede observar el resumen del juicio de experto aplicado a la presente investigación en donde su totalidad se expone que el instrumento es 16 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca aplicable en pertinencia, 30 relevancia y claridad a las variables diseño de la infraestructura vial y transitabilidad. Confiabilidad de resultados: Confiabilidad Según Hernández (2018) lo define así, “la confiabilidad de un instrumento de medición se refiere al grado en que su aplicación repetida al mismo individuo y objeto produce resultados iguales” (p. 220). Entonces la confiabilidad está vinculada con las máquinas que se usarán en los laboratorios del centro de estudios de la Universidad César Vallejo para los ensayos de mecánica de suelos, es decir, los instrumentos estarán equilibradas, ya que con la calibración se podrá autenticar que los resultados son verídicos, sin ningún margen de error. 3.5 Procedimientos. Primeramente, se realizó la visita al representante del caserío de Cullunmayo, para poder explicarle el proyecto de investigación y así me brinde los permisos para elaborar los estudios de campo. Posteriormente se realizó el levantamiento topográfico para conocer lo existente y luego se hizo el estudio de suelos, donde se ejecutó dos calicatas y realizar los estudios mencionados anteriormente. Ya con los datos obtenidos del laboratorio se realizó el diseño de la infraestructura vial y por último se realizará los planos a detalle. 3.6 Métodos de análisis de datos. Trata de realizar un plan preciso de los procedimientos que nos lleven a juntar los datos con un objetivo específico (Hernández, 2018, p.198). En el análisis de los datos se utilizarán la Norma del ASTM, las del MTC, software AutoCAD y ecuación AASHTO 1993, el método 93. Para la elaboración del diseño de la infraestructura vial. 17 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca 3.7 Aspectos éticos. La calidad ética de la investigación se garantiza aplicando los siguientes principios éticos: Beneficencia No Maleficencia Autonomía Justicia • Cullanmayo es una ciudad que sufre por el deterioro constante de la vía en épocas de lluvias o falta de mantenimiento. Es imperativo contribuir con la ciudad y extender esta investigación hacia las autoridades locales para tomar acciones concretas. • Para el desarrollo de la recolección de datos, atentó contra ningún usuario de la vía de estudio o poblador de la zona, así mismo, se aseguró la tranquilidad del personal de apoyo para los estudios básicos de sitio. • Esta investigación es un trabajo de interés particular para el beneficios de la ciudad de Challanmayo y con el fin de trasladar los resultados a estudiantes de la región. Se ha respetado en la redacción el estilo ISO. • La selección de la muestra se ha seleccionado considerando criterios que no atenta contra la justicia. Se ha respetado el principio de justicia reconociendo la contribución a la investigación de expertos en este tipo de estudios. 18 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca IV. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS. 4.1. Recursos y presupuesto. Tabla 4. Detalle del presupuesto de la investigación. ITEMS 2.3 2.3.1 2.3.1.5 2.3.1.5.1 2.3.1.5.1.2 2.3.2 2.3.2.1 2.3.2.1.2 2.3.2.1.2.1 2.3.2.2 2.3.2.2.2 2.3.2.2.2.1 2.3.2.2.2.3 2.3.2.7 2.3.2.7.1 2.3.2.7.1.2 DESCRIPCIÓN BIENES Y SERVICIOS COMPRA DE BIENES MATERIALES Y ÚTILES DE OFICIA Laptop Asus Core i7 Impresora HP Calculadora Casio PAPELERIA EN GENERAL, UTILES Y MATERIALES DE OFICINA Papel bond A4 75 gr Archivador Folder Manila A4 Micas Lapiceros Memoria USB SanDisk 64 GB CONTRATACIONES DE SERVICIOS VIAJES VIAJES DOMESTICOS PASAJES Y GASTOS DE TRANSPORTE Pasajes varios UNIDAD CTD. C. U. (S/) COSTO TOTAL (S/.) unidad unidad unidad 1 1 1 4500.00 700.00 95.00 4500.00 700.00 95.00 Millar unidad unidad unidad unidad unidad 2 1 10 5 3 1 25.00 5.00 1.00 5.00 3.00 40.00 50.00 5.00 10.00 25.00 9.00 40.00 Global 1 400.00 400.00 Mes 8 29.90 239.20 Mes 8 39.90 319.20 unidad unidad unidad 2 30 1 350.00 35.00 800.00 700.00 1050.00 800.00 SERVICIOS BASICOS, COMUNICACIONES, PUBLICIDAD Y DIFUSIÓN SERVICIOS DE TELEFONÍA E INTERNET SERVICIO DE TELEFONÍA MÓVIL Telefonía móvil Movistar SERVICIO DE INTERNET Servicios de internet Movistar SERVICIOS PROFESIONALES Y TÉCNICOS SERVICIOS DE CONSULTORIAS Y SIMILARES DESARROLLADOS POR PERSONAS JURIDICAS ESTUDIO E INVESTIGACIONES Ensayo de agregados Ensayo de rotura de probetas Ensayos varios 19 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca 2.3.2.7.11 OTROS SERVICIOS TRANSPORTE Y TRASLADO DE 2.3.2.7.11.2 CARGA, BIENES Y MATERIALES Transporte y traslado de materiales Global a Laboratorio SERVICIOS DE IMPRESIONES, 2.3.2.7.11.6 ENCUADERNACIÓN Y EMPASTADO Empastado unidad Espiralado de borradores unidad Rotulado de CD unidad 1 350.00 350.00 5 3 1 25.00 5.00 4.00 125.00 15.00 4.00 TOTAL (S/) 9436.40 4.2. Financiamiento. El presente proyecto de investigación será financiado por el propio investigador. 4.3. Cronograma de ejecución. En el diagrama de Gantt se presenta las actividades de las etapas, fases de investigación, duración estimada. (En años meses, semanas). Tabla 5. Cronograma de actividades de la investigación. SEMANAS ACTIVIDADES 1 1 2 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9 8 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 Presentación 1 de la estructura 1 del proyecto de Investigación a los estudiantes. Elaboración 2 del Capítulo I. 2 Envió 3 3 de Registro 1 de investigaciones. 20 1 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca Elaboración 4 del Capítulo II. – 4 operacionalización de variable Presentación 4 y exposición del 5 primer Informe. Elaboración 6 del Capítulo II. – 6 Instrumentos y validación Elaboración 7 del Capítulo III. 7 Presentación 8 y Exposición del 8 proyecto de Investigación. Evaluación 9 9 proyecto de investigación por el comité de investigación. Levantamiento 10 de observaciones Presentación 1 final del proyecto 11 de investigación. 21 Diseño integral de la infraestructura vial para mejorar la transitabilidad vehicular km 0+000 - 4+470, tramo Cutervo-Cullanmayo, Cajamarca REFERENCIAS BARRETO, Jeancarlos. 2018. “PROPUESTA DE MEJORAMIENTO Y REHABILITACIÓN DEL TRAMO KM 1 + 200 – 4 + 500 DE LA CARRETERA TARICA - MARCARA – 2018”. ANCASH, UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO. MARCARA : s.n., 2018. pág. 143. BBC News. 2019. Estudio de las economías en América Latina: 20102019. [En línea] 2019. BRECHA DE INFRAESTRUCTURA EN EL PERU. 2019. Estimación de la brecha de infraestructura de largo plazo 2019-2038. 2019. pág. 121. BUSTAMANTE, Lenin y VASQUEZ, Wilder. 2020. “Diseño de la carretera Choros - La Sacilia, distrito de Toribio Casanova - Cutervo,. Cajamarca, Universidad Cesar Vallejo. Pimentel : s.n., 2020. pág. 59, TESIS. CARDONA, Tomas. 2019. 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